Сглаживающие фильтры

При питании электронной аппаратуры допускается малая (порядка десятых, сотых и даже тысячных долей процента) пульсация выпрямленного напряжения. Для уменьшения пульсации выпрямленного напряжения применяются сглаживающие фильтры.

Любой сглаживающий фильтр должен обладать необходимым коэффициентом сглаживания , величина которого определяется отношением,

где - коэффициенты пульсации до и после фильтра.

Для того, чтобы на выходе выпрямителя получить напряжение с меньшими пульсациями, достаточно параллельно сопротивлению нагрузки подключить конденсатор, (рис. 8).

В те промежутки, когда диод пропускает ток, конденсатор запасает энергию. Когда диод заперт, конденсатор разряжается через нагрузку.

Рис. 8

Error: Reference source not found

Рис. 9 Напряжение на нагрузке

без конденсатор

Рис. 10

Величину емкости сглаживающего фильтра, при которой пульсация выпрямленного тока составляет не более 10%, при частоте сети , расчитываем по формулам: для однополупериодной схемы

для двухполупериодной схемы

Выбор той или иной схемы определяется величиной выпрямленного тока и допустимым значением коэффициента пульсации выпрямленного напряжения на выходе фильтра.

В качестве последовательных элементов фильтров чаще всего используют индуктивности (дроссели) (рис. 11) и активные сопротивления-резисторы (рис. 12). Параллельными элементами фильтра обычно служат конденсаторы.

Error: Reference source not found

Рис. 11 Рис. 12

Для постоянного тока сопротивление бесконечно велико, а сопротивлениемало.

Сопротивление стремятся выбрать значительно больше нагрузочного сопротивления.

Произведение в зависимости от коэффициента сглаживания определяется по формуле

где - частота сети в Гц;

- число фаз выпрямления

Для наиболее распространенных схем с

.

Величины идолжны быть выбраны так, чтобы выполнялось условие

Обычно в качестве конденсаторов фильтра используют электролитические конденсаторы, обладающие большой емкостью.

Для увеличения коэффициента сглаживания применяются несколько Г-образных фильтров, при этом суммарный коэффициент сглаживания равен

Существенным недостатком дроссельных фильтров является их большая масса, а так же образование магнитных полей.

Эти недостатки устраняются в фильтрах, величина элементов которых определяется выражением:

Трехфазные выпрямители.

Применяются для питания потребителей большой мощности. Они равномерно нагружают сеть трехфазного тока и отличаются высоким коэффициентом использования трехфазного трансформатора.

Наиболее типичной схемой является трехфазная схема с нулевым выводом.

Трехфазная схема с нулевым выводом состоит из трехфазного трансформатора, трех вентилей и нагрузочного сопротивления .

Первичная обмотка тр-ра может быть соединена треугольником или звездой, вторичная только звездой.

Error: Reference source not found

Рис. 13

В данной схеме через каждый вентиль проходит ток в течение одной третьей части периода, когда напряжение на фазе трансформатора, в которую включен вентиль, выше напряжения двух других фаз.

Error: Reference source not found

Рис. 14

Для определения среднего значения выпрямленного напряжения

Среднее значение тока протекающего через вентиль равно

Максимальное значение тока во вторичных обмотках равно

Максимальное значение обратного напряжения равно амплитуде линейного

Коэффициент пульсации равен:

Эти схемы наиболее экономично работают при мощностях, не превышающих десятков килловат.