книги / Проектирование источников электропитания устройств связи
..pdfпроцесса коммутации '(со<=*у) открыт только вентиль 2, и напря жение на выходе равно эдс фазы Ъ. За время перекрытия фаз напряжение Uu равно полусумме мгновенных значений эдс комму тируемых фаз.
Величина угла перекрытия у зависит от величины тока нагруз ки Jo, величины индуктивности рассеяния Ls и числа фаз выпря мителя. Чем больше величина /о, чем больше Ls и число фаз, тем больше величина угла перекрытия у.
.Перекрытие фаз уменьшает выпрямленное напряжение, увели чивает его пульсацию и время работы фазы. Увеличение длительно сти работы .фазы несколько уменьшает действующие значения то ков фазы и вентиля. Поэтому при расчете токов перекрытия фаз можно не учитывать и пользоваться соотношениями табл. 3.4.
■Величину угла перекрытия в этом случае |
можно определить |
из выражения |
|
1—COSY= / 0- 7 7 - * |
(3.18) |
где хтр= 2nfLB-
Изменение выпрямленного напряжения ДUL за счет перекры
тия фаз |
|
|
A UL — |
• |
(3.19) |
Учитывая (3.19), получим выражение для напряжения на на грузке:
(3.20)
Из выражений (3.18) и (3.20) получим
i t - т ‘,+~ *
Рис. 3.23. /Внешняя ха рактеристика BWimpяммте ля, работающего на ин дуктивную иа/пр|узку
Рис. 3.24. Зависимость коэффициента пульсации Кп от угла у для раз личных значений m
Зависимость =/(у), представляющая в определенном мас- ^вхх
штабе внешнюю характеристику, изображена на рис. 3.23.
Как было показано ранее, пульсация на выходе выпрямителя за счет перекрытия фаз увеличивается и будет больше величин,, указанных в табл. 3.4.
Величину коэффициента пульсации в зависимости от угла пе рекрытия у для различных значений т можно определить из гра фиков рис. 3.24.
Если необходимо учитывать как активное, так и реактивное внутренние сопротивления, напряжение на выходе выпрямителя
можно приближенно определить из выражения |
|
|
|
|
|||
|
|
U%fvU m - I 9[ r + — ^ ± - ) . |
|
|
|
(3.21) |
|
|
|
3.8. РАСЧЕТ ВЫПРЯМИТЕЛЯ, РАБОТАЮЩЕГО НА |
|||||
|
|
НАГРУЗКУ ИНДУКТИВНОГО ХАРАКТЕРА |
|
|
|||
|
|
При расчете выпрямителя исходными дашными являются: но |
|||||
миналыюе «напряжение 0 В(в) .и ток нагрузки /о (й). |
|
|
|
|
|
||
1 . На основании разд. 3.3 выбираем схему выпрямления. |
параметры *венти |
||||||
2. Из выражений, приведенных в табл. 3.4, определяем |
|||||||
лей Uобр. / ср и |
выбираем иентили из табл. П5.1. Из |
(3.13) |
определяем |
сопро |
|||
тивление |
вентиля гПр. |
|
|
Ls |
обмоток |
||
3. Активное |
сопротивление гтр -и индуктивность |
рассея1Н;Ня |
|||||
трансформатора |
ориентир овочно определяются ,из выражений (3.14), |
(3.15). |
|||||
Значения |
Кг и Кь (находим в табл. 3.5.7654 |
|
ТАБЛИЦА 3.5 |
||||
|
|
|
|
||||
Значения коэффициентов Кг и Кь для различных схем выпрямления |
|
||||||
|
|
Схема выпрямления |
Кг |
|
|
* |
L |
Двухполупериодная схема с выводом нулевой точки |
6 , 5 - 103 |
4,5 1 0 * |
|||||
Однофазная мостовая схема |
5 , 1 1 0 s |
6,4-10* |
|||||
Трехфазная схема с выводом нулевой точки |
6 ,2 1 |
0s |
3,3-10* |
||||
Трехфазная мостовая схема |
2 , 3 1 0 s |
1 |
.0 -1 0 * |
||||
4. Определяем активное сопротивление фазы г. r = r TP-frnp |
(или |
r=r?lp+2rnv. |
|||||
для мостовых схем Греца .и Ларионова). гпр найдем .из |
(3.13). |
|
|
|
UВХх- |
||
5. Из |
(3,21) |
определяем напряжение холостого |
хода выпрямителя |
6 . Из .выражения табл. 3.4 для выбранной схемы выпрямления определяем^ величину UобР, подставляя вместо UB—UBXx. Проверяем, правильно ли выбра ны вентили по величине обратного напряжения.
