2.4. Сглаживающие фильтры.

Рассмотренные выше схемы выпрямления позволяют получить выпрямленное, но пульсирующее напряжение.

Для устранения пульсаций (сглаживания) применяют так называемые сглаживающие фильтры.

Сглаживающий фильтр состоит из реактивных элементов:

конденсаторов и катушек индуктивности (дросселей). Сущность работы сглаживающего фильтра — разделение выпрямленного пульсирующего тока а на постоянную/ 0 и переменную i~ составляющие (рис. ).

Рис. 2.7 Схема включения RC-фильтра. Рис. 2.8 Графики работы RC-фильтра

Постоянная составляющая (полезная) направляется в нагрузку, а переменная (точнее, переменные составляющие), являясь нежелательной, замыкается через конденсатор, минуя нагрузку.

Физическая же сущность работы в фильтре конденсатора и дросселя состоит в том, что конденсатор (обычно большой емкости), подключенный параллельно нагрузке, заряжается при нарастании импульсов выпрямленного напряжения и разряжается при их убывании, сглаживая тем самым колебания этого напряжения. Дроссель, наоборот, при нарастании импульсов выпрямленного тока в результате действия ЭДС самоиндукции задерживает рост тока, а при убывании — задерживает их убывания, сглаживая пульсации тока в цепи нагрузки.

Практические схемы сглаживающих фильтров. Фильтры, состоящие из индуктивности L и емкости С, получили название LC-фильтров. Наиболее распространенным сглаживающим фильтром в выпрямителях электронных приборов является П-образный LC- фильтр (рис. , а). При небольших токах нагрузки успешно работает Г-образный фильтр (рис. , б). В наиболее ответственных случаях сглаживающий фильтр составляют из нескольких ячеек П- или Г-образных LC- и RC-фильтров.

П-образный фильтр

Г-образный фильтр

RC-фильтр

Рис.2.9 – Схемы фильтров: а,б - П-образных CLC и CRC; в, г – Г-образных RC и LC ; д– емкостного

2.5. Оценка эффективности работы cглаживающих фильтров.

Эффектность сглаживающих фильтров оценивается по значению коэффициента сглаживания

(15)

где и - коэффициенты пульсаций (1) напряжения соответственно при отсутствии и наличии сглаживающего фильтра, при этом

< (16)

то коэффициент сглаживания

S > 1, (S = 10-100) (17)

даже для простейших фильтров.

При использовании сложных многозвеньевых Г-образных фильтров величина S может достигать многих тысяч.

На практике наиболее эффективны комбинированные ( Г-образные) индуктивно-емкостные фильтры.

3. Используемые приборы и оборудования

1.Лабораторный стенд- лабораторная установка для исследования характеристик однофазного выпрямителя

2.Измерительные приборы:

А) электромеханический вольтметр постоянного тока(магнитоэлектрической системы) ;

Б) Амперметр постоянного тока(магнитоэлектрической системы);

В) Осциллограф – прибор для визуального наблюдения формы сигналов.

Лабораторный стенд - Установка (рис.2) включает в себя:

- входной понижающий трансформатор Tp1, первичная обмотка которого включается на напряжение 220 В, а вторичные – формирует напряжение 60 и 20 В;

• блок диодов (БД),как из двух, так и из четырех полупроводниковых диодов(мостов)- для получения одно- и двухполупериодных схем выпрямления с помощью переключателя S1 – S2 ,;

• блок фильтров (БВ), состоящий из резисторов, дросселя Lф и конденсаторов С1ф – С4ф, включение которых обеспечивается соответствующими переключателями S 3 – S 5 .

- измерительных приборов (вольтметра и миллиамперметра) . Вольтметр используется в двух режимах, в первом из которых он измеряет среднее напряжение Ucp, а во втором - действующее, т.е. U

Рис. 3.1 – Схема лабораторной установки для исследования характеристик однофазного выпрямителя

3.Принципиальная электрическая схема стенда для исследования выпрямительных устройств приведена на рисунке 7. Стенд позволяет изучить свойства однотактных и двухтактных однофазных, а также двухфазной однотактной схем выпрямления при работе на активную нагрузку без фильтра и с простыми двухзвенными П-образными , фильтрами. Переключатели и служат для выбора типа исследуемой схемы выпрямления, а для подключения фильтра и нагрузки. Среднее напряжение нагрузки измеряется вольтметром, а ток – амперметром А (магнитоэлектрической системы).

Для измерения (и визуального наблюдения) переменных составляющих тока и напряжения в отдельных элементах схемы предусмотрены гнезда для подключения осциллографа. Для снятия осциллограммы тока через вентиль последовательно с ним включен резистор ..Схема экспериментальной установки

Рис3.2. Принципиальная схема экспериментальной установки