5.4. ФИЛЬТРЫ МАЛОМОЩНЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Как указывалось в § 5.1, на выходе вентильного комплекта включают фильтр, который должен ослабить переменную составляющую напряжения — напряжение пульсации. При этом полезная постоянная составляющая должна быть передана в нагрузку по возможности без потерь. Наиболее распространены сглаживающие фильтры типов L, LC, С и RC (рис. , при последовательном соединении фильтров создают многозвенные фильтры LCLC, CRC, LCRC и т. п.

Рис. 5.5. Схемы сглаживающих фильтров и схемы замещения фильтров для постоянной (д) и переменной (е) составляющих

Для характеристики фильтра пользуются коэффициентом сглаживания, равным отношению коэффициентов пульсации на входе и выходе фильтра (входное напряжение фильтра — выходное напряжение вентильного комплекта , напряжение на выходе фильтра обозначаем ):

где — амплитуда гармоники пульсации и среднее значение напряжения на выходе фильтра.

Определим коэффициенты сглаживания L- и -фильт

Рассмотрим, как передаются через фильтры по отдельности постоянная и переменная составляющие напряжения . На рис. 5.5, д приведена схема замещения для постоянной составляющей простого L- и -фильтров, в которой — активное сопротивление обмотки дросселя фильтра. Выходное постоянное напряжение фильтра равно напряжению на нижнем плече делителя, составленного из сопротивлений и :

На рис. 5.5, е приведена схема замещения для переменной составляющей гармоники частоты : — комплексное сопротивление последовательного элемента фильтра; — комплексное сопротивление параллельного элемента фильтра, включая и сопротивление нагрузки,

Амплитуда гармоники переменной составляющей напряжения на нагрузке равна падению напряжения на от протекания тока пульсации . Ток пульсации зависит от переменного напряжения на входе фильтра и величин и . Чем больше и меньше , тем меньше переменная составляющая на выходе и больше коэффициент сглаживания.

Для фильтра

поэтому

Отсюда получаем коэффициент сглаживания

На практике часто справедливы следующие соотношения между параметрами: , тогда

Видно, что в сильноточных схемах (когда мало) эффективность фильтрации повышается.

В фильтре LC конденсатор шунтирует нагрузку по переменной составляющей: , поэтому

Отсюда по известному находим произведение .

Коэффициент сглаживания многозвенного фильтра находится как произведение коэффициентов сглаживания составляющих звеньев.

Пример расчета. Рассчитать однофазный нулевой выпрямитель с -фильтром, если . Потерями в дросселе и вентилях пренебречь. Определить напряжение и ток вторичных обмоток трансформатора и h, его расчетную мощность , параметры вентилей и фильтра L и С.

Среднее значение выходного напряжения выпрямителя

Действующее значение напряжения на полуобмотке трансформатора находим по (5.1)

Среднее значение выходного тока выпрямителя

Действующее значение тока вторичной обмотки находим по (5.6а)

Расчетная мощность трансформатора по табл. 5.1

Амплитудное значение тока вентиля

Среднее значение тока вентиля определяем по (5.4)

Амплитуда обратного напряжения на веитнлях в соответствии с (5.5)

Коэффициент пульсаций на выходе выпрямителя из (5.3)

Требуемый коэффициент сглаживания

Положим Ом. Тогда

Индуктивность дросселя