7. Из выражений табл. 3 . 4 определяем параметры для расчета трансфор матора Uо, / 2, 1\, ЯТр. При определении параметров вместо Uв подстав ляем Uпхх.
8 . Из выражения |
(3.18) определяем |
угол перекрытая фаз у и из .графи |
ков рис. 3.24 определяем коэффициент |
пульсации. Частота пульсации рав |
|
на Л1/ С. |
и вхх — UВ |
|
9. Определяем г о = |
|
|
----- :------- |
|
'о 10. Коэффициент полезного действия определяем из следующего выражения:
UJо
|
ил/ 0 + А Ртр + А Рв |
|
|
где ЛЯв — потери в вентилях ,(APD=/cp£AipW); N — число вентилей; |
ДЯтр = |
||
в -Ятр(1 — tjrp) — потери в |
трансформаторе; |
г]— кпд трансформатора, |
равный |
0,854-0,95. |
|
|
|
• П р и м е р р а с ч е т а |
в ы п р я м и т е л я . |
Рассчитаем выпрямитель |
со сле |
дующими данными: UB= 420 в; /о—12 а, Uc —220 в, /с = 50 гц.
1. Так как мощность нагрузки более 5 кет, то целесообразно применять многофазную схему выпрямления. Выбираем трехфазную мостовую схему вы
прямления. |
|
|
|
в. Среднее зна- |
|
2 . -Из |
табл. |
3.4 определяем |
£/Обр=1,05х£/в = 1,05-420 =440 |
||
пение тока |
через |
|
/0 |
12 |
|
вентиль / Ср= — = |
= 4 а. |
|
|||
•По табл. П5Л приложения |
3 |
3 |
штуки) и Д234БП |
||
выбираем вентили Д234Б (три |
(три |Штучси) по одному диоду в каждое плечо мостовой схемы. Для .выбран
ных диодов Ообр. доп = 600 в>440 в; / Срдоп=5 а>А а; |
^ пр=1,5 |
в. |
|
||||||||||||
3. Из (ЗЛ4) и (3.15) определяем |
гТр и |
Ls при |
/Сг=2,3-103; К ь = Ы 0 2 (из |
||||||||||||
згабл. 3.5); В =1,1 тл\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
rip = КГ |
t/B10-3 , У |
SfB |
_ . |
.„ .4 2 0 -1 0 -3 |
, У |
3 - 5 0 1 . 1 |
„ „„ |
|
|||||||
tjB |
V |
UaIa - 2 . Э 1 ° * 12-50-1.1 |
У |
|
|
420-12, |
~ 0,63 |
ом< |
|||||||
ив10.-5 |
->4/ |
S*UBln |
. .„ 4 2 0 -Тб- 5 |
- .У |
З8-420-12 ............ |
|
|||||||||
Ая =К, |
УofВ |
УУ |
fBfB |
= 1-10 12-50-1,1 |
У |
|
|
50-1,1 |
|
- ° - 0034 г«- |
|||||
■L |
|
|
|
||||||||||||
4. Определяем f = r Tp+ 2rB=0,63+0,41 = l,04 ом. гв |
найдем |
из |
(3.13): |
|
|||||||||||
|
|
|
UnpKa |
1.5-2.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Гв — |
2Аср |
~ |
2-4 |
■— 0,41 |
|
ом. |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
5. Из (3.21) найдем 1)ъ |
|
|
|
m&Ls |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
^вхх — |
+ Л) |
+ |
)- |
|
|
|
|
||||||
|
|
2я |
|
|
|
|
|
||||||||
|
= 4 2 0 + |
|
|
6-2-3.14-50-0,0034', |
|
444 |
в. |
|
|
||||||
|
12^1.04 + |
2-3,14 |
|
|
) = |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
•6 . и 0бр = 1 ,0 5 -6 '„ „ = 1,05-444 = 466 |
в. Уобр доп=600 |
в |
(для |
Д234Б) |
больше |
||||||||||
(Л>еР=465 о. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7. По выражению табл. 3.4 определяем: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Ut = |
