Электрические фильтры для сглаживания пульсаций

Необходимость в применении фильтров возникает в случае, когда переменная составляющая напряжения непосредственно на выходе выпрямителя превосходит величину, допустимую по условиям нормальной работы потребителя.

Простейшими видами фильтра являются (рисунок 10.8 а,б):

а) емкость, включаемая параллельно нагрузке;

б) индуктивность (дроссель), включенная последовательно с нагрузкой.

а) б)

Рисунок 10.8

Действие емкостного фильтра сводится к тому, что при увеличении выпрямленного напряжения конденсатор заряжается и, разряжаясь затем на нагрузку, поддерживает уровень напряжения на выходе.

Действие индуктивного фильтра сводится к тому, что э.д.с. самоиндукции, возникающая в индуктивности, уравновешивает переменную составляющую выпрямленного напряжения. Оценка сглаживающего действия фильтра производится по коэффициенту фильтрации, под которым понимают отношение коэффициента пульсаций на входе фильтра К_пвх к коэффициенту пульсаций на выходе фильтра K_пвых:

, , ,

где U_max.вх - переменная составляющая напряжения до фильтра; U_max.вых - переменная составляющая напряжения после фильтра.

На элементах фильтра происходит небольшое падение напряжения и вследствие этого можно записать:

U_{d вх} = U_{d вых}

Тогда коэффициент фильтрации равен:

Общий коэффициент фильтрации многозвенного фильтра равен произведению коэффициентов фильтрации отдельных звеньев:

K_ф.общ = K_ф1 K_ф2 …..K_фn

Фильтры выпрямителей классифицируются в зависимости от:

- типа элементов:емкостные (рисунок 10.9, а), индуктивно-емкостные (рисунок 10.9,б), реостатно - емкостные (рисунок 10.9, в)

- схемы построения звеньев: Г-образные (рисунок 10.9, б) и П-образные (рисунок 10.9, в),

- числа звеньев: однозвенные (рисунок 10.9, а), многозвенные фильтры (рисунок 10.9, б,в).

а) б) в)

Рисунок 10.9

Основные требования к фильтрам:

1. Фильтр должен иметь коэффициент фильтрации, обеспечивающий нормальную работу потребителя.

2. Потеря постоянной составляющей напряжения на фильтре должна быть незначительной.

3. Фильтр не должен вносить искажения в работу потребителя.

4. Фильтр должен иметь минимальные габариты и вес.

5. Детали фильтра должны иметь достаточный запас электрической прочности.