Классификация фильтров по передаточным функциям

Рассмотрим эту классификацию на примере фильтров низкой частоты. На практике широко используются фильтры, отличающиеся характерными особенностями амплитудно-частотных характеристик. Это фильтры Баттерворта, Чебышева, Бесселя (Томсона) (рис. 6).

Рис. 6. Амплитудно-частотные характеристики фильтров

Фильтры Баттерворта характеризуются наиболее плоской амплитудно-частотной характеристикой в полосе пропускания. Это их достоинство. Но в переходной полосе указанные характеристики спадают плавно, недостаточно резко.

Фильтры Чебышева отличаются резким спадом амплитудно-частотных характеристик в переходной полосе, но в полосе пропускания эти характеристики не являются плоскими.

Фильтры Бесселя характеризуются очень пологим участками амплитудно-частотных характеристик в переходной полосе, еще более пологими, чем у фильтров Баттерворта. Их фазочастотные характеристики достаточно близки к идеальным, соответствующим постоянному времени замедления, поэтому такие фильтры мало искажают форму входного сигнала, содержащего несколько гармоник.

Активные фильтры

Приведем в качестве примера две схемы фильтров второго порядка. Схема фильтра нижних частот приведена на рис.7. Можно отметить, что на низких частотах (и на постоянном токе) фильтр имеет коэффициент усиления, который описывается следующим выражением:

,

где К – величина, определяющая сопротивление в цепи обратной связи (К-1)·R (рис. 7).

Рис. 7. Активный фильтр нижних частот

Приведенное выражение соответствует неинвертирующему усилителю. При увеличении частоты входного сигнала напряжение на выходе уменьшается во-первых, в связи с уменьшением напряжения на неинвертирующем входе (т.е. на емкости С₂) из-за уменьшения модуля комплексного сопротивления емкости С₂. Во-вторых, уменьшается напряжение u_а из-за того, что модуль комплексного сопротивления емкости С₁ уменьшается и через эту емкость с выхода усилителя в точку «а» подается ток, который значительно сдвинут по фазе относительно напряжения u_вх.

Фильтр верхних частот представлен на рис. 8. На высоких частотах коэффициент усиления фильтра равен К. В зависимости от параметров резисторов R₁ и R₂ и конденсаторов С₁ и С₂ схема реализует фильтры Баттерворта, Чебышева или Бесселя.

Рис. 8. Активный фильтр верхних частот

Силовой трансформатор.

Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока. Различают двухобмоточные трансформаторы, имеющие две гальванически не связанные обмотки, и трех- и многообмоточные трансформаторы, имеющие три и более гальванически не связанных обмоток. Передача энергии из первичной цепи трансформатора во вторичную цепь происходит посредством магнитного поля.

Трансформатор называется силовым, если он применяется для преобразования электрической энергии в электрических сетях и в установках, предназначенных для приема и использования электрической энергии. К силовым трансформаторам относятся трансформаторы трехфазные и многофазные мощностью 6,3 кВ*А и более, однофазные мощностью 5 кВ*А и более. При меньших мощностях трансформаторы называются трансформаторами малой мощности. Различаю силовые трансформаторы общего назначения, предназначенные для включения в сети, не отличающихся особыми условиями работы, или для непосредственного питания приемников электрической энергии, если эти сети или приемники отличаются особыми условиями работы, характером нагрузки или режимом работы. К числу таких сетей и приемников электрической энергии относятся, например, подземных рудничные и шахтные сети и установки, выпрямительные установки, электрические печи и т.п.

Номинальной мощностью обмотки трансформатора называется указанное на паспортной табличке значение мощности на основном ответвлении обмотки, гарантированное изготовителем в номинальных условиях места установки и охлаждающей среды при номинальной частоте и номинальном напряжении обмотки. Номинальной мощностью двухобмоточного трансформатора является номинальная мощность каждой из его обмоток, в трехобмоточном трансформаторе – наибольшая из его номинальных мощностей трех его обмоток. Номинальный ток обмотки трансформатора определяется по его номинальным мощности и напряжению. При наличии в обмотке регулировочных ответвлений для каждого ответвления устанавливаются свои номинальные мощность, напряжение и ток. Номинальной мощностью автотрансформатора является номинальная мощность обмоток, имеющих общую часть, т.е. проходная мощность.

Основными частями трансформатора являются магнитная система (магнитопровод), обмотки и система охлаждени

Магнитная система (магнитопровод) трансформатора представляет собой комплект пластин или других элементов электротехнической стали или иного ферромагнитного материала, собранных в определенной геометрической форме, предназначенных для локализации в нем основного магнитного поля трансформатора. Магнитная система в полностью собранном виде совместно со всеми узлами и деталями, служащими для скрепления отдельных частей в единую конструкцию, называется остовом трансформатора.

Основным элементом обмотки является виток, т.е. деталь из электрического проводника, или ряд параллельно соединенных таких деталей, однократно обхватывающий часть магнитной системы трансформатора, электрический ток которой совместно с токами других таких деталей и других частей трансформатора создает магнитное поле трансформатора и которой под действием этого магнитного поля наводится электродвижущая сила.

Обмоткой называется совокупность витков, образующих электрическую цепь, в которой суммируются ЭДС, наведенные в витках с целью получения высшего, среднего или низшего напряжения трансформатора или с другой целью. В трехфазном трансформаторе под обмоткой обычно подразумевают совокупность соединяемых между собой обмоток одного напряжения трех фаз.

Основными называются обмотки трансформатора, к которым подводится энергия преобразуемого или от которых отводится энергия преобразованного переменного тока. Кроме основных трансформатор может иметь вспомогательные обмотки, предназначенные, например, для компенсации третей гармонической магнитного поля, подмагничивания магнитной системы постоянным током, питания сети собственных нужд с мощностью существенно меньшей, чем номинальная мощность трансформатора, и т.п.

Обмотки, как правило, выполняются из медного или алюминиевого изолированного провода в виде круговых цилиндров. В двухобмоточном трансформаторе различают обмотку высшего напряжения (ВН), присоединяемую к сети более высокого напряжения, и обмотку низшего напряжения (НН), присоединяемую к сети более низкого напряжения. В трехобмоточном трансформаторе различают обмотки высшего (ВН), среднего (СН) и низшего (НН) напряжения.

Единая конструкция, включающая в собранном виде остов трансформатора, обмотки с их изоляцией, отводы, т.е. проводники, соединяющие обмотки между собой и с другими частями трансформа, части устройства регулирования напряжения, а также все детали служащие для их механического соединения, называется активной частью трансформатора.

Трансформаторы с естественным воздушным охлаждением (сухие трансформаторы) обычно не имеют специальной системы охлаждения. В масляных трансформаторах в систему охлаждения входят бак трансформатора, заливаемый маслом, а для мощных трансформаторов – также и охладители, вентиляторы, масляные насосы, теплообменники и т.п.