0 .43£/вхх = |
0.43-444 « |
191 |
|
в; |
|
|
|
|
||||
|
|
/ а = |
0,815/„ = |
0.815 |
12 = |
9,8 а; |
|
|
|
|
Л |
|
|
Ut |
= |
|
|
191 |
14.6 |
«с |
|
= 0 .8 1 5 /* --------Ч г |
0.815-12---------- = |
|||||||||
|
|
|
Uln/V 3 |
|
|
220// 3 |
|
|
||
|
Ptp ~ |
1.05-Рв = |
1.05-420-12 = |
5300 |
ва. |
|
||||
8 . Из (3.18) |
найдем .П—cosy).’ |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
2пfLs |
|
2-3,14*500,0034 |
= 0,05^ |
||||
1 — cos Y = |
/ ( |
я Uв |
= |
12- |
3.14*420 |
|
||||
|
|
0 |
“ |
|
|
|
||||
|
|
|
cosy = |
0,95; у « |
18°, |
|
|
|
||
9. Определим г0: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
гп = |
^ в х х - ^ в |
4 4 4 - 4 2 0 |
л |
|
|
||||
|
------ :------ = |
------- —------= |
2 ом. |
|
||||||
|
|
|
/ 0 |
|
12 |
|
|
|
|
|
1 0. Определяем кпд |
выпрямителя |
(т)Тр«0,93): |
|
|
|
|||||
т) = |
|
UJo_________ |
______ |
5000 |
= 0,925- |
|||||
i/в/о + |
А Ртр + А Рв |
5000 + 370 + |
||||||||
36 |
|
|||||||||
|
А Ртр = |
Ртр (1 — Т]тр) = |
5300.(1 — 0,93) = |
37* |
<?/га; |
|||||
|
А Рв = / Ср£/Пр^ = 4 * 1 , 5 0 = |
36 *ет,.. |
|
♦
♦
СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ
4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
|При любой схеме выпрямления на выходе выпря мителя напряжение, помимо постоянной составляющей, содержит переменную, называемую (пульсацией напряжения. Эта пульсация столь значительна, что непосредственное питание нагруз-ки от вы прямителя возможно относительно редко (при зарядке аккуму ляторных батарей, питании цепей сигнализации, электродвигате лей и т. д.) там, где приемник энергии не чувствителен к пере менной составляющей в кривой выпрямленного напряжения. При питании радиоаппаратуры пульсация напряжения резко ухуд шает, а чаще вообще нарушает работу устройств, внося .помехи.
Для уменьшения переменной составляющей в кривой выпрям ленного напряжения, т. е. для ослабления пульсации, между вы прямителем и нагрузкой устанавливается специальное устройство, называемое сглаживающим фильтром и обычно состоящее из ре активных сопротивлений (индуктивностей и емкостей).
Относительное значение переменной составляющей (пульсации) напряжения характеризуется коэффициентами пульсации Ки вы
прямленного напряжения и Кио напряжения на |
нагрузке, (Которые |
|||
в относительных |
единицах равны: K n= U ~ / U B и |
Kno=Uo~/U0, где |
||
U„ |
и |
— амплитуды первой гармоники переменной составляю |
||
щей |
напряжения |
на выходе выпрямителя (на входе фильтра) и |
||
на .нагрузке (на |
выходе фильтра) соответственно; UB и С/о — по |
стоянная составляющая напряжения на выходе выпрямителя и на нагрузке соответственно.
