Элементы фильтров

При анализе работы выпря­мителей на нагрузку различного характера было установлено, что как индуктивность, так и емкость уменьшают величину пульсаций выпрямленного напряжения. Таким образом, элементарный фильтр может представлять собой индуктивность, включенную последовательно в цепь выпрямленного тока, или емкость, включенную параллельно потребителю на выходе выпря­мителя.

а) принцип сглаживания пульсаций с помощью индуктивности состоит в том, что в ней возникает ЭДС самоиндукции, препятствующая изменениям тока в цепи. Таким образом, представляя большое сопротивление для переменного тока в делителе напряже­ния, индуктивность принимает на себя большую часть переменной составляющей напряжения, а ток и напряже­ние на нагрузочном сопротивлении становятся более сглажен­ными.

Активное сопротивление дросселя невелико, и потерями по­стоянной составляющей напряжения можно пренебречь.

Приближенно коэффициент сглаживания такого элементарного фильтра при условии, что индуктивное сопротивление значительно больше сопротивления потребителя, определяется отношением:

Хорошее сглаживание этот фильтр дает при малых R_н, т. е. при больших токах, поэтому он применяется в мощных выпрями­телях.

Действие фильтра также эффективней при большей величине индуктивности и более высокой частоте пульсаций (большем чис­ле фаз выпрямителя).

Индуктивный фильтр обеспечивает благоприятные условия работы вентиля и трансформатора и пологую внешнюю характе­ристику выпрямителя.

Недостатком фильтра является появление перенапряжений в мощных установках при резком уменьшении тока.

б) принцип сглаживания пульсаций с помощью емкости зак­лючается в том, что конденсатор накапливает электрическую энер­гию, заряжаясь при увеличении напряжения, и отдает эту энергию, разряжаясь на цепь потребителя при уменьшении напряже­ния.

Пульсации напряжения на конденсаторе (и на потребителе) зависят от величин емкости конденсатора, сопротивления R_н и внутреннего сопротивления выпрямителя, через которое заря­жается конденсатор, а также от числа фаз выпрямителя.

Коэффициент сглаживания, который в данном случае опреде­ляется, как отношение коэффициента пульсаций при отсутствии конденсатора к коэффициенту пульсаций напряжения на конденсаторе, тем больше, чем больше величины емкости, сопротивления вентиля, трансформатора и сопротивле­ния потребителя.

Таким образом, емкостный фильтр дает хороший результат в маломощных схемах (при малых токах) при использовании в ка­честве вентилей кенотронов, имеющих большое прямое сопротив­ление.

Недостатком емкостного фильтра служит то, что ток, протекаю­щий через вентиль, достигает очень больших значений, так как максимальное значение импульса тока в этом случае ограничивает­ся только прямым сопротивлением выпрямителя. Поэтому нельзя применять емкость в качестве единственного или первого элемента фильтра выпрямителей на газотронах, имеющих малое прямое сопротивление и не допускающих большого превышения мак­симального значения тока над средним.

Внешняя характеристика выпрямителя с емкостным фильтром получается крутопадающей, если емкость не очень велика.

Возможные схемы фильтров (рис. 13, 14, 15):

Рисунок 14 - Возможные схемы фильтров

RC сглаживающие фильтры

а) б)

Рисунок15 - Возможные схемы фильтров

RC-фильтры в своем схемном очертании и аналитическом описании во многом подобны соответствующим LC-фильтрам.

Достоинства:

-простота;

-малые габариты.

Недостаток: невозможность использования в цепях с большими токами из-за недопустимых падений напряжения на сопротивлении фильтра, действующих при больших токах нагрузки .

Общий недостаток LC- и RC-фильтров является трудность получения больших коэффициентов сглаживания.

Значительный коэффициент сглаживания обеспечивают активные сглаживающие фильтры.