Мкостной сглаживающий фильтр

Рис..Ёмкостной сглаживающий фильтр.

Простейшим сглаживающим фильтром является электролитический конденсатор большой ёмкости, включённый параллельно нагрузке (рисунок). Нередко параллельно электролитическому конденсатору устанавливается плёночный (или керамический) ёмкостью с малой паразитной последовательной индуктивностью, в доли или единицы микрофарады, для устранения высокочастотных и импульсных помех (сам электролитический конденсатор плохо фильтрует высокочастотные помехи из-за большой паразитной индуктивности).

Ёмкостной фильтр обычно анализируют не отдельно, а совместно с выпрямителем. Его сглаживающее действие основано на накоплении электрической энергии в конденсаторе и его разряде при отсутствии тока через вентили выпрямителя в моменты времени, когда мгновенное напряжение на выходе выпрямителя ниже напряжения на конденсаторе, через сопротивление нагрузки  (R)

LC-фильтр

Наиболее широко используют Г-образный индуктивно-ёмкостной фильтр.(рисунок). Для сглаживания пульсаций таким фильтром необходимо, чтобы ёмкостное сопротивление конденсатора для низшей частоты спектра пульсации было много меньше сопротивления нагрузки, а также много меньше индуктивного сопротивления дросселя для первой гармоники.

 

Рис. LC - фильтр

При проектировании фильтра необходимо также обеспечить такое соотношение реактивных сопротивлений дросселя и конденсатора, при которых не мог бы возникнуть резонанс на частоте пульсаций выпрямленного напряжения и частоте изменения тока нагрузки.

На практике используют также следующие типы фильтров Т - образный LC -фильтр, П-образный LС-фильтр и Т и П-образный RС-фильтр.

На рисунке приведены схемы с сложных LC -фильтров

 

 

Рис..Т-образный и П -образный LC-фильтры.

 

Фильтры с тремя и более звеньями на практике применяются редко. В общем случае коэффициент сглаживания многозвенного фильтра равен произведению коэффициентов сглаживания q = q₁q₂q₃…

 

 

Сглаживающие индуктивно-емкостные фильтры достаточно просты и эффективны в выпрямительных устройствах средней и большой мощностей. Однако масса и габариты таких фильтров весьма значительны, коэффициент сглаживания снижается с ростом тока нагрузки, фильтры малоэффективны при появлении медленных изменений сетевого напряжения. Индуктивные элементы фильтра являются источниками магнитных полей рассеяния, а совместно с паразитными емкостными элементами создают колебательные контуры, способствующие появлению переходных процессов.

Г и П-образные RC-фильтры обычно применяются только в маломощных схемах, так как они потребляют значительную долю энергии. Схемы таких фильтров аналогичны схемам LC -фильтров, в которых вместо индуктивности стоят резисторы. На практике применяют и другие, более сложные фильтры. Рассмотрим внешние характеристики выпрямителей с фильтрами. Внешняя характеристика— это зависимость среднего значения выходного напряжения (напряжения на нагрузке) от среднего значения выходного тока (тока нагрузки). При увеличении выходного тока выходное напряжение уменьшается из-за увеличения падения напряжения на обмотках трансформатора, диодах, подводящих проводах, элементах фильтра. Рассмотрим типичные внешние характеристики (рис.), которые получают, изменяя сопротивление нагрузки, подключенное к выходу фильтра.

 

 

Рис..Внешние характеристики сглаживающих RC - фильтров

 

Наклон внешней характеристики при том или ином токе 1ср характеризуют выходным сопротивлением Rвыx. Как следует из рисунка. выпрямитель с RC-фильтром характеризуется повышенным выходным сопротивлением. Здесь отрицательную роль играет резистор фильтра.

Преимущества резистивно-емкостных фильтров: малые габариты, масса и стоимость; недостаток – низкий КПД.

 

УПРАВЛЯЕМЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ

Выпрямители, позволяющие регулировать величину выпрямленного напряжения в заданных пределах, называются управляемыми. Регулировать величину выпрямленного напряжения можно двумя принципиально различными способами:

1. Изменять каким-либо способом величину подводимого к вы­прямителю напряжения (например, с помощью автотрансформатора, ступенчато регулируемых трансформаторов, дросселей насыщения и др.).

2. Использовать в выпрямителях свойства управляемых вентилей (с полной или частичной управляемостью).

Наибольшее распространение в технике получили управляемые выпрямители, относящиеся ко второй группе. Их рассмотрению и будет посвящен данный раздел.