Уже отмечалось, какое вредное влияние оказывают на работу электрических устройств пульсации выпрямленного питающего напряжения. Очень часто допустимый коэффициент пульсации должен составлять сотые и даже тысячные доли процента. Для выполнения этого требования применяются сложные сглаживающие фильтры.
Качество фильтра оценивается коэффициентом качества (сглаживания), который представляет собой отношение коэффициента пульсации на входе фильтра к коэффициенту пульсации на выходе:
К фильтру предъявляются также дополнительные требования: падение выпрямленного напряжения на фильтре должно быть по возможности минимальным; фильтр не должен влиять на режим работы потребителя, должен быть электрически прочным и по возможности малогабаритным.
Как было показано, включение индуктивности или емкости на выходе двухполупериодной схемы выпрямителя приводит к снижению пульсаций. Сложные сглаживающие фильтры, применяемые для осуществления лучшего сглаживающего эффекта, в общем случае представляют собой последовательное соединение индуктивностей (а иногда и активных сопротивлений) с параллельно подключенными конденсаторами большой емкости. При необходимости исключить появление на выходе пульсаций напряжения какой-то определенной частоты в состав фильтра включают колебательные контуры, настроенные на эту частоту пульсаций.
Наибольшее распространение получили Г-образные фильтры, начинающиеся обычно с индуктивности (рис. 118, а) и П-образные фильтры, начинающиеся с емкости (рис. 118,6).
 |
Такие индуктивно-емкостные сглаживающие фильтры имеют малое активное сопротивление, поэтому потери выпрямленного напряжения ∆Uср на них очень невелики. В маломощных выпрямителях с целью уменьшения габаритов дроссель иногда заменяют активным сопротивлением порядка нескольких килоом, так как потерн на нем выпрямленного напряжения будут невелики. Рис. 118. Г-образные (а) и П-образные (б) фильтры. |
Г-образный фильтр, представляющий для выпрямителя индуктивную нагрузку (сопротивление дросселя для переменной составляющей тока пульсаций значительно больше, чем сопротивление емкости), можно рассматривать как делитель напряжения, в котором для обеспечения сглаживающих свойств должно быть выполнено условие
где ωп — частота пульсации.
Коэффициент качества фильтра можно выразить не через отношение напряжений, а через отношение сопротивлений:
откуда
(206)
Если значение Кк задано, то, воспользовавшись формулой (206), можно определить произведение LдpC, после чего, выбрав величину конденсатора С, рассчитать необходимую величину индуктивности дросселя.
При расчетах необходимо проверять, не совпадает ли собственная частота контура, образованного дросселем и емкостью (ω0= 1/√LдрС), с частотой пульсаций, так как в случае совпадения этих частот произойдет не ослабление, а наоборот, увеличение пульсаций.
Для уменьшения пульсаций часто дроссель шунтируют емкостью (С1), которая вместе с параллельно подключенной индуктивностью (Lдр) образует так называемый фильтр-пробку.
П-образный фильтр можно представить в виде последовательного соединения двух фильтров: емкости С и Г-образного фильтра, состоящего из индуктивности Lдр и емкости С2. Влияние элементов С1, Lдр и С2 на величину пульсаций выпрямленного напряжения было рассмотрено выше. П-образный фильтр обеспечивает большее значение коэффициента фильтрации, чем Г-об-разный.
Практическое применение находят также многозвенные фильтры, состоящие из нескольких Г-образных и П-образных звеньев. Они позволяют добиться незначительной пульсации выпрямленного напряжения. Общий коэффициент сглаживания многозвенного фильтра равен произведению коэффициентов сглаживания отдельных звеньев.
