Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Загрузка...

Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Г и П – образные сглаживающие фильтры




Сглаживающие фильтры служат для уменьшения пульс напряжения на нагрузке выпрямителя. Вместе с тем они не должны ухудшать протекание постоянной составляющей тока, та это приводит к тепловым потерям и снижению КПД источника питания.

Важной характеристикой является коэффициент пульсации напряжения на выходе фильтра, который определяется как отношение амплитуды первой гармоники UГвыходного напряжения к yсредненной постоянной составляющей выходного напряжения U0.

КП = UГ/U0.

В отсутствие сглаживающего фильтра при большой активной нагрузке (т. е. малом сопротивлении нагрузки) коэффициент пуль сации может достигать больших значений: Кп = 0,5... 0,8. При под­ключении хорошего фильтра коэффициент пульсации снижается до значения 0,001, т.е. колебания напряжения на выходе выпря­мителя с фильтром составляют менее 0,1 %.

 

Эффективность работы фильтра оценивают коэффициентом сгла­живания:

где Кпвых и Кп.нкоэффициенты пульсации напряжения на вы­ходе выпрямителя и нагрузке (т.е. на входе и выходе фильтра).

С учетом выражения для определения коэффициента пульса­ции и того факта, что у качественного фильтра постоянная со­ставляющая не изменяется, коэффициент сглаживания можно записать в следующем виде:

где -UГВЫХ и UГH - амплитуды первой гармоники напряжения на выходе выпрямителя и нагрузке (т.е. на входе и выходе фильтра).

Емкостной и индуктивный фильтры. Рассчитаем коэффициент сглаживания простейшего емкостного фильтра, схема которого приведена на рис. 111, а.

 

С учетом того, что коэффициент сглаживания можно выра­зить через отношение токов на входе и выходе фильтра, запишем:

 

где I1и I — амплитуды первой гармоники токов соответственно на входе и выходе фильтра.

Соотношение токов в цепи в этом случае будет определяться распределением токов в емкости фильтра Сф и нагрузке на часто­те первой гармоники ю:

где j = √-1 — обозначение мнимой части комплексного выраже­ния для сопротивления.

Рис. 111. Электрические схемы фильтров;

а — емкостного; б — индуктивного; в — Г-образпого LC; г — Г-образного

 

Подставляя комплексные выражения для токов в приведенную для K'Сф формулу, получим коэффициент сглаживания для емко­стного фильтра:

 

 

Переходя от комплексного выражения к действительному и пренебрегая единицей, запишем:

Формула показывает, что коэффициент сглаживания воз­растает при увеличении выпрямляемой частоты и емкости филь­тра и что емкостной фильтр эффективен при больших сопротив­лениях нагрузки.

 

Обычно величины ω и RНжестко установлены, а емкость для получения заданного коэффициента сглаживания фильтраK'Сф можно определить по формуле



Электрическая схема простейшего индуктивного фильтра при­ведена на рис. 111, б. В схеме индуктивность в виде катушки из медного провода включена последовательно с нагрузкой. Иногда используется катушка, намотанная на замкнутый железный или другой ферромагнитный сердечник, которая называется дроссе­лем. Для постоянного тока сопротивление этой катушки мало, поэтому постоянный ток проходит через нее без потерь. Для получе­ния высокого коэффициента сглаживания фильтра K'Сф необходи­мо, чтобы сопротивление по переменной составляющей импе­данс для первой гармоники было велико.

 

Используем для анализа Кс ф соотношение напряжений на входе и выходе фильтра:

 

где I1 — амплитуда тока первой гармоники в цепи индуктивности и нагрузки.

По формуле получим коэффициент сглаживания индук­тивного фильтра в виде

Переходя от комплексного выражения к действительному че­рез модуль и пренебрегая единицей, так как ωLФ >> RНполучим

KИ.Ф≈ ωLФ / RН

Согласно этому выражению индуктивный фильтр эффективен при больших частотах первой гармоники, большой индуктивнос­ти и малых сопротивлениях нагрузки.

Требуемую индуктивность катушки или дросселя для заданно­го КСф определяют по формуле

Lф≈ Rн Kи.ф /ω

При этом чем больше частота ω выпрямляемого напряжения, тем меньше требуемая индуктивность LФ катушки или дросселя. Соответственно будут меньше их масса и габаритные размеры. Поэтому на самолетах, вертолетах и других летательных аппаратах используется сетевая частота 400 Гц. При такой сетевой частоте меньше также масса и габаритные размеры всех используемых трансформаторов и двигателей по сравнению с аналогичными устройствами эквивалентной мощности, работающими на стан­дартной частоте бытовой сети 50 Гц. Недостатком использования частоты 400 Гц является постоянный сильный звук, исходящий от дросселей и трансформаторов.

