Индуктивные фильтры (l – фильтры)

Е сли допустить, что активное сопротивление обмотки дросселя фильтра R_др << R_d, что обычно и имеет место, то взаимозависимость основных параметров фильтра определяется выражением:

, (6-5)

где р – пульсность выпрямителя;

 = 2f, где f – частота напряжения питающей сети.

Отсюда:

. (6-6)

Емкостные фильтры (с – фильтры)

О сновные соотношение для емкостного сглаживающего фильтра выведены в предположении, что напряжение на конденсаторе С, а следовательно и на нагрузке не имеют пульсаций и равно U_c = U_d (рис. 6-3). Тогда вентили выпрямителя будут проводить ток в течение интервала 2 (рис 6-3, б). Половина этого интервала называется углом отсечки. В функции этого угла отсечки определяются основные параметры и выпрямителя и фильтра. Для однополупериодного выпрямителя анодный ток вентиля в этом режиме.

, (6-7)

где r = r_а + r_тр — суммарное сопротивление вентиля и вентильной обмотки трансформатора.

Постоянная составляющая анодного тока, определяющая также и постоянную составляющую тока нагрузки:

. (6-8)

Основная гармоника анодного тока имеет амплитуду:

. (6-9)

Коэффициент пульсаций:

. (6-10)

Маломощные выпрямители обычно работают в режимах, когда угол отсечки равен:

,

Поэтому  2I_d, следовательно амплитуда переменной составляющей напряжения на нагрузке (на конденсаторе):

. (6-11)

Из выражения (6-11) находится и величина емкости конденсатора, необходимая для получения на нагрузке заданного коэффициента пульсаций:

. (6-12)

Г-образные фильтры

Более эффективное сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения осуществляется с помощью L-C фильтра (рис. 6-4, а), а для маломощных выпрямителей и с помощью R-C фильтра (рис. 6-4, б). Для схемы рис.6-4, а справедливо соотношение:

К_ф  p ² ² LC - 1 (6-13)

Для питающей сети с частотной f = 50 Гц  = 2f = 250 = 314.

Индуктивность дросселя L_ф Г-образного фильтра определяют из условия непрерывности тока в нем [ ]:

(6-15)

Для фильтра на рис. 6-4, б основные расчетные соотношения:

(6-16)

Коэффициент передачи фильтра:

(6-17)

Коэффициент сглаживания:

(6-18)

Величину R_ф обычно выбирают из условия:

 . (6-19)

П-образные фильтры

П-образные фильтры относятся к многозвенным фильтрам, которые представляют собой несколько последовательно соединенных однозвенных фильтров. Расчет однозвенных фильтров, входящих в состав П-образного фильтра ведется по приведенной выше методике с учетом, что

К_ф = К_ф1 К_ф2, (6-20)

где К_ф1 – коэффициент фильтрации емкостного фильтра С₁; К_ф2 – коэффициент фильтрации Г-образного фильтра L-C₂ или R-C₂. Если задан допустимый коэффициент пульсаций на нагрузке и выбран выпрямитель, то вначале рассчитывают коэффициент фильтрации всего фильтра; Затем задаются коэффициентом пульсаций на выходе первого звена и рассчитывают емкость С₁. Обычно коэффициент пульсаций на С₁ берут в пределах от (0,02 до 0,1). Затем, определив коэффициент фильтрации второго звена и задавшись величиной емкости С₂ = С₁, рассчитывают индуктивность дросселя L_ф. В многозвенных фильтрах вопрос о выборе числа звеньев решают обычно с экономической точки зрения. Так, при K_ф>50 рекомендуется применять двухзвенные фильтры, а при K_ф>220 – трехзвенные.