ТОП 10:

Зглажувальні фільтри; призначення, класифікація. Електричні стабілізатори напруги – ферорезонансні та напівпроводникові.



 

Напряжение на выходе любого выпрямителя всегда пульсирующее и содержит постоянную и переменную составляющую напряжения. Для сглаживания пульсаций применяют сглаживающие фильтры (СФ) - устройства, предназначенные для подавления пульсаций выпрямленного напряжения до уровня, при котором происходит нормальная работа потребителя. СФ бывают активные и пассивные. Простейшим СФ является конденсатор, включаемый параллельно нагрузке. Также можно включить катушку индуктивности (дроссель), но уже последовательно с нагрузкой. А можно комбинировать.

Емкостной фильтр

Емкостной сглаживающий фильтр представляет собой кондер, включенный параллельно нагрузке. Как же происходит сглаживание этих самых пульсаций? Давайте взглянем на форму выходного напряжения, скажем, однополупериодного выпрямителя, показанную ниже на рисунке.

 

Рис. 26.1 - Форма выходного напряжения однополупериодного выпрямителя

На рисунке Uср - это среднее значение выпрямленного напряжения. Если проще, то это напряжение, которое покажет обычный вольтметр, по науке называемый вольтметр среднеквадратических значений, или любой авометр (тестер). Как видим, это напряжение меньше амплитудного значения, но самое главное - пульсации.

А теперь включим параллельно нагрузке выпрямителя конденсатор, как показано ниже на рисунке:

 

Рис. 26.2 - Пример выпрямителя с простейшим сглаживающим фильтром

Подключим щупы осциллографа параллельно нагрузке и увидим следующую картину:

 

Рис. 26.3 - Форма выходного напряжения выпрямителя со сглаживающим фильтром

На выходе выпрямителя образуется пульсирующее напряжение. Допустим конденсатор разряжен. При подаче напряжения на конденсатор он начинает заряжаться - короткий отрезок пилы на рисунке. Достигнув максимального значения, амплитуда выходного напряжения выпрямителя начинает уменьшаться до нуля. Соответственно, заряженный до максимального значения конденсатор начинает разряжаться через нагрузку - длинный отрезок пилы. При следующем нарастании амплитуды процесс повторяется. Естественно, что размах амплитуды пилы, а это тоже пульсации, напрямую зависит от емкости конденсатора и от величины сопротивления нагрузки, конечно. Чем больше емкость, тем меньше пульсации, чем меньше сопротивление нагрузки, тем больше пульсации. Без нагрузки пульсаций не будет.

Включив конденсатор в схему выпрямителя мы добились сглаживания пульсаций выходного напряжения, к тому же увеличилось среднее значение выпрямленного напряжения. С двуполупериодным выпрямителем частота пульсаций вдвое больше, то конденсатор разряжается через нагрузку намного медленней. Уровень пульсаций будет намного меньше, а Uср - выше.

Считается, что выходное напряжение выпрямителя содержит постоянную и переменную составляющую. Поскольку емкостное сопротивление конденсатора есть X = 1 / ωC, где ω = 2πf, то нетрудно заметить, что при увеличении емкости сопротивление уменьшается. Аналогично и для частоты. Но для постоянного тока частота равна 0, значит емкостное сопротивление будет стремиться к бесконечности. Таким образом, переменная составляющая проходит через конденсатор и замыкается на общий провод не попадая в нагрузку, тогда как постоянная составляющая полностью выделяется в нагрузке.

Индуктивный фильтр

Индуктивный фильтр - это катушка индуктивности (дроссель), включенная последовательно с нагрузкой. Катушка индуктивности (КИ) обладает свойством накапливать магнитную энергию при протекании по нему электрического тока. Дроссель низкой частоты - это катушка индуктивности с магнитопроводом, предназначенная для использования в электрических цепях в качестве индуктивного сопротивления.

Возьмем тот же самый выпрямитель. Разрывая цепь нагрузки включаем дроссель. При протекании тока через индуктивность она запасает энергию. Затем энергия выделяется в нагрузке и т. д. Поскольку катушка обладает индуктивным сопротивлением, равным X = ωL, то нетрудно заметить, что при увеличении частоты сопротивление также пропорционально увеличивается. Аналогично для индуктивности. Поскольку для постоянного тока частота равна нулю, то и сопротивление будет равным нулю. Другими словами, индуктивность не пропускает переменной составляющей в нагрузку, тогда как постоянная составляющая беспрепятственно проходит через индуктивность.

Чаще емкостной и индуктивный фильтр комбинируют и получают так называемый LC-фильтр. Такие фильтры называются Г-образными. Причем можно построить многозвенные фильтры. Например, сначала дроссель, затем конденсатор, опять дроссель - Т-образный фильтр. Или конденсатор, дроссель, конденсатор - П-образный фильтр и т. д. LC-фильтры обладают существенными недостатками. Во-первых, это массогабаритные показатели. Конденсатор большой емкости будет не таким уж маленьким. Да и индуктивность тоже. Во-вторых, для LC-фильтров характерно наличие внешних магнитных полей (индуктивность все-таки), а это неблагоприятно сказывается на чувствительные узлы аппаратуры.

Помимо LC-фильтров существуют RC-фильтры. У них меньше габариты и масса, нет паразитных магнитных полей. Зато и максимальный ток нагрузки такого фильтра совсем детский - 10-15 мА.







Последнее изменение этой страницы: 2016-04-08; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.233.221.149 (0.003 с.)