 

Электрическая схема Г-образного индуктивного фильтра с емко­стью (LС-фильтра) приведена на рис.111, в. Этот фильтр можно представить в виде последовательного соединения двух фильтров: индуктивного и емкостного. Удачное сочетание характеристик этих двух фильтров обеспечивает Г-образному LC-фильтру большой коэффициент сглаживания:

 

где КИФиКеф — коэффициенты сглаживания соответственно индуктивного и емкостного фильтров.

 

Подставив в эту формулу выражения для Ке.ф и Ки.ф, получим

 

Из полученного выражения видно, что коэффициент сглажи­вания Г-образного фильтра не зависит от сопротивления нагруз­ки. Это важно для многих устройств (усилителей, генераторов и регуляторов), у которых мощность, а следовательно, и внутрен­нее сопротивление могут меняться в широких пределах.

Из формулы (2.5) найдем выражение для параметров сглажи­вающей цепи:

Г-образные фильтры используются при больших токах нагруз­ки, так как даже при большом постоянном токе потери в дроссе­ле незначительны.

При малых токах нагрузки часто используют Г-образный RC-фильтр, схема которого приведена на рис. 111, г. По сравнению с Г-образными LC-фильтрами Г-образные RC-фильтрыимеют мень­шие габаритные размеры, массу и стоимость. Однако при боль­ших токах такой фильтр имеет большие потери.

а б

Рис. 112. Электрические схемыактивного (о) и П-образного (б) фильтров

Коэффициент сглаживания -фильтра определяется выраже­нием

Для повышения коэффициента сглаживания Г-образногоRC-фильтра используют активные фильтры, включающие в себя ак­тивный элемент в виде операционного усилителя.

Схема RC-фильтрас операционным усилителем приведена на рис. 112, а. Такой фильтр эффективен при сглаживании низких частот. Коэффициент сглаживания этого фильтра повышается за счет повышения эффективной емкости интегрирующей цепи в К раз (здесь К— коэффициент усиления усилителяна ОУ). Так как Кобычно составляет от 10 до 100, эффективная емкость и коэффициент сглаживания КRСф возрастают во столько же раз.

Для повышения коэффициента сглаживания используют и многозвенные фильтры. Примером многозвенногофильтра явля­ется широко используемый П-образный фильтр, схема которого приведена на рис. 112, б. Коэффициент сглаживания такого филь­тра можно определить как произведение коэффициентов сглажи­вания емкостного фильтра и Г-образногоLC-фильтра:

 

Данные фильтры эффективны для выпрямления напряжения частотой 50 Гц при достаточно больших нагрузках. Недостатком являетсябольшая масса фильтра, предназначенного для мощных электронных устройств.





Дата добавления: 2015-05-06; Просмотров: 1068; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Читайте также:

  1. RC и LC-фильтры, однозвенные и многозвенные, Г-образные и П-образные: схемы включения, коэффициент сглаживания, применение.
  2. Биоразнобразие и основные отряды. ( отряд осетрообразные, ласосеобразные, селдеобразные, карпообразные.)
  3. Водоросли. Мхи. Папоротникообразные. Голосеменные
  4. Возростосообразные технологии оценки достижений учащихся.
  5. Выпрямители и сглаживающие фильтры
  6. Газообразные топлива. Особенность их применения. Преимущества и недостатки газообразных топлив при их эксплуатации
  7. Зайцеобразные: заяц-беляк
  8. Искажение входного тока выпрямителей и пульсации выпрямленного напряжения, выходные фильтры.
  9. Исследовательско-образные (художественно-публицис-тические) тексты – очерк, эссе. Фельетон, памфлет
  10. Лабиринтовые (отряд окунеобразные Perciformes, подотряд ползуны Anabantoidei)
  11. Медицинское значение ракообразных. Ракообразные - промежуточные хозяева гельминтов.




studopedia.su - Студопедия (2013 - 2017) год. Не является автором материалов, а предоставляет студентам возможность бесплатного обучения и использования! Последнее добавление ip: 54.144.36.228
Генерация страницы за: 0.486 сек.