3. Сглаживающие фильтры

3.1. Основные понятия о сглаживающих фильтрах

Сглаживание пульсаций на входе выпрямителя осуществляется с помощью сглаживающих фильтров. Сглаживающие фильтры выполняются по схеме фильтров низкой частоты и снижает значение пульсаций выпрямленного напряжения до уровня, который требуется по условиям эксплуатации в устройствах, питаемым данным выпрямителем.

Эффективность сглаживающего фильтра оценивается коэффициентом сглаживания.

(3.1)

где - коэффициент пульсации выпрямленного напряжения на входе фильтра (выходе выпрямителя); - коэффициент пульсации выпрямленного напряжения на выходе фильтра (на нагрузке); - первые гармоники пульсирующего напряжения на входе и выходе фильтра;

- - среднее значение выпрямленного напряжения на входе и выходе фильтра.

В конечном виде коэффициент сглаживания

(3.2)

В выражении (3.2) - называется коэффициентом передачи постоянной составляющей напряжения со входа фильтра на его выход,- коэффициентом фильтрации, который показывает, во сколько раз уменьшается амплитуда пульсации первой гармоники выходе фильтра по сравнению с амплитудой пульсации на его входе.

Величина коэффициента передачи для фильтров выпрямителей большой мощности ,малой мощности.

Пренебрегая потерями() значение коэффициента сглаживания примет вид

(3.3)

Коэффициент пульсации на входе фильтра зависит от выбранной схемы выпрямления и определяется из выражения

(3.4)

где m– число основных пульсаций выпрямленного напряжения за период питающего напряжения.

Таким образом, коэффициент фильтрации фильтра, сглаживающего выпрямленное напряжение до определенного уровня, определяется напряжением до определенного уровня, определяется через допустимый коэффициент пульсации потребителя и число пульсаций на выходе выпрямителя зависимостью

(3.5)

Чтобы существенно не ухудшать режим работы выпрямителя как в установившихся, так и в переходных режимах, необходимо правильно выбирать схему фильтра и параметры его элементов. Так, например, в мощных выпрямителях нельзя использовать фильтры с емкостным входным звеном, так как они ухудшают форму токов в вентелях и обмотках трансформатора, что приводит к росту потерь в них и повышению установленной мощности. И, наоборот, для выпрямителей малой мощности энергетические показатели, которых не требуется повышать, емкостные фильтры приемлемы.

В качестве сглаживающих фильтров необходимо использовать фильтры низкой частоты.

3.2. Индуктивный фильтр

Индуктивные фильтры применяются для сглаживания пульсаций выпрямителей средней и большой мощности, так как позволяют обеспечить непрерывность тока в цепи нагрузки и благоприятный режим работы выпрямителя.

Значение величины индуктивности может быть рассчитано с помощью эквивалентной схемы (рис. 3.1). В этой схеме выпрямитель заменен двумя источниками ЭДС. Источником напряжения пульсациии источником среднего значения выпрямленного напряжения.