1.3.5 Многозвенные сглаживающие фильтры

Если с помощью индуктивно-емкостного фильтра необходимо обеспечить коэффициент сглаживания пульсаций более 40…50, то вместо однозвенного фильтра целесообразнее использовать двухзвенный сглаживающий фильтр.

Сглаживающие индуктивно-емкостные фильтры достаточно просты и эффективны в выпрямительных устройствах средней и большой мощностей.

Однако масса и габариты таких фильтров весьма значительны, коэффициент сглаживания снижается с ростом тока нагрузки, фильтры малоэффективны при появлении медленных изменений сетевого напряжения. Индуктивные элементы фильтра являются источниками магнитных полей рассеяния, а совместно с паразитными емкостными элементами создают колебательные контуры, способствующие появлению переходных процессов.

Риунок 1.9 – Схема многозвенного сглаживающего фильтра

1.3.6 Транзисторный сглаживающий фильтр

Транзисторные фильтры по сравнению с индуктивно-емкостными сглаживающими фильтрами имеют меньшие габариты, массу и более высокий коэффициент сглаживания пульсаций.

Фильтры могут быть выполнены по схемам с последовательным или параллельным включением силового транзистора по отношению к сопротивлению нагрузки, а также с включением нагрузки R_H в цепь коллектора или эмиттера транзистора. Недостатком фильтров с нагрузкой в цепи коллектора является большое изменение выходного напряжения при изменении сопротивления нагрузки. Поэтому чаще используют фильтры, в которых сопротивление нагрузки включено в цепь эмиттера силового транзистора.

Рисунок 1.9 – Схема многозвенного сглаживающего фильтра

2. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАСЧЕТА

2.1 Для выбора типа диодов, определяется обратное напряжение на вентиле

Uобр =1,5·Uо = 1,5 · 14,4 · 4 = 21,6 В,

(1.1)

где U_о = 1,2 · U_но – напряжение на входе сглаживающего фильтра - должно быть больше напряжения на нагрузке, т.к. учитывает потери напряжения на 3 фильтре.

Средний ток через вентиль

Iа ср = 0,5·Iо = 0,5 · 0,5 = 0,25 А.

(1.2)

Выбираю диод Д202 с I_ср = 0,4 А; U_обр.М = 100 В.

Выбор диода производится по двум параметрам I_а.ср и U_обр. Из справочника определяются максимальное обратное напряжение, средний ток и внутреннее сопротивление вентиля R_i. Если величины R_i в справочнике нет, то его легко рассчитать. При падении напряжения на кремниевом диоде U_Д = 1 В величи-на R_i = U_Д / I_{а ср} = 1 / 0,25 = 4 Ом.

2.2 Расчет трансформатора при U_о = 1,2 · U_но = 1,2 · 12= 14,4 В:

Определяют сопротивление трансформатора

(1.3)

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора

(1.4)

Токи обмоток

(1.5)

(1.6)

Вычисляется габаритная мощность трансформатора, которая для двухполупериодной схемы определяется выражением

(1.7)

Далее находится произведение площади сечения сердечника трансформатора Qc на площадь окна сердечника Q₀, которое в зависимости от марки провода обмотки равно, см⁴:

QС Q0 = 1,6 · Pг = 1,6 · 23,65= 37,84 см^4.

(1.8)

Из таблицы 1 Приложения 1, в которой приведены основные данные типовых Ш-образных пластин, по значению Q_С Q₀ выбирается тип пластины и определяют-ся все ее параметры.

Я выбрал пластины Ш - 25 с а = 2 см; b = 1,7 см; h = 4,7 см; Q₀ = b h =

7,99 см².

При этом получается

QС = (QС Q0) / Q0 = 37,84 / 7,99 = 4,74 см^2.

(1.9)

Необходимая толщина пакета пластин c = Q_С / a = 4,74/ 2 = 2,37 см.

Отношение с/а рекомендуется брать в пределах 1…2. Если оно выйдет за эти пределы, то необходимо выбрать другой тип пластин.

Определяется число витков w и толщина провода d первичной и вторичной обмоток трансформатора при плотности тока в обмотках j = 3 А/мм²:

d = 1,13 (I/j)^1/2 = 1,13(I/3)^1/2 = 0,65·I^1/2,

(1.10)

w1 = 48 U1/ QС = 48 · 220 / 4,74 = 2229,56 вит.

(1.11)

d1 =1,13·I1^1/2 = 1,13 · 0,08^½ = 0,18 мм,

(1.12)

w2 = 54 U2/ QС = 54 · 18,99 / 4,74 = 216,55 вит.,

(1.13)

d2 =1,13·I2^1/2 = 1,13· 0,73^1/2 = 0,56 мм.

(1.14)