•Коэффициент пульсации определяют по первой гармонике пе ременной составляющей выпрямленного напряжения, так как все высшие гармонические по своей абсолютной величине значитель но меньше первой и ослабляются фильтром в большей степени.
Сглаживающий фильтр представляет собой большое сопротив ление для переменной составляющей тока. Поэтому переменная составляющая напряжения на .нагрузке будет значительно мень ше, чем на выходе выпрямителя (U0^<g.U~). Наряду с ослабле нием переменной составляющей напряжения, сглаживающий фильтр
.несколько уменьшает его постоянную составляющую .(£/0< t/B). Чем меньше степень уменьшения постоянной составляющей, т. е. чем ближе к единице отношение напряжений UB/U0 при .неизмен ном ослаблении переменной составляющей, тем качественнее -фильтр. Для фильтров выпрямителей малой мощности отношение •напряжений обычно составляет UB/Uo= 1,05-г-1,1, а для выпрями телей большой мощности — Uв/Uo= 1,005“г“ 1,01.
Таким образом, в практических расчетах можно принять Un**U0 и коэффициент сглаживания, показывающий степень ослабления переменной составляющей напряжения фильтром, q=KnlKno~U^/Uo~.
Пульсация напряжения на нагрузке задается требованиями •приемника энергии к питающему напряжению, а пульсация напря жения на выходе выпрямителя известна после Еыбора схемы вы прямления и определения ее параметров. Отношение этих вели чин определит необходимый коэффициент сглаживания фильтра.
Существующие -схемы сглаживающих фильтров можно разде лить на следующие группы:
1)фильтры, состоящие из одной емкости или одной индуктив
ности;
2)фильтры, состоящие из двух элементов (Г-образные): ин
дуктивно емкостные \LC) и активно-емкостные (RC)\
3)сложные фильтры: Л-образ,ные (CLC и CRC) и многозвен ные (LC, RC) \
4)резонансные фильтры;
5)фильтры с компенсацией переменной составляющей на вы
ходе фильтра; 6) электронные фильтры на транзисторах и электронных лам
пах.
4.2. РАСЧЕТ ИНДУКТИВНО-ЕМКОСТНЫХ ФИЛЬТРОВ
Наиболее широко .используют Г-образный фильтр |(|рис. 4.1а). Для сглаживания -пульсации таким фильтром -необходимо, чтобы емкостное -со противление коидетсато*ра для низшей частоты пульсации было .много 'меньше
Pine. 4.1. Схемы индуктив-мо-емкостных фильтр-о-в: а) Г-образного; б) П-образного; в) многозвен ного
сопротивления нагрузки ( ХС1 = ----- — << |
! |
а также много меньше индуктив- |
|||
\ |
т со Cj |
|
|
|
|
ного сопротивления дросселя для |
первой гармоники/ Х с, = ----- — <tmcoLx==X^.). |
||||
|
|
|
\ |
т со Сх |
) |
П;р,и выполнении этих .условий, пренебрегая активным сопротивлением дрос |
|||||
селя, коэффициент сглаживания |
Г-образного |
фильт.ра |
1МОЖН0 |
определить из |
|
выражения |
|
|
|
|
|
q = т2со2 LXCX— 1. |
|
(4.1) |
Коэффициент сглаживания q определится -отношением известных уже пуль саций на входе и выходе -фильтра. Таким образом, необходимое произведение индуктивности и емкости
|
LnPi — (Я + 1 )М 2 |
со2, |
гн. ф. |
(4.2) |
Выражая Li в генри, a Ci в микрофарадах, получим следующие расчетные |
||||
формулы: |
|
|
|
|
для / = |
50 гц LxCj = 10(<7 + |
1)/m2, гн. мкф\ |
(4.3) |
|
для / = |
400 гц LXCX— 0,16 (q -f- l)/m2, гн. мкф. |
(4.4) |
||
Определив из выражений ((4.2)—1(4 .4 ) величину произведения L\C\, необ |
||||
ходимо найти каждую из «величии Li и С\. |
и |
Сi я.вляется обеспечение |
индук |
|
Одним из основных условий выбора |
тивной реакции фильтра. Индуктивная реакция необходима для большей ста
