Герасимов В.Г. (ред). - Электрические измерения и основы электроники (1998) (529641), страница 39
Текст из файла (страница 39)
ьгром Р= (5!! ) 4Тс Сф Лн (5 )!) Работа выпрямителя с емкостным фильтром существенно зависит о ! значения нагрузочного тока. Действительно, при )величегнш тока ! . по !!' 2)3 Рис 5 8 Схемы емкостных фильгров с однополупериодным (а) и мос!овым (б) выпрямителями, временные дна!раммы напряжения и !оков о,шо!к>- лупериодного !в) и мостового (г) выпряыигелей с смкос!ным фи !ь|ром, пояснение вывода формулы коэффициента п)льсации )! выпрям!пезя с смкос!- ным фильтром (д) происходит при уменьшении сопротивления Лп, постоянная времени уменьшается. Уменьшается и среднее значение выпрямленного напряже ния Г ., а пульсации возрастают н ср: При использовании емкостного фильтра следует учитывать.
что мак симальное значение тока диода ~ определяется лишь сопротивлениями Пр диода Я и вторичной обмотки трансформатора, поэтому оно может до пр стигать значений, больших Епр „а,.с, Такой большой ток может вывести и ~ строя диод. Для предотвращения этого последовательно с диодом необко димо вклгс гать добавочный резистор. Кроче того, следует учитывать, что НаПРЯжЕНИЕ Ь~'„приап, ДИОДа В ОДНОПОЛУПЕРИОДНОМ ВЫПРЯМИтеЛЕ МОжЕт В 2 раза превышать Г2,п, так как в момент времени, когда диод заперт напряжение на конденсаторе и на вторичной обмотке трансформатора складываются Емкостной фильтр целесообразно применять с высокоомным нагрузочным резистором А„при мощности Р„не более нескольких десятков ватт.
Г-образпьп фильтры. Г-образные фильтры являются простейшими многозвенными фильтрами. Этот фильтр может быть Ес-типа (рис.5 9,а) и ЛС-типа грис 5 9,6) Их применяют тогда, когда с помощью однозвенных фильтров не выполняется предъявляемое к ним требование с точки зрения получения необходимых коэффициентов сглаживания Эти фильтры, являясь более сложными по сравнснию с однозвенными.
обеспечивают пгачительно большее уменыпение коэффициента пульсаций. Снижение пульсаций ЕС-фильтром объясняется совместными действиями индуктивной катзшки и конденсатора Снижение переменных составляющих выпрямленного напряжения обусловлено как сглаживающим действием конденсатора Гф, так и значительным падением переменных составляющих напряжения на дросселе Еф В то же время постоянная составляющая напряжения на нагрузочном резисторе практически нс )меньшается, так как отсутствует сколько-нибудь значительное падение напряжения этой составляющей на очень малом активном сопротивлении дросселя а) Рис 5 9 Схемы Г-образных ЕГ-фильтра (а) и пС-фильтра (б) 214 Еф (/вх а) б) Рис 5 1О. Схемы П-образных /.С-фильтра (а) и НС-фильтра (б) В маломощных выпрямителях, у которых сопротивление нагрузочного резистора составляет несколько килоом, вместо дросселя !.Ф включают резистор Аф (см.рис.5.9,6), что существенно уменьшает массу, габариты и стоимость фильтра.
При выборе х ф= =1/ 2л/'С «Яф на резисторе Л», создается значительно большее падение напряжения от переменных составляющих выпрямленного тока, чем на резисторе Я„. Если выбирать значение Я», из соотношения Я„ / (Я„+Яф) =0,6 + 0,9, то падение постоянной составляющей напряжения на резисторе Яф будет сравнительно небольшим.
В итоге доля переменной составляющей в выпрямленном напряжении по отношению к постоянной составляющей на нагрузочном резисторе Й ф значительно уменьшается. Следует отметить, что коэффициент сглаживания ЯС-фильтра меньше, чем у 1.С-фильтра. П-образные фильтры. П-образный фильтр относится к многозвенным фильтрам, так как состоит из емкостного фильтра Сф1 и 1 -образного С-фильтра ( Еф СФ2) или КС-фильтра ( Кф С~2 ) (рис.5.10).
Коэффициент сглаживания многозвенных фильтров равен (при соблюдении определенных условий) произведению коэффициентов составных звеньев (фильзров). Поэтому коэффициент сглаживания П-образного фильтра Чп ~/с Чг (5.12) где ц,, ц„— коэффициенты сