Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (2000) (1095415), страница 93
Текст из файла (страница 93)
Их отличие состоит в том, что, поскольку сглажива)ощий фильтр используется в силовых цепях, для него обязательным является выполнение условия Ковч1. Эффективность сглаживающих фильтров оценивается коэффициентом сглаживания а (13.3), Найдем а для рассматриваемого )г С-фильтра -.„= П„„и„,„., „=- (у,/(.(,)/(у„„,дю где (/,— амплитуда г-й гармоники на входе фильтра; ы,— частота г'-й гармоники. Тогда в соответствии с (13.5) вв Ко -рСо)то/7. (гь (13.Щ врыв А'о вг Сф ' /)в+/7Ф Зная коэффициенты сглаживания р) и входных пульсаций е„, можно легко найти переменную составляющую выходного напряжения фильтра (13Л9) Выражение (13.29) позволяет решить и обратную задачу. По заданному коэффициенту пульсаций выходного напряжения определить требуемые параметры сглаживающего фильтра, Пример 1зл.
Рассчитать парамегры КС фильтра, работавшего на выходе трехфазного одяополупериодного выпрямителя напряжения при услоинн, что и ременная составлявшая оыходпого напряжении ие должна препышать ЧрмВ' К» ЫО Ом; У ~ 22 В; м 100п; У ров 15 В. Решение. 1. Среднее значение эыхолиого напряжения пыпрямителя п гоотастстэии с П320) Увар 3УЗУ,/2л 3У3.22/2я !8,!94 В.
2, Согласко (1329) требуемый коэффициент сглажипанпя фильтра 4 Увв ~~~ам/Уя г рв, 15 0,25/0,02 187,5, 3 Коэффициент передачи фильтра по постоянной состаяляюшей Ко У,р вв*/У,,р 15В8,194 0,82. 4. Сопротиэление резистора Ко определяем по требуемому коэффициеи. рт Кв.' Ко ))в(1 — Кв)/Ко 500(! — 0,82)/ОД2 10976 Ом. !1рвннмаем Ко ! !О Ом.
Рнс. !3.)2. Схема сгаажнвающегн ЕС.фнльтра $ Емассть Са сегаасно вмраженню (13.28) равна С;а(д.+)т,))эмпд,=)атд(800+) 10))З )ОО .800.))0=2208.10- Ф. Прнннмаем Са 2200 мкФ ПРиведенную методику можно использовать для определения коэффициента сглаживания фильтра произвольной сложности. Однако прн этом следует помнить, что для ее применения необходимо, чтобы подключение фильтра не влияло на закон проводимости (коммутации) диодов выпрямителя (см. $13.2).
Данное условие, как правило, выполняется, если )(С-фильтр является выходной частью более сложного фильтра. Индуктнвно-емкостной (Г-образный) сглажнвавщнй фильтр (рис. 13.12) выгодно отличается от ЙС-фильтра большими значениями Кс н о. Это объясняется тем, что с увеличением частоты входного сигнала не только уменьшается сопротивление конденсатора 2с 1)'(саСо), но и растет сопротивление нндуктивностн Ус=саЕе. Поэтому активное сопротивление нндуктнвности практически не влияет на коэффициент сглаживания фильтра, и прн проектировании стремятся обеспечить )тс =О, что предполагаег получение Ка=1. Передаточная функция ЕС-фильтра имеет вид 1Р'(р) = (тр)а+2)тр+ 1 где т= рЕоСе — постоянная времени фильтра: $=)гс~/2Ее — коэф фнцнеит затухания; Ка=-Рс /()г.+гхс ) — коэффициент передачи .фильтра по постоянному току. Полагая ас с О аналогично выгоензложенному, для коэффн циента сглаживания ЕС-фнльтра можно получить о=маЕьС .
(13.3г ) Подключение ЕС-фильтра на выход выпрямителя не маруша алгоритм работы его диодов (см. $13.2) (кроме однофазного с нополупериодного), поэтому прн его расчете можно пользовать приведенной методикой. Емкостной сглаживающий фильтр является наиболее простг нз всех рассмотренных. Он состоит нз конденсатора Сь, включ: Мого параллельно сопротивлению нагрузки (рнс. !3.!З,а). В)н 480 ива и Рис 13!3 Схема пвухполупериохиого выпримитсии с емиостиым фильтпом (п) и времеииае пиаграимм, поисивюшие его работу (б) чинные диаграммы, поясняющие его работу на выходе однофаз.
ного двухполупернодного выпрямителя, приведены на рис. !3.13,б, '1налнз работы данного фильтра проведем в предположении. что и качестве диодов схемы выпрямителя применяются унисторы 1идеальные диоды, для которых Ода=О, г„О), а внутреннее соипотивленне источника входного напРЯженнЯ Равно Усви О. ДонУстнм. что в момент вРемени Г=Уг напРЯжение на конден- ~ иторе Со равно мгновенному значению входного напряжения, с е выполняется условие ис(Г~) иви(11). дальнейшее увеличение входного напряжения приведет к смещению в прямом направле«ии соответствующей пары диодов выпрямителя.
Прн этом через 431 зти диоды будет протекать ток, равный сумме тока нагрузки и зарядного тока конденсатора 1„, У з(пм1Я„+ СНУ„сот М, где У вЂ” амплитудное значение входного напряжения; м — частота входного напряжения. Так как мы предположили, что г +Й,.=0, то до момента 1р мгновенные значения напряжений ис=и.
н и., будут равны. После момента 1р напряжение и., становится меньше ис. Это вызовет заппрание ранее открытых диодов (ис>и®,) и отключение нагрузки от входного напряжекия. Далее до момента 1р напряжение иа нагрузке бтдет поддерживаться исключительно за счет заряда, накопленного в конденсаторе Се на интервале проводимости диодов (4 — 1р). Следует обратить внимание, что всегда 1р> Т14, т.
е. выключение диодов происходит в момент, когда и„,<У . Точное значение 1р можно найти из решения уравнения для входного то. ка при условии 1„ О. В момент 1 Т)4 ток 1„=1а„=У„1)(р. Из описанного принципа работы вытекает, что подключение на выход выпрямителя емкостного фильтра качественно изменяет рерким его работы. При этом энергия от входного источника отбирается только на интервале 1~ — 1ь в течение которого ир.~иг. Чем больше емкость Се.
тем меиьпре реальная пульсация выходного напряжения, тем короче интервал Ы~- 1р 1~ н тем ближе значение напряжения нагрузки к амплитудному значению входного напряжения. Из сказанного следует, что для определения коэффициента сглаживания нельзя пользоваться описанной методикой, так как реальные значения У„,м У„и е для данного фильтра не соответствуют аналогичным значениям, приведенным в $13.2.
Для получения расчетных соотношений предположим, что амплитуда переменного напряжения на выходе фильтра сушественно меньше среднего значения выходного напряжения. Тогда с достаточной точностью можно полагать, что на интервале 1т — 1р ток разряда конденсатора фильтра Сэ постоянен и равен 1р=У„Я. и 1р Т14. В этом случае можно считать, что уменьшение выход.
ного напряжения иа интервале А1р 1р ~р происходит по линейному'закону и длительность интервала Ыр можно определить нз решения следуюшей системы уравнений: У,„— (/р СЕ! '1Т/4 + (1р — 1р) ! ° У,„З)п ч (1, — 1,1, Д1р 1р — 1р Т14 + (1р — 1р), (13,31) Прн заданном значении пульсаций выходного напряжения дУ„,„и по найденному значению Л1р легко найти необходимую емкость конденсатора фильтра С = У~Д1~)дУ„ Из полученного выражения следует, что емкость конденсатора СФ прямо пропорцкональна току нагрузки н обратно пропорпко.
нальна величине выходных пульсаций. Поэтом, применение ем. костных фильтров наиболее рацнонально прн небольших тока» нагрузки. По мере совершенствования технологии н разработки малогабаритных конденсаторов большой емкости рассматркпаемый тнп фильтра вследствие своей простоты н эффектнвностн находит все более широкое прнмекенне. Лрммер !3.2. Рассчитать емчостной фильтр, работающий на выходе ольофазного двухполупериодного выпрямителя со средней точкой, ирк следующих паРаметРах и„=б,б зш ыг.
ы 100л, )г. 50 Ом, (Гда 0,65 В, г» б Ом, Ь(l, 200 мВ Решение 1 Определим чаьсимальное напряжение иа конденсаторе Ср (ус ф Сгс,„-и„иде— Ф ~» Откуда у Л (и -()ле) 50 (б 5-0 6 ) 5 3 8 В -5,318 В. Ф~~» )Т Фгз 50+5 2 Па заданной величине высодных пульсапнй найдем длительность нигер. вела г,— г, ис ..— Ви.-()«, ...з)п (Г,— Г,) .Ф Ф илн С'С, м»»-Л(Г ! 5„'!!я — О 2 б-!з= — агсмп = агсмп ' ' -4,1!8 10 с.
М С)с»» !Ооч ' 5,3!8 'Ф 3 Время разряда конденсатора Т)4+(Г» — Г»1 5.10 "+ 4,! !8 10-' 9,118 1О-' с 4 Найдем требуемую емкость конденсатора фильтра Се 5318 9.118 1О-з/50-02=4849.10»Ф Принимаем Се=5000 мкф Результаты расчетов покззывают, что с достаточной (с инженерной точки »Реьпа) точностью емкость Се можно Рассчитать в пРедположенни. что Г»„Т)2 В этом случае С'е 5.318 10-з)50 0,2 5.318 1О-з ф. Очевидно, что при этом емкость Се будет рассчитана с некоторым запасом, что вылив допустимо на практике Если переиеннвя составляющая напряжения емкостного фильтра соизмерима со средним значением, нрн расчетах следует учитывать экспоненпиальный характер разряда конденсатора. Комбнннрованные фнльтры. Прн необходимости получения больших коэффнцнентов сглажнвання на выходе выпрямнтеля, как правило, используя)т последовательное вяла)ченне несколькнх 483 Рне )3!4 Смени еглвлнввющнх СЛС[в) н СЕС(6) фнлвзрев фильтров.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
