ТЕМА: СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ.

Выпрямленное напряжение имеет существенные пульсации, поэтому широко используют сглаживающие фильтры – устройства, уменьшающие эти пульсации (рис. 14.6). Важнейшим параметром сглаживающего фильтра является коэффициент сглаживания S.

По определению S=ε₁/ε₂, причем ε₁ и ε₂ определяют как коэффициенты пульсаций на входе и выходе фильтра соответственно.

Рис. 14.6. Сглаживающий емкостной фильтр

Простейшим фильтром является емкостной фильтр (С-фильтр). Рассмотрим его работу на примере однофазного однополупериодного выпрямителя (рис. 14.6). Емкостной фильтр подключается параллельно нагрузке (рис. 14.6,а).

На отрезке времени t₁…t₂ диод открыт и конденсатор заряжается (рис. 14.6,б). На отрезке t₂…t₃ диод закрыт, источник входного напряжения отключен от конденсатора и нагрузки. Разряд конденсатора характеризуется экспонентой с постоянной времени τ = R_н·С. Ток через диод протекает только часть полупериода (отрезок t₁…t₂). Чем короче отрезок t₁…t₂, тем больше амплитуда тока диода при заданном среднем токе нагрузки. Если емкость С очень велика, то отрезок t₁…t₂ оказывается очень малым, а амплитуда тока диода очень большой, и диод может выйти из строя.

Такой фильтр широко используется в маломощных выпрямителях; в мощных выпрямителях он используется редко, так как режим работы диода и соответствующих электрических цепей (к примеру, обмоток трансформатора) достаточно тяжел.

На практике используют также следующие фильтров (рис. 14.7): индуктивно-емкостной или Г-образный LC-фильтр (а), Г-образный RC-фильтр (б), П-образный LC-фильтр (в), П-образный RC-фильтр (г).

Рис. 14.7. Схемы фильтров, применяемых в выпрямителях

Обычно Г- и П-образные RC-фильтры применяются только в маломощных схемах, так как они потребляют значительную долю энергии. На практике в силовых цепях применяются другие, более сложные фильтры.

Инверторы – это устройства, преобразующие постоянный ток в переменный (рис. 14.8), где имеет место соотношение u_c1=u_c2=1/2u_вх. В схеме часто используются электролитические конденсаторы большой емкости.

Рис. 14.8. Инвертор на биполярных транзисторах

Транзисторы работают в ключевом режиме: включаются и выключаются поочередно. На выходе схемы возникает переменное напряжение.

Управляемые выпрямители позволяют регулировать выходное напряжение. Они построены на основе однополупериодных (незапираемых) тиристоров (рис. 14.9).

Рис. 14.9. Однофазный двухполупери- Рис. 14.10. Временная диаграмма

одный управляемый выпрямитель

Включение тиристоров производится с некоторой задержкой t_вкл (рис. 14.10). Угол α_вкл=ω·t_вкл – угол сдвига по фазе между напряжением на тиристоре и импульсами управления. Угол α_вкл называют углом управления, который может изменяться в пределах от 0 до 180°.