3.Изложить процедуру анализа слабо нагруженных конденсаторных фильтров.
4.Изложить процедуру синтеза слабо нагруженных конденсаторных фильтров.
5.Прокомментировать характер тока во вторичной обмотке трансформатора питающей выпрямитель с конденсаторным фильтром, а также тепловой режим трансформатора и максимальное выходное напряжение выпрямителя.
6.Объяснить природу пускового тока в трансформаторах подключенных к выпрямителям, нагруженным на конденсаторный фильтр.
6. Выпрямители с другими типами фильтров
Ёмкостные фильтры наиболее простые. Они позволяют получать на нагрузке напряжения, превышающие действующие значения выпрямляемых напряжений. Недостатками таких фильтров являются неизбежные пиковые токи, вызывающие увеличенные потери напряжения в трансформаторе, а также увеличенное тепловыделение в нём. И то, и другое увеличивается с уменьшением Kп, то есть с увеличением ёмкости конденсатора фильтра. Дополнительно выходное напряжение таких фильтров сильно зависит от изменений тока, отбираемого от выпрямителя нагрузкой. Этот факт можно оценивать эффективным выходным сопротивлени-
ем выпрямителя с ёмкостным фильтром равным Rэфвых = 14 fCф .
Часть этих недостатков парируется в более сложных фильтрах, представляющих собой комбинации R, L и C элементов.
6.1. RC фильтры
Схема выпрямителя с дополнительным RC фильтром представлена на рис. 36.
61
Цепь RC1 обеспечивает дополнительное ослабление пульсаций, наблюдаемых на конденсаторе фильтра Cф. Это позволяет снизить требования к пульсациям напряжения на конденсаторе Cф, уменьшив тем самым пиковые токи со всеми вытекающими отсюда последствиями. В основном это касается нагрева. Что же касается потерь напряжения в выпрямителе, то они несколько увеличиваются за счет введения дополнительного резистора R. Естественно, что введение дополнительных элементов ведет также к усложнению схемы и снижению её надёжности.
Анализ таких фильтров удобно осуществлять методом суперпозиции. При этом оценивается отдельно прохождение через RC1 цепь среднего напряжения, наблюдаемого на конденсаторе Cф, а также отдельно прохождение через эту же цепь напряжения пульсаций.
Анализ по среднему значению Uсфср проводится в соответствии с эквивалентными схемами на рис.37 а и б.
Отсюда следует:
62
Uнср =Uсфср R R+н R .
н
Очевидно, что сопротивление дополнительного фильтра должно быть минимальным.
Анализ по переменной составляющей – по действующему напряжению пульсаций – проводится в соответствии со схемами на рис.38.
Приемлемое качество фильтрации достигается при XС1<<Rн и XС1<<R . С учётом этих рекомендаций, получим, что XС1<<R <<Rн. В силу малости XС1 по сравнению с Rн сопротивлением Rн можно пренебречь в расчётах. В самом деле, полное сопротивление параллельного сопротивления соединения C1 и Rн равно:
|
z = |
|
Rн X С1 |
|
|
При XC<0,3Rн |
|
Rн2 + X С21 . |
|
||
получаем: |
|
Rн XС1 |
|
|
|
|
z = |
|
2 |
= |
|
|
Rн2 +(0,3 Rн ) |
|
|
||
Rн XС1 |
= |
XС1 = XС1 (1−0,04). |
|||
Rн |
1+0,09 |
|
1,04 |
|
|
Тем самым, при XС1<0,3Rн можно с погрешностью не выше 4% считать, что сопротивление этой параллельной цепи определяется ёмкостью C1.
63