бильности .внешней характеристики выпрямителя, а также в тех случая-х, когда |
|
в выпрямителя^ |
используются .германиевые, кремниевые или ионные вентили. |
Для обеспечения |
индуктивной реакции необходимо выполнение неравенства |
|
|
|
|
|
2Я„ |
|
2Un |
(4.5) |
|
|
|
|
(m2 — 1 ) т о) |
(т2 — 1 ) т (о / 0 |
|||
|
|
|
|
|
||||
Определив |
из |
|
(4.5) |
величину |
Lu |
|
|
|
можно найти значение емкости С\. Если |
|
|
||||||
нагрузка на выходе фильтра непостоян |
f |
Т |
||||||
на, можно определить величину емкости |
||||||||
Сь задавшись допустимым выбросом на |
||||||||
пряжения на выходе |
фильтра |
AU0 при |
•ем i |
|||||
снятии натрузки: |
|
|
|
|
|
£ |
1 |
|
Ci^ |
А/о |
/ |
LlCl- |
|
|
■Т- |
||
|
|
|
||||||
|
|
|
Р-ис. 4.2. График изменения тока |
|||||
где Д/о — величина |
изменения |
тока |
наг |
на выходе фильтра при импульс |
||||
рузки на выходе фильтра; AU0 — допус |
ной напрузке |
|
||||||
тимый выброс напряжения на выходе |
|
|
||||||
фильтра. |
величину |
Сь можно |
найти «величину L\. -В |
тех случаях, когда |
||||
Определив |
•нагрузка на выходе фильтра имеет импульсный характер, величина емкости Сi оказывает существенное влияние на степень искажения формы импульсов тока
(рис. 4.2).
■Степень искажения формы импульсов тока (характеризуется коэффициентам
искажения /Си —(h i—h i ) 2 / и, где / 0ь |
/0 2 — максимальное и |
минимальное |
зна |
||
чения тока в -импульсе; / и — среднее |
значение тока |
за |
время его импульса. |
||
Если величина /Си задана, величину емкости |
Сi |
(можно |
найти из |
выра |
|
жения |
|
|
|
|
|
C .S — г" 1
RH1п 11— 2/Сн
где Тн — время импульса тока нагрузки.
3*
Зияя .произведение LiCi, (.можно оп1р0 деЛ|Нть -индуктивность дросселя Li. При проектаровани.н фильтра необходимо также обеспечить такое соотношение (реак тивных сопротивлений дросселя и конденсатора', rupin которых не .могли бы воз
никнуть |
*резо»намоные явления |
на |
частоте пульсации выпрямленного |
иа-пряже- |
||||||||
ния и на частоте тока нагрузки. |
условием |
отсутствия |
резонапса |
|
является |
|||||||
Если |
нагрузим постоянна, |
то |
|
|||||||||
<Оо^Щ(о/2, |
где о)о — собственная частота |
фильтра, равная |
\ / У LiCi. |
с |
Это усло |
|||||||
вие всегда |
выполняется |
при q ^ 3 . |
Если |
ток |
нагрузки |
изменяется |
частотой |
|||||
<он, то условие отсутствия резонанса 'можно записать в виде |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
о)0 < |
о)н/2 = К о)/2, |
|
|
|
|
(4.6) |
||
где сон— частота изменения тока напрузки: К = о)н/о). |
|
|
|
|
|
|||||||
Условие (4.6) выполняется, если |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
/2т \ 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, , '7 > |
Если при расчете фильтра окажется, что заданное значение q меньше ве |
||||||||||||
личины q, |
полученной из |
выражения (4.7), то |
необходимо |
увеличить |
произве |
|||||||
дение LiCi. |
можно рассчитать дроссель фильтра |(гл. 2) |
или выбрать |
стан |
|||||||||
Зная |
из |
|||||||||||
дартный |
приложения |
ПЗ. |
По найденной из расчета |
величине |
Ct |
можно |
выбрать конденсатор. -Конденсатор следует .выбирать на напряжение холостого хода выпрямителя, увеличенное на «l'5-f-20%. Необходимо также, чтобы ампли туда переменной составляющей напряжения на емкости не превышала пре дельно допустимой величины для выбранного типа конденсатора.
