13.3. Згладжуючі фільтри

Наявність пульсацій випрямленої напруги погіршує роботу споживачів, що живляться від випрямлячів. Для зменшення пульсації напруги на виході ви­прямляча встановлюють спеціальний пристрій, називаний згладжуючим філь­тром. Схема включення фільтра Ф наведена на рис. 13.20,а.

Значення пульсації напруги на виході випрямляча оцінюється коефіцієнтом пульсацій q, який дорівнює відношенню амплітуди основної (першої) гармоніки пульсацій U~1 до постійної складової випрямленої напруги Ud, тобто q = U~1/ Ud.

Пульсація напруги на навантаженні характеризується коефіцієнтом q1, який дорівнює відношенню амплітуди основної гармоніки пульсацій U~ на навантажен­ні (після фільтра) до випрямленої напруги Udli на навантаженні, тобто q1 = Ud~/Udli.

Пульсація напруги на навантаженні задається умовами роботи споживача, а пульсація напруги на вході випрямляча відома після вибору схеми випрям­лення й визначення її параметрів. Відношення значень q і q1 визначає ступінь згладжування випрямленої напруги і називається коефіцієнтом згладжування фільтра s:


s =


Рис. 13.20 - Схеми включення фільтрів: а - блок-схема випрямляча з фільтром; б - ємнісний фільтр; в - індуктивний фільтр; г і д - криві напруг і струмів

Поряд з ослабленням змінної складової випрямленої напруги згладжуючий фільтр зменшує і постійну складову (Udlj = Ud - АЦФ). Очевидно, чим меншим є зменшення постійної складової (Ud/Udlj) при незмінному ослабленні змінної (Ud~/U~l), тим якісніше буде фільтр. Для фільтрів випрямлячів малої потужності відношення постійних складових напруг звичайно Ud/Udu = 1,05 -1,1, а для ви­прямлячів великої потужності Ud/Udu = 1,005 - 1,01.

У практичних розрахунках можна вважати Ud ~ Udн і коефіцієнт згладжу­вання, що показує в цьому випадку ступінь ослаблення змінної складової ви­прямленої напруги фільтром, приймати рівним s=q/ql ~ U~l/Ud~.

Розглянемо основні види згладжуючих фільтрів.

Ємнісний фільтр (рис. 13.20,б) являє собою конденсатор Сф, що включа­ється паралельно навантажувальному опору Rd. Шунтуючі навантаження малим ємнісним опором хс = 1/соСф << Rd для змінної складової струму id = іс, він створює у випрямлячі додаткове падіння напруги AUa на Ка (рис. 13.20,в), що приводить до згладжування напруги Ud. В цьому випадку можна вважати, що через Rd проходить тільки постійна складова струму Id, а змінна складова стру­му id~ проходить повністю через конденсатор.

При розрахунку ємнісного фільтра вихідним звичайно є значення коефі­цієнта пульсацій q1, а також кутової частоти сос = 2nf1 джерела живлення й опо­ру навантаження Rd. Значення Сф (у мкф) можна визначити з виразу:

і 106

СФ =   R-. (13.32)

Індуктивний фільтр (рис. 13.20,г) являє собою дросель Ьф, що включа­ється послідовно з навантаженням і має великий реактивний опір XL = <юс-Ьф для змінної складової випрямленого струму, яка значно зменшується, і падіння на­пруги AUd~ від цієї складової на Rd стає незначним (рис. 13.20,д).

Для гарного згладжування напруги на навантаженні необхідно, щоб

xL = ю1-Ьф >> Rd. (13.33)

При заданому коефіцієнті згладжування s необхідне значення індуктивності фільтра Ьф (у генрі) з урахуванням виконання умови (13.33) визначають за виразом

Ьф = 2^Rl~ , (13.34) 2л--fc - m

де f - частота напруги мережі, Гц; т - число фаз випрямлення.

Аналіз формули (13.34) показує, що те саме значення коефіцієнта s може бу­ти отримане при менших значеннях індуктивності Ьф і меншому опорі навантажен­ня Rd. Таким чином, індуктивний фільтр вигідно застосовувати у випрямлячах середньої і великої потужності, в яких опір навантаження малий.


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я