24. Активно-емкостной rc- сглаживающий фильтр.

Представляет собой конденсатор, включаемый параллельно

нагрузке.

Получим выражение для коэффициента сглаживания через параметры схемы замещения:

(7.7)

где Z₂ – параллельное соединение R_Н и C_Ф :

Тогда q равен: (7.8)

где р – коэффициент, зависящий от схемы выпрямителя,

τ – постоянная фильтра.

При однополупериодном выпрямлении конденсатор С_ф фильтра заряжается импульсом тока через вентиль и разряжается на нагрузку R_н один раз в течение периода сети. В многофазном выпрямителе заряд и разряд конденсатора происходят с частотой пульсаций , где Т_с – период сетевого напряжения.

Активно - емкостный фильтр используются при малых токах нагрузки, так как с ростом тока уменьшается постоянная цепи разряда τ, что увеличивает пульсацию напряжения (из-за глубокого разряда конденсатора).

К достоинствам фильтра можно отнести: отсутствие повышения уровня напряжения или его снижение при переходных процессах, простота, небольшие габаритные размеры и стоимость.

Рисунок 7.6 Активно - емкостный (R-C) сглаживающий фильтр

Недостатком фильтра является: воздействие на выпрямитель ( угол отсечки тока меньше 180 градусов), поэтому при использовании такого фильтра с большой величиной емкости необходимо вводить в звено выпрямителя защитные элементы по току.

2 5. Индуктивно-емкостной lc-сглаживающий фильтр.

в ыражение для коэффициента сглаживания фильтра:

Фильтр используется при большой мощности нагрузки. К достоинствам фильтра относится: малые габаритные размеры, малая зависимость коэффициента сглаживания от изменений тока нагрузки (различный характер зависимости S от Iн для реактивных элементов взаимно компенсирует влияние). Недостатки : высокий уровень перенапряжения, возникающего во время переходного процесса и большое время его установления.

26. Многозвенные сглаживающие фильтры. Резонансные сглаживающие фильтры.

Для раздельного и поэтапного сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения с учетом различных требований, предъявляемых отдельными потребителями к качеству процесса выпрямления и при необходимости высоких значений коэффициента сглаживания (q > 50), в выпрямительных устройствах используются многозвенные сглаживающие фильтры.

В промышленных выпрямительных устройствах широко используются двухзвенные сглаживающие фильтры благодаря следующим достоинствам: малая зависимость коэффициента сглаживания от тока нагрузки, высокие качественные и удельные показатели. Дальнейшее увеличение числа звеньев приведет к уменьшению области устойчивой работы источника питания (так как источник питания представляет собой замкнутую систему автоматического регулирования, то увеличение числа реактивных элементов в силовой цепи может привести к неустойчивости) и уменьшению к.п.д. устройства.

Получим выражение для коэффициента сглаживания многозвенного фильтра, т.е. докажем, что при каскадном включении коэффициенты сглаживания каскадов перемножаются.

Резонансные сглаживающие фильтры.

Резонансные сглаживающие фильтры используются на выходе выпрямительных устройств, в которых переменная составляющая выпрямленного напряжения близка по уровню к первой гармонике. Также они используются для аппаратуры, которая не чувствительна к высшим гармоническим составляющим напряжения

громоздкий и имеет больший к.п.д.

Существует две модификации резонансных сглаживающих фильтров:

Фильтр с параллельным колебательным контуром (фильтр “пробка”)

В резонансном сглаживающем фильтре используется колебательный

Рисунок 7.9 Резонансный сглаживающий фильтр с параллельным колебательным контуром

Получим выражение для коэффициента сглаживания фильтра:

где ,

R_к - потери в дросселе колебательного контура.

Основное достоинство резонансного фильтра – более высокий коэффициент сглаживания, чем у раннее описанных LC-фильтров. К недостаткам относятся зависимость коэффициента сглаживания от частоты сети, зависимость индуктивности дросселя от тока нагрузки и малое значение коэффициента сглаживания для высших гармоник выпрямленного тока. Для ослабления напряжения высших гармоник последовательно с основным резонансным контуром включается ряд контуров, настроенных на их частоты.

Р езонансный фильтр с последовательным колебательным контуром (режекторный фильтр)

Рисунок 7.10 Резонансный сглаживающий фильтр с последовательным колебательным контуром

Получим выражение для коэффициента сглаживания фильтра:

Из выше сказанного можно сделать несколько выводов. Сглаживающие LC-фильтры чаще всего применяются в выпрямителях большой и средней мощности. При большой мощности выпрямителя величина индуктивности дросселя получается сравнительно малой, поэтому падение напряжения на дросселе от постоянного тока незначительно и КПД фильтра достаточно высок.

К недостатком LC-фильтров относятся:

1. изменение индуктивности дросселя, а значит, и коэффициента сглаживания при изменении тока нагрузки;

2. значительная величина индуктивности дросселя для маломощных выпрямителей. В этом случае габариты и масса дросселя соизмеримы с габаритами и массой силового трансформатора;

3. наличие магнитного поля рассеяния, создаваемого дросселем фильтра, которое может быть источником помех для приемной и измерительной аппаратуры;

4. возникновение переходных процессов в фильтре, которые могут быть причиной искажения тока в нагрузке;

5. недостаточное сглаживание низкочастотных пульсаций, возникающих при медленных изменениях сетевого напряжения.

В маломощных выпрямителях вместо LC-фильтров применяются RC-фильтры, но это связано с понижением КПД.