Пасивні згладжу вальні фільтри

Пасивні згладжувальні фільтри базуються на фізичних властивос­тях пасивних елементів. Найширше використовуються схеми фільт­рів: типу «С»; типу «L» і типу «LС» або їх комбінації (рис. 29).

Робота фільтра типу «С» (рис. 29, а) базується на властивості єм­ності нагромаджувати електричну енергію та явищі заряду-розряду конденсатора. Конденсатор заряджається тоді, коли вхідна напруга u_вх більша, ніж напруга на конденсаторі и_вих і розряджається через опір навантаження за умови u_вх < и_вих (рис. 30, а).

Фільтр типу «С» застосовують у схемах випростувачів з потужніс­тю навантаження Р_d < 300 Вт. Коефіцієнт пульсацій випростаної на­пруги на виході такого фільтра за умови, що τ_розр > 10Т, (Т - період змінної складової) визначається за формулою

де τ_розр - стала часу розряду конденсатора; ƒ - частота основної гармоніки випростаної напруги; R_н - опір навантаження; С_ф - єм­ність фільтра.

Рис. 29. Схеми пасивних фільтрів: а — С-фільтр; б — L-фільтр; в — LС-фільтр (Г-подібний); г — RС-фільтр (Г-подібний)

У разі використання фільтра типу «С» необхідно враховувати, що під час заряду конденсатора струм діода обмежується тільки опором вторинної обвитки трансформатора (опір діода у відкритому стані є дуже малий). Тому, з метою обмеження величини струму послідовно до діода, вмикають додатковий резистор.

Для споживачів потужністю, більшою ніж 300 Вт, застосовують фільтр типу «L» (рис. 29, б). Послідовне з'єднання елементів L_ф і R_н зумовлює відставання за фазою струму і_d відносно напруги и_вх. Для збільшення ефективності згладжування використовують навої індук­тивності з феромагнетним осердям. Індуктивність нагромаджує магнетну енергію, що веде до збільшення тривалості проходження струму порівняно з тривалістю додатної напруги на діоді (рис. 30, б). Внаслідок цього зменшуються пульсації випростаної напруги на на­вантаженні, а коефіцієнт згладжування у цьому випадку визначається за виразом , де L_ф - індуктивність фільтра.

Ефективність роботи такого фільтра визначається співвідношен­ням ωL_ф >> R_н фільтри рекомендується використовувати у схемах трифазних випростувачів, які характеризуються великими струмами навантаження.

1 - без фільтра; 2 - з фільтром

Рис. 30. До пояснення роботи «С» фільтра (а) і «L» фільтра (б)

Ефективніше зменшити пульсації випростаної напруги можна за допомогою фільтра типу «LС». Такі фільтри використовують, коли опір навантаження дорівнює десяткам або сотням Ом. Їх принцип ро­боти базується на одночасному використанні згладжувальних власти­востей ємності та індуктивності. За схемною реалізацією поділяються на Г- подібні та П-подібні (рис.31).

Рис. 31. LС — фільтри: Г — подібний (а); П — подібний (б)

Для фільтра типу «LС» (Г-подібний фільтр) коефіцієнт згладжу­вання визначають за виразом q=(4πƒ)²L_фC_ф частота основної гармоніки.

У разі вибору параметрів LС-фільтра рекомендується використо­вувати такі співвідношення:

Для ефективнішого згладжування використовуються П - подібні фільтри, які називають багатоланковими (рис.31,6). Такі фільтри роз­глядають як ємнісний (С_ф1) і Г - подібний (L_фС_ф2), а коефіцієнт згла­джування визначається q_п= q_cq_г. Для інженерних розрахунків корис­туються такою рекомендацією: якщо , то використовують П - подібний фільтр типу СRС (замість ланки L_ф рис. 31,б використо­вується R_ф), а якщо менше, то — фільтр типу СLС.

Для малопотужних випростувачів використовують RС-фільтри. За умови Х_сф R_ф змінна складова струму і_d зменшується, чим дося­гається згладжування випростаної напруги.

Коефіцієнт згладжування такого фільтра

а опір фільтра R_ф вибирають за умовою

Якщо між фільтром і споживачем увімкнуто параметричний ста­білізатор напруги, то під час визначення параметрів фільтра необхід­но враховувати, що опір навантаження для фільтра буде визначатися співвідношенням опорів баластного резистора R_б, стабілітрона R_д і на­вантаження R_н

Дата добавления: 2015-07-18