Фильтр рис. 4.16 можно представить в виде двухзвенного, состоящего из емкостного фильтра с емкостью Со и Г-образного с L { и С\. 'При расчете П-образного фильтра величина емкости Со и величина коэффициента пульсации напряжения на емкости /Спс известны из расчета выпрямителя.
Коэффициент сглаживания Г-образного звена фильтра равен отношению коэффициентов пульсации напряжении на емкости С0—/Спс и на сопротивлении нагрузки /(по. Зная коэффициент сглаживания -Г-образ-ного звена из (4.2)-н(4.4), можно определить -произведшие CjCi.
Из [5] известно, что в П-образном фильтре наибольшая величина коэффи циента сглаживания достигается при равенстве емкостей Со и Сь .Принимая Ci = Co, определяем индуктивность дросселя L it
При необходимости обеспечения большого коэффициента сглаживания це лесообразно применение фильтра рис. 4.1в. Коэффициент сглаживания такого фильтра
|
и _ |
|
U\. |
Utп—\' |
= <h<l2 |
•Яп. |
|
|
|
|
|
|
|
||
так как отношение амплитуд переменных составляющих на |
входе ^и |
выходе |
|||||
каждого звена определяет коэффициент сглаживания этого звена, т. е. |
= qx\ |
||||||
Ui~ |
и.п—1- |
Если все звенья фильтра состоят из одинаковых |
|||||
= <7,; |
и п ~ |
= Яп• |
|||||
U * . |
= L n\ |
С| = Сг= |
= С П) , что наиболее целесообразно, |
||||
элементов |
(L\ = Сг= |
||||||
то qi —qi= |
=qn и |
q= Я2ъ= |
|
|
|
|
|
|
|
(^зв^за)П. |
|
(4.8) |
|||
где <? в —коэффициент |
сглаживания каждого звена; L3B, Сэв |
— соответственно |
|||||
индуктивность и емкость каждого звена; п — число звеньев. |
|
|
|||||
Из выражения (4.8) |
можно определить произведение £эв, Сзв: |
|
|||||
|
|
С пСч |
(т со)2" |
гн. ф. |
|
(4 .9 ) |
|
|
|
|
|
|
|
Число звеньев фильтра (п) определяется из условия его наименьшей стои
мости |
или |
из условия минимума его |
суммарной «индуктивности (L 2 =iL i+ L 2-j- |
|||||
+ |
+ L n) и его суммарной емкости i(Cs = € 1 + С 2 + |
+ С П). |
|
|||||
В [5] показано, что, исходя из условия наименьшей стоимости, двухзвенный |
||||||||
фильтр |
целесообразно |
применять |
при |
*7^404-50, |
трехзвенный — при |
|||
ц>1500-4-1700. |
|
|
|
|
|
|
||
Второе условие [20] реализуется при |
|
|
|
|
||||
|
|
|
" on r« 1 .1 5 lg < /. |
|
|
|
(4.10) |
|
(В этом случае двухзвенный фильтр |
выгодно |
использовать |
при <7 > 2 0, а трех |
|||||
звенный фильтр — при <7 > |
160. |
|
|
|
|
|
||
Определить величины |
емкости Сзв |
и индуктивности |
L.™ |
'можно, исходя из |
обеспечения индуктивной «реакции фильтра и величины допустимого выброса напряжения на выходе фильтра при сбросе нагрузки. В первом случае из »(4.5)
определяем |
L3B, а затем |
определяем величину Сзп. Во втором случае .величину |
Слп .можно |
определить из |
выражения |
С п — |
А /р V n |
д |
|
т шД Uа |
|
где Д/о — величина изменения тока |
нагрузки |
фильтра; ДUQ— допустимый вы- |
брос напряжения па выходе фильтра.
Зная C3D и произведение L3nC3n, найдем величину 1 ЗВ.
