Пассивные сглаживающие фильтры

Активно-индуктивный (R-L) сглаживающий фильтр

Он представляет собой катушку с ферромагнитным сердечником (дроссель), включаемую последовательно с нагрузкой.

Установим связькоэффициента сглаживанияфильтра с параметрами его элементов.

Для получения достаточно хорошего сглаживания надо, чтобы q >>1. Как видно из формулы для этого следует увеличивать индуктивность дросселя, уменьшать сопротивление нагрузки и увеличивать число фаз выпрямления – р (пульсность).

Активно-индуктивный фильтр является габаритным устройством, поэтому для уменьшения его размеров стараются повысить пульсность в звене выпрямителя. Данный фильтр используется при постоянном токе нагрузки в цепях с повышенным током. При возрастании тока нагрузки (I_н) происходит увеличение энергии, накапливаемой в дросселе, при этом увеличивается ЭДС самоиндукции, что препятствует прохождению в нагрузку переменной составляющей тока. При этом улучшаются сглаживающие свойства фильтра.

При работе на импульсную нагрузку а, именно при“сбросе”тока нагрузкиIн или отключении источника питания возникает перенапряжение, который может привести к выходу из строя элементов схемы. Поэтому при проектировании сглаживающих фильтров необходимо учитывать такие перенапряжения.

По законам Ома и Кирхгофа:

Таким образом, достоинствами схемы являются простота, небольшие потери мощности и незначительная зависимость выходного напряжения от изменения сопротивления нагрузки.

Недостатки фильтра:

1) перенапряжения, возникающие при отключении нагрузки или при резком изменении её величины. Поэтому в мощных выпрямителях рекомендуется параллельно дросселям включать разрядники, срабатывающие, когда напряжение на дросселе превышает определенный уровень;

2) непостоянство сглаживающего действия фильтра при изменении сопротивления нагрузки.

Активно- емкостный (r-c) сглаживающий фильтр

Представляет собой конденсатор, включаемый параллельно нагрузке.

Получим выражение для коэффициента сглаживаниячерез параметры схемы замещения:

где Z₂ – параллельное соединениеR_НиC_Ф : Тогда q равен:

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