- •Раздел 4 - Сглаживающие фильтры
- •Критерии качества сглаживающих свойств фильтров
- •Пассивные сглаживающие фильтры
- •Активно- емкостный (r-c) сглаживающий фильтр
- •Индуктивно- емкостный (l-c) сглаживающий фильтр
- •Многозвенные сглаживающие фильтры
- •Резонансные сглаживающие фильтры
- •Контрольные вопросы
- •Вопросы тестового контроля
Пассивные сглаживающие фильтры
Активно-индуктивный (R-L) сглаживающий фильтр
Он представляет собой катушку с ферромагнитным сердечником (дроссель), включаемую последовательно с нагрузкой.
Установим связькоэффициента сглаживанияфильтра с параметрами его элементов.
Для получения достаточно хорошего сглаживания надо, чтобы q >>1. Как видно из формулы для этого следует увеличивать индуктивность дросселя, уменьшать сопротивление нагрузки и увеличивать число фаз выпрямления – р (пульсность).
Активно-индуктивный фильтр является габаритным устройством, поэтому для уменьшения его размеров стараются повысить пульсность в звене выпрямителя. Данный фильтр используется при постоянном токе нагрузки в цепях с повышенным током. При возрастании тока нагрузки (Iн) происходит увеличение энергии, накапливаемой в дросселе, при этом увеличивается ЭДС самоиндукции, что препятствует прохождению в нагрузку переменной составляющей тока. При этом улучшаются сглаживающие свойства фильтра.
При работе на импульсную нагрузку а, именно при“сбросе”тока нагрузкиIн или отключении источника питания возникает перенапряжение, который может привести к выходу из строя элементов схемы. Поэтому при проектировании сглаживающих фильтров необходимо учитывать такие перенапряжения.
По законам Ома и Кирхгофа:
Таким образом, достоинствами схемы являются простота, небольшие потери мощности и незначительная зависимость выходного напряжения от изменения сопротивления нагрузки.
Недостатки фильтра:
1) перенапряжения, возникающие при отключении нагрузки или при резком изменении её величины. Поэтому в мощных выпрямителях рекомендуется параллельно дросселям включать разрядники, срабатывающие, когда напряжение на дросселе превышает определенный уровень;
2) непостоянство сглаживающего действия фильтра при изменении сопротивления нагрузки.
Активно- емкостный (r-c) сглаживающий фильтр
Представляет собой конденсатор, включаемый параллельно нагрузке.
Получим выражение для коэффициента сглаживаниячерез параметры схемы замещения:
где Z2 – параллельное соединениеRНиCФ : Тогда q равен:
где р – коэффициент, зависящий от схемы выпрямителя, τ – постоянная фильтра.
При однополупериодном выпрямлении конденсатор Сф фильтра заряжается импульсом тока через вентиль и разряжается на нагрузку Rн один раз в течение периода сети. В многофазном выпрямителе заряд и разряд конденсатора происходят с частотой пульсаций , где Тс – период сетевого напряжения.
Активно- емкостный фильтр используются при малых токах нагрузки, так как с ростом тока уменьшается постоянная цепи разряда τ, что увеличивает пульсацию напряжения (из-за глубокого разряда конденсатора). Кдостоинствамфильтра можно отнести: отсутствие повышения уровня напряжения или его снижение при переходных процессах, простота, небольшие габаритные размеры и стоимость. Недостатком фильтра является: воздействие на выпрямитель ( угол отсечки тока меньше 180 градусов), поэтому при использовании такого фильтра с большой величиной емкости необходимо вводить в звено выпрямителя защитные элементы по току.