Фильтры выпрямителей

Предназначены для уменьшения коэффициента пульсации выпрямленного напряжения (Кп), т.е. для уменьшения отношения его переменной составляющей к постоянной.

Коэффициент фильтрации Кф = (Кпвх / Кпвых) – показывает, во сколько раз фильтр уменьшает Кп.

В качестве элементов фильтров используются комбинации R, L, C, т.к. их сопротивление различно для постоянного и переменного тока.

Элемент	Сопротивление элемента
	Пост. ток f=0	Перем. ток f=fсети (или 2fсети)
R	R	R
XL = 2fL	0	XL
Xc = 1/ 2fC		Xc

Фильтр должен пропускать постоянный ток и не пропускать переменный, поэтому элементы с большим сопротивлением переменному току (R, L) включаются последовательно с нагрузкой, а С – всегда параллельно.

Принцип действия емкостного фильтра

Работа емкостного фильтра основана на способности конденсатора накапливать заряд. При открытом вентиле конденсатор Cф заряжается (накапливает заряд), при закрытом V1, конденсатор разряжается через нагрузку и создает в ней ток и падение напряжения.

Интервал t₀ – t₁ в (.) m «+», но e_2~ < u_C => «+» на аноде V1 < «+» на катоде V1 (_А < _K) => вентиль V1 закрыт и конденсатор Сф продолжает разряжаться, => u_C 

Интервал t₁ – t₂ в (.) m «+», и e_2~ > u_C => «+» на аноде V1 > «+» на катоде V1 => (_А > _K) вентиль V1 открыт, через него течет ток i_V = i_ЗАР + i_H

i_H создает напряжение на нагрузке

i_ЗАР заряжает конденсатор Сф , напряжение на нем растет (u_H = u_C )

Интервал t₂ – t₃ e_2~ < u_C => вентиль V1 закрыт и конденсатор Сф разряжается через нагрузку создавая на Rн падение напряжения u_H = i_РАЗRн, напряжение на Сф уменьшается ( u_H = u_C )

Дальше процесс повторяется.

Скорость заряда конденсатора определяется его емкостью Сф и сопротивлением цепи заряда (Rтр, Rv1), а скорость разряда – емкостью Сф и током нагрузки (сопротивлением Rн) => емкостной фильтр хорошо работает при малых токах нагрузки – в слаботочных ВУ.

Принцип действия индуктивного фильтра

При любом изменении тока в катушке индуктивности L возникает ЭДС самоиндукции e_L = – L di/dt (закон Фарадея), направленная так, чтобы сглаживать (уменьшать) любое изменение тока (правило Ленца).

При увеличении тока (интервал t₀ – t₁) ЭДС самоиндукции e_L направлена навстречу e_2~ и u_H = e_2~ – e_L < e_2~

При уменьшении тока (интервал t₁ – t₂) ЭДС самоиндукции e_L меняет знак и начинает складываться с e_2~ т.е. u_H = e_2~ + e_L > e_2~

Амплитуда импульса напряжения на нагрузке u_H уменьшается, длительность импульса увеличивается => Кп уменьшается.

Индуктивные фильтры обычно используются при больших токах нагрузки, т.е. в сильноточных ВУ.