Выбор выходного фильтра и расчет его параметров

Возможны три типа фильтров: чисто индуктивный (рис. 6,а), Г-образ-ный (рис. 6,б) и с настроенными контурами (рис. 6,в).

Чисто индуктивный фильтр применяется в тех случаях, когда нагрузка изменяется в небольших пределах и нет необходимости в глубоком сглаживании. Значение индуктивности фильтра можно найти из выражения

, (12)

где – максимальное сопротивление нагрузки. Его значение может быть приблизительно определено как , – круговая частота первой гармоники пульсации выпрямленного напряжения; для схемы рис. 2,а – =942; для схем рис. 2,б и 2,в – =1883; - коэффициент сглаживания, равный , где – коэффициент пульсации напряжения на выходе выпрямителя, т.е. до фильтра; – коэффициент пульсации напряжения после фильтра. Для схемы выпрямления рис. 2,а = =25 %, рис. 2,б и рис. 2,в – = 5,7 %.

Г-образный фильтр применяется для более глубокого сглаживания, а также при изменении нагрузки в небольших пределах. Параметры фильтра определяются по выражениям:

; , (13)

где и - соответственно значения индуктивности и емкости фильтра.

Фильтр с настроенными контурами применяется, когда выпрямитель работает во всем диапазоне нагрузок (например: питание железнодорожного транспорта, устройств связи и т.п.) и требуется высокий уровень сглаживания выходного напряжения.

Рис. 6. Схемы выходных фильтров

Расчет фильтра ведется в следующей последовательности:

- определяется значение последовательной индуктивности

, где ; (14)

- определяется допустимое значение сопротивления индуктивности первого настроенного контура

; (15)

- задаются добротностью индуктивности контура Q, причем, чем выше мощность выпрямителя, тем выше мощность контура и соответственно выше значение добротности:

Q=10÷100;

- определяют значение индуктивности и емкости контура

; (16)

Аналогично ведется расчет емкости и индуктивности контуров на более высокие гармонические составляющие (2n, 3n, 4n).

Расчет параметров входного фильтра

При расчете параметров входного фильтра, представленного на рис. 7, исходят из того, что коэффициент несинусоидальности напряжения

Рис.7. Схема входных фильтров

определяется первыми четырьмя каноническими гармониками тока , (17)

где n - номер гармоники входного тока, зависящий от числа фаз выпрямителя, n=km+1, где m - число фаз выпрямителя (3 или 6); k - целое число (1, 2, 3 и так далее).

Коэффициент несинусоидальности при отсутствии фильтра будет примерно равен .

Расчет каждого контура начинают с определения активного сопротивления индуктивности контура (рис.7), настроенного на данную гармонику , (18)

где - сопротивление системы внешней сети, приведенное к входному напряжению, т.е. ко входу силового трансформатора, где устанавливаются фильтры . (19)

Задаваясь добротностью контура Q, определяем значение

и затем значение емкости контура .

Так как входной фильтр не только снижает высшие гармоники, но и компенсирует реактивную мощность выпрямителя, то для того чтобы не возникла нежелательная перекомпенсация, необходимо на суммарную емкость контуров наложить дополнительное условие

. (20)

определяется по мощности выпрямителя

,

где при f=50 Гц.

При cos выпрямителя 0,93 - 0,95 sin = 0,37 - 0,31.

В результате следует привести полную схему рассчитанного выпрямителя. Пример такой схемы приведен на рис. 8.

Оформляется контрольная работа в виде пояснительной записки с рисунками и чертежами на листах писчей (желательно в клеточку) бумаги формата А4 с полями и только на одной стороне листа.