Слаботочка Книги

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

Емкостный фильтр обеспечивает хорошее сглаживание при больших сопротивлениях нагрузки, т. е. при малых токах; поэтому его применяют главным образом в выпрямителях небольшой мощности.

6-3. ИНДУКТИВНО-ЕМКОСТНЫЕ ФИЛЬТРЫ

Рассмотренные выше простейшие фильтры не могут обеспечить получение больших коэффициентов фильтрации, и поэтому их применяют сравнительно редко. Вместе с тем, как было шоказано выше, индуктивные и емкостные фильтры имеют ряд достоинств, к которым ] относятся их простота и малые

потери мощности в них. Поэтому на практике применяют различные схемы, в которых индуктивности и емкости используются совместно. Такие схемы обеспечивают получение более высоких Рис. 6-2. Г-образный коэффициентов фильтрации.

iC-фильтр. Рассмотрим наиболее простую

схему индуктивно-емкостного фильтра (Г-образного LC-фильтра), приведенную на рис. 6-2.

Г-образный фильтр состоит из дросселя и конденсатора, причем первым (входным) элементом является индуктивность.

Если соблюдается условие

xRXi, (6-6)

то дроссель и конденсатор при совместном включении используются значительно лучше, чем каждый нз элементов фильтра в отдельности.

Общее сопротивление цепи, состоянг,ей из дросселя и нагрузки, при включении параллельно зажимам последней конденсатора с малым емкостным сопротивлением значительно уменьшается. В результате этого переменная составляющая выпрямленного тока, протекающего через дроссель, увеличивается, падение напряжения на нем возрастает, и переменная составляющая напряжения на зажимах нагрузки значительно уменьшается (по сравнению с ее величиной при раздельном включении конденсатора и дросселя).

Выведем уравнение для расчета Г-образного LC-фильтра. Коэффициенты пульсации на входе и на выходе фильтра но общему определению равны

и UbiaKc f-r макс

(Уо п - .

где f/ыакс И Умакс - амплитудныс значения основной гармоники, а Уо и [/э -средние значения выпрямленного напряжения на входе и на выходе фильтра.

Если пренебречь активным сопротивлением дросселя, то падение напряжения на нем равно нулю и

На ооноваиии этого и (6-3) коэффициент фильтрации равен:

, k]i и макс /Г} 74

кф = -гг ТУ-,-. (6-7)

п макс

Амплитудное значение тока основной гармоники равно:

г макс (Умакс > о\

макс = --- = -J,-. (.О-О)

где Z - полное сопротивление нагрузки и фильтра; 2 - полное сопротивление нагрузки и конденсатора фильтра.

-Если выполняется условие (6-6), то

ZjXL-jXc и z-jxc. (6-9)

Используя выражения (6-6) и (6-9), после преобразований получим:

Подставляя в (6-10) значения Хь и Хс (6-6), получим:

%=(pto)2LC-1. (6-11)

Так как обычно при расчете фильтра коэффициент фильтрации задан и искомыми величинами являются L и С, то выражение (6-11) удобнее иереписать в виде

Если выразить L в генри и С в микрофарадах, то получатся следующие расчетные формулы: а) при / = 50 гц

10(Ф+1)

- гн-мкф;

(6-13)

б) при / = 400 гц

1С-М)гн.м.ф. (6-14)

Выражение (6-12) дает возможность по заданному коэффициенту фильтрации найти произведение LC.

На рис. 6-3 приведена схема П-образного фильтра.

П-образный фильтр можно рассматривать как сочетание двух простых фильтров (или звеньев): а) емкост-

Рис. 6-3. П-образный iC-фильтр.

Рис. 6-4. Двухзвеннып /,С-фильтр.

ного - состоящего из конденсатора Ci и б) Г-образного- состоящего из дросселя L и конденсатора С. Поэтому при расчете Г-образного фильтра можно использовать выведенное выше соотношение. Емкость конденсатора Cj определяется при расчете выпрямителя.

В тех случаях, когда необходимо получить весьма высокую степень сглаживания пульсаций, применяются сложные многозвенные фильтры, состоящие нз нескольких последовательно соединенных Г-образных звеньев. Входным элементом таких фильтров может быть либо индуктивность (как в Г-образном фильтре), либо емкость (как в П-образном фильтре). Использование в этих случаях однозвенных Г- или П-образных фильтров привело бы к необходимости применения слишком громоздких дросселей и конденсаторов.

На рис. 6-4 приведена схема двухзъенного фильтра с индуктивным входом. 164

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