Индуктивные, емкостные и индуктивно-емкостные фильтры

Общие сведения
Индуктивный фильтр
Емкостной фильтр
Индуктивно- емкостный фильтр
Содержание:

Фильтры могут применяться для улучшения качества как выходного напряжения силового преобразователя электроэнергии, так и формы кривой сетевого напряжения, питающего преобразователь.
Для повышения качества выходного напряжения вентильных преобразователей используют сглаживающие фильтры.
Сглаживающие фильтры применяются для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения до уровня, необходимого по условиям эксплуатации потребителя, получающего питание от выпрямителя.
Общие сведения

При любой схеме выпрямления, помимо постоянной составляющей, в кривой выходного напряжения выпрямителя содержится переменная составляющая, называемая пульсацией напряжения. Эта пульсация может быть столь значительной, что непосредственное питание нагрузки от выпрямителя возможно относительно редко: зарядка аккумуляторных батарей, питание электродвигателей, цепей сигнализации и т. д., т. е. там, где приемник энергии не чувствителен к переменной составляющей в кривой выпрямленного напряжения.
Общие сведения

Для уменьшения переменной составляющей в кривой выпрямленного напряжения между выпрямителем и нагрузкой устанавливается специальное устройство, называемое сглаживающим фильтром .
Общие сведения

Индуктивный фильтр
Индуктивные фильтры обычно применяют в схемах выпрямления с большими значениями выпрямленного тока, так как в этом случае увеличивается эффективность сглаживания.

Индуктивный фильтр
Индуктивный фильтр включают последовательно с нагрузкой Rн. При этом форма кривой выпрямленного напряжения такова, что коэффициент пульсации значительно уменьшается. Эффективная работа индуктивного фильтра наблюдается при больших нагрузочных токах. Отметим, что в выпрямителях с индуктивным фильтром, в отличие от выпрямителей с емкостным фильтром, отсутствуют скачки тока. В то же время при уменьшении нагрузочного тока за счет ЭДС самоиндукции к закрытому диоду будет прикладываться большое обратное напряжение, что может вывести его из строя в связи с электрическим пробоем перехода.

Индуктивный фильтр
Индуктивный фильтр имеет простую схему и обеспечивает малые потери мощности и малое изменение выходного напряжения при изменении сопротивления нагрузки. Однако при быстром уменьшении тока нагрузки на зажимах дросселя возникают кратковременные броски напряжения, которые могут достигать существенного значения.

Емкостные фильтры также очень просты и обладают малыми потерями мощности.
Емкостные фильтры представляют собой один или несколько конденсаторов, собранных в общий блок, устанавливаемый на корпусе источника помех или рядом с ним при условии хорошего электрического соединения корпуса фильтра с корпусом источника.
Емкостный фильтр

Напряжение на вентиле Uв равно разности напряжений источника питания U и на конденсаторе Uc
Uв = U – Uc.
Ток через вентиль проходит только тогда, когда U – Uc > 0. Поэтому с момента t', в котором U – Uc = 0, конденсатор начнет заряжаться и через вентиль будет проходить зарядный ток Iс и ток нагрузки Iн:
Iв = Iс + Iн.
Емкостный фильтр

Заряд конденсатора прекратится в момент t'', когда
U – Uc = 0
С этого времени напряжение U становится меньше, чем Uc, и конденсатор начнет разряжаться на нагрузку Rн. При этом напряжение на конденсаторе уменьшается по закону
Uc = Uсо e - 1/RC
где Uсо – напряжение на конденсаторе при запирании вентиля в момент t''; RC – постоянная времени RC-цепочки.
Емкостный фильтр

Индуктивно-емкостный фильтр состоит из индуктивности (дросселя) L, включенной последовательно с параллельно соединенными сопротивлениями нагрузки Rн и емкости Cф.
Индуктивно-емкостный фильтр

Повышение сглаживания (уменьшение пульсаций) происходит из-за того, что переменная составляющая пульсирующего тока дважды проходит через фильтрующие цепи.
Если коэффициент сглаживания недостаточен, применяют фильтры, состоящие из нескольких Г-образных звеньев. В этом случае результирующий коэффициент сглаживания равен произведению коэффициентов сглаживания всех звеньев фильтра
S = S1 S2 S3
Индуктивно-емкостный фильтр