4.3.РАСЧЕТ АКТИВНО-ЕМКОСТНЫХ ФИЛЬТРОВ
В«выпрямительных устройствах .малой мощности в некоторых
случаях применяют «фильтры рис. 4.3. Такой фильтр создает относительно боль шое падение напряжения и значительные потери энергии на «резисторе Ri, но габариты и .стоимость его меньше, чем «индуктивно-емкостного.
a) |
R, |
|
б) |
R, |
|
-СЭ—t—о |
X |
т |
|
Щ |
г * |
Un |
||
Un, |
<// -ч- |
|
. г |
т |
О— |
|
|
Рис. 4.3. Схемы активно-емкостных фильтров: а) Г-образного; б) |П-обр«азн«опо
Коэффициент сглаживания ^-фильтра (рис. 4.3а)
q = |
У \ -|- (т со R3CX)2 « |
т со R3C1R1. |
(4.11) |
|
где |
RB = RuRif(Rn + |
Ri) • |
|
|
|
|
|
||
Выражая в (4..М) сопротивле«н,ия в омах, а С| в микрофарадах, полупим |
||||
следующие расчетные формулы: |
|
Q |
|
|
при / = |
/?„ |
|
|
|
50 гц RiC1 — ------ — « |
3200'— |
|
||
|
Ri 4~ RH |
т |
|
|
при f = |
400 гц RXCX■ Ян |
|
■400 — |
|
|
RI + RH |
т |
|
Значение сопротивления фильтра Ri определяется, исходя из оптимальной величины его коэффициента полезного действия.
Оптимальное значение кпд лежит в пределах от 0,6 до 0,8. Пр«и значении
кпд, равном 0,8, |
(4.12) |
Ri — 0,25/^н |
69
для / = 50 гц С±= 16 — |
— |
Uо |
т |
|
(4.13) |
для / = 4 0 0 гц Ci —2 ~ |
— |
и0 |
т |
где /о — ток иamp,узки, ма.
три |
величине '/?i=0$5 /?н Н'а'Пря'жешге па иходе фильтра ТУD='l ,-2i56/o. Фильтр |
рис. 4.36 |
рассчитывается, так же как и Л-образный iLC-фильтр, путем разделения |
этого фильтра на емкостный и Г-образный 1/?С-фильтры.
4.4. ЭЛЕКТРОННЫЕ ФИЛЬТРЫ Как было отмечено выше, наиболее широко применяются
индуктивно-емкостные |
фильтры. Однако «аряду с достоинствами и-м присущи |
и недостатки. В таких |
фильтрах возникают .переходные процессы, усложняю |
щие работу как потребителя, так и источника литания, дроссели фильтров .имеют большие .габариты и вес, а их индуктивности и, следовательно, коэффициенты сглаживания зависят от натрузки. Кроме того, дроссель часто является источ ником помех для радиоприемной и измерительной аппаратуры.
От ряда перечисленных выше недостатков свободны электронные фильтры, в.которых дроссель заменяется электронной лампой или транзистором.
Если на анодной характеристике .пентода (или лучевого тетрада) рабочая тонка А будет выбрана на пологом участке ((рис. 4.4а), то сопротивление лам-
Рис. 4.4. Характеристики: |
|
|
|
|
|||||
а) |
анодная пентода; |
б) |
коллекторная транзи |
|
|
||||
стора |
|
|
|
|
|
|
|
||
пы переменному |
току |
rd ~ tg а ~ |
будет много |
больше ее сопротивления |
постоян |
||||
ному току гСт ~ |
tg а. |
Следовательно, |
при |
включении такой лампы |
последова |
||||
тельно с нагрузкой |
она будет |
обладать теми |
же свойствами, что |
и |
дроссель, |
т. е. существенно ослаблять переменную составляющую и незначительно по стоянную. Однако ламповые фильтры неэкономичны, имеют относительно малый орок службы, невысокую надежность, вследствие чего их применение крайне ограничено.
Юри выборе рабочей точки А транзистора на пологом участке характери стики :(рис. 4.46) он также будет обладать сопротивлением для переменной составляющей, значительно большим, чем для постоянной (а ~ > а ) , и может быть попользован вместо дросселя в фильтре.