Индуктивно-емкостные фильтры

Простые и емкостные фильтры не могут обеспечивать получение больших коэффициентов фильтрации. Поэтому применяют схемы, в которых индуктивные катушки и конденсаторы используют совместно. Наиболее простая схема – схема Г-образного индуктивно-емкостного фильтра.

Рис. 1

Г-образный индуктивно-емкостной фильтр состоит из индуктивности и емкости, причем первым элементом является индуктивность.

Возможны и другие схемы индуктивно-емкостного фильтра (П - образного):

Рис. 2

Для обеспечения лучшего сглаживания пульсаций необходимо выполнение условия:

При расчетах используется формула:

Если выразить индуктивность в генри, а емкость – в микрофарадах, то можно использовать следующие расчетные формулы:

Гн мкФ (при частоте f = 50 Гц)

Гн мкФ (при частоте f = 400 Гц)

Для П – образного фильтра, который можно рассматривать как сочетание двух простых фильтров (емкостного и Г –образного индуктивно-емкостного) можно использовать выведенные ранее соотношения.

Для увеличения коэффициента фильтрации используют многозвенные фильтры, состоящие из нескольких звеньев.

Коэффициента фильтрации многозвенного фильтра равен произведению коэффициентов фильтрации отдельных звеньев фильтра:

К

В многозвенных фильтрах удобнее иметь одинаковые коэффициенты фильтрации звеньев.

Чтобы избежать резонанса необходимо выполнение условия:

К 3

После проверки фильтра на отсутствие резонанса можно приступать к выбору индуктивности и емкости. Эта задача решается путем использования дополнительного условия.

Одним из основных условий выбора индуктивности и емкости является обеспечение индуктивной реакции в целом, что особенно важно при высоких требованиях к стабильности внешней характеристики выпрямителя.

Индуктивная реакция фильтра обеспечивается при некотором критическом значении индуктивности L :

L ≥

Выбрав индуктивность L, можно определить емкость конденсатора С.

2. Резистивно -емкостные фильтры

В выпрямителях небольшой мощности с целью уменьшения размеров и веса фильтра вместо индуктивности применяют резисторы. Такие фильтры называют резисторно-емкостными или RC –фильтрами.

RC –фильтры выполняют по тем же схемам, что и LC-фильтры (Г-образные, Т-образные, П-образные). Схема Г-образного RC –фильтра представлена на рисунке 3.

Рис. 3

Отличительной особенностью схемы является значительное уменьшение постоянной составляющей напряжения на выходе фильтра и большие потери мощности в резисторе фильтра.

Для хорошего сглаживания пульсаций необходимо выполнение условия:

X << R

Коэффициент фильтрации определяется выражением:

К

Если выразить сопротивление в Омах, а емкость – в микрофарадах, то получим следующие расчетные соотношения:

R при частоте 50 Гц

R при частоте 400 Гц

RC–фильтры выполненные по П-образной схеме или многозвенные фильтры рассчитываются в такой же последовательности, как LC- фильтры

Преимущества RC–фильтров: меньше размеры, вес и стоимость.

Основной недостаток: относительно большие потери энергии – не имеет существенного значения при использовании в выпрямителях малой мощности.