|
| |
|
Слаботочка Книги 4. Фильтр должен быть экономичен, т. е. иметь небольшую стоимость, малые размеры и вес. Основным параметром, по которому оценивается сглаживающее действие фильтра, является его коэффициент фильтрации - отношение коэффициента пульсации на входе фильтра ka к коэффициенту пульсации на выходе фильтра k: кфр-, (6-3) где kn и kn определяются по формуле (6-1). Этот коэффициент показывает, во сколько раз фильтр уменьшает величину коэффициента пульсации на выходе выпрямителя. 6-2. ИНДУКТИВНЫЕ ФИЛЬТРЫ. ЕМКОСТНЫЕ ФИЛЬТРЫ Простейшими сглаживающими фильтрами являются фильтры, состоящие либо из одной индуктивности, включенной последовательно с нагрузкой (рис. 6-1,а), либо из одной емкости, включенной параллельно нагрузке (рис. 6-1,6). Физические про- цессы, происходящие в такого рода цепях, были рассмотрены в § 4-3 и 4-5. Напомним, что в обмот-ке дросселя, включенного Т -.1.11 I ---яв-д. *
В цепь выпрямленного на- -j пряжения, протекает пульси- рующий ток. Переменная P - б - Простейшие фильтры. составляющая этого тока со- ° - ДУ ь1й; б - емкостный. здает в сердечнике дросселя переменный магнитный поток, который индуктирует него обмотке противо-э. д. с. (э. д. с. самоиндукции), препятствующую изменениям тока в цепи. Уменьшение относительных изменений переменной составляющей тока в цепи вызывает уменьшение относительных изменений (пульсаций) напряжения на зажимах нагрузки. В этом и заключается сглаживающее действие дросселя, включенного последовательно с нагрузкой. Для лучг;1его сглаживания пульсаций необходимо, чтобы индуктивное сопротивление дросселя было значительно больше, чем сопротивление нагрузки, т. е. чтобы выполнялось условие где p - коэффициент, зависящий от схемы выирямле НИЯ и показывающий, во сколько раз частота основной гармоники выпрямленного напряжения больше, чем частота сети; со = 2я/ - круговая частота (здесь / - частота сети, от которой питается выпрямитель); L - индуктивность дросселя. Так как дроссель и включенная последовательно с ним нагрузка образуют для переменной составляющей делитель напряжения, то при выполнении условия (6-4) переменное напряжение на зажимах нагрузки будет значительно меньше, чем напряжение на зажимах дросселя. Если, как это обычно имеет место, активное сопротивление дросселя невелико (гь R), то активным падением напряжения на дросселе можно пренебречь и считать, что постоянная составляющая напряжения на выходе фильтра (на зажимах нагрузки) равна постоянной составляющей на входе фильтра (на выходе выпрямителя). Таким образом, при наличии дросселя отношение переменной составляющей к постоянной со- ставляющей на выходе фильтра значительно меньше отношения тех же величин на входе фильтра. Достоинством индуктивного фильтра являются его простота, малые потери мощности и малое изменение выходного напряжения при изменении тока нагрузки. Основным его недостатком является появление на зажимах дросселя повышенных напряжений (так называемых перенапряжений) при резком уменьшении тока нагрузки. Причина этого явления заключается в том, что при резком уменьшении нагрузочного тока магнитный поток в сердечнике дросселя изменяется с большое! скоростью. Возникающие при этом на зажимах дросселя кратковременные импульсы напряжения могут достигать значительной величины, опасной для целости изоляции его обмотки. Индуктивный фильтр обеспечивает хорошее сглаживание пульсаций при малых сопротивлениях нагрузки, т. е. при больших токах, поэтому его применяют главным образом в мощных выпрямительных установках. 160 Как известно, конденсатор, включенный параллельно нагрузке, периодически заряжается (т. е. запасает электрическую энергию) в те моменты времени, когда напряжение на выходе выпрямителя превышает напряжение на залимах конденсатора. В те же периодически повторяющиеся промежутки времени, когда напряжение на выходе выпрямителя меньше, чем на зажимах конденсатора, последний отдает ранее запасенную энергию, разряжаясь через сопротивление нагрузки. Поэтому напряжение на зажимах заряженного конденсатора изменяется в относительно меньших пределах, чем изменялось бы напряжение на выходе выпрямителя при отсутствии емкости. В этом и заключается сглаживающее действие конденсатора, включенного параллельно нагрузке. Конденсатор, включенный па выходе выпрямителя, представляет собой емкостное сопротивление для переменной составляющей выпрямленного тока. Для обеспечения значительного сглаживания пульсаций необходимо, чтобы емкостное сопротивление конденсатора было значительно меньше, чем сопротивление нагрузки, т. е. чтобы выполнялось условие с = ~с-< (6-5) где С - емкость конденсатора; остальные обозначения такие же, как и в выражении (6-4). Рассматривая работу емкостного фильтра следует иметь в виду, что емкость С вместе с внутренним сопротивлением выпрямителя образует /?С-фильтр (см. § 6-5). Поэтому в выпрямительных схемах с большим внутренним сопротивлением (например, при использовании кенотронов) наблюдается дополнительное сглаживание пульсации. Достоинствами емкостного фильтра, как и индуктивного, являются его простота и малые потери мощности. Основным недостатком емкостного фильтра является необходимость его применения с вентилями, рассчитанными на достаточно большую величину амплитудного значения тока. Это объясняется тем, что при наличии емкости ток через вентиль ограничивается только внутренним сопротивлением выпрямителя, которое относительно невелико. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 [51] 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 |