рис. 2.78 аВыпрямленное напряжение имеет существенные пульсации, поэтому широко используют сглаживающие фильтры − устройства, уменьшающие эти пульсации. 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.

Для емкостного фильтра, у которого вход и выход фактически совпадают, под ε1 понимают коэффициент пульсаций до подключения фильтра, а под ε2 — коэффициент пульсаций после его подключения. Коэффициент сглаживания показывает, во сколько раз фильтр уменьшает пульсации. На выходе фильтра напряжение оказывается хорошо сглаженным, а коэффициент пульсаций может иметь значения в диапазоне 0,001 .... 0,00003.

Простейшим фильтром является емкостной фильтр (С-фильтр). Рассмотрим его работу на примере однофазного однополупериодного выпрямителя (рис. 2.78). Емкостной фильтр подключают параллельно нагрузке (рис. 2.78, а).

рис. 2.78 а

На отрезке времени t1 ... t2 диод открыт и конденсатор заряжается (рис. 2.78, б).

рис. 2.78 б

На отрезке t2 ... t3 диод закрыт, источник входного напряжения отключен от конденсатора и нагрузки. Разряд конденсатора характеризуется экспонентой с постоянной времени t = RhC. 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.

В качестве фильтра можно использовать и индуктивность. Легко доказать, что индуктивный фильтр (L-фильтр) практически не дает полезного эффекта в однофазном однополупериодном выпрямителе. Рассмотрим работу индуктивного фильтра на примере однофазного мостового выпрямителя. Индуктивный фильтр включают последовательно с нагрузкой (рис. 2.79, а). Часто используют катушку индуктивности (реактор) на магнитном сердечнике с зазором.

рис. 2.79 а

Предположим, что постоянная времени T, определяемая выражением T = L/Rh, достаточно велика (как это обычно бывает на практике). Тогда ток нагрузки оказывается практически постоянным (рис. 2.79, б).

рис. 2.79 б

Такой фильтр широко используется в выпрямителях, особенно мощных. Режим работы диодов (и соответствующих электрических цепей) не является тяжелым.

Н а практике используют также следующие типы фильтров (рис. 2.80): индуктивно-емкостной или Г-образный LC-фильтр (а), Г-образный RС-фильтр (б), П-образный LС-фильтр (в), П-образный RС-фильтр (г).

рис. 2.80

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

Рассмотрим внешние характеристики выпрямителей с фильтрами.

Внешняя характеристика — это зависимость среднего значения выходного напряжения (напряжения на нагрузке) от среднего значения выходного тока (тока нагрузки). При увеличении выходного тока выходное напряжение уменьшается из-за увеличения падения напряжения на обмотках трансформатора, диодах, подводящих проводах, элементах фильтра.

Рассмотрим типичные внешние характеристики (рис. 2.81), которые получают, изменяя сопротивление нагрузки, подключенное к выходу фильтра.

рис. 2.81

Наклон внешней характеристики при том или ином токе 1ср характеризуют выходным сопротивлением Rвыx, которое определяется выражением

Rвыx = | dUср/dIср |Iср − заданный

Чем меньше величина Rвыx, тем меньше выходное напряжение зависит от выходного тока, что обычно и требуется.

Как следует из рис. 2.81, выпрямитель с RC-фильтром характеризуется повышенным выходным сопротивлением. Здесь отрицательную роль играет резистор фильтра.


Рекомендуйте эту статью другим!



Управляемые реакторы
мая 01, 2013 4788

Управляемые реакторы, производители, принцип действия, схема

В России созданы управляемые подмагничиванием шунтирующие трехфазные реакторы серии РТУ.…
дек 18, 2012 35066

Воздушные линии электропередачи ЛЭП, конструкция, разновидности, параметры

Основными элементами воздушных линий являются провода, изоляторы, линейная арматура,…
Операционные системы реального времени ОСРВ
нояб 24, 2015 2950

Операционные системы реального времени (ОСРВ)

Назначение ОСРВ. Операционные системы реального времени ОСРВ (Real Time Operating Systems…
Асинхронизированные турбогенераторы
мая 05, 2013 6403

Асинхронизированные турбогенераторы, достоинства применения

Для электроэнергетики России существует необходимость поддержания требуемых уровней…
Сушка трансформаторов 1
окт 20, 2014 2868

Сушка силовых трансформаторов, зачем, достоинства, параметры

Сушкой трансформатора принято называть процесс восстановления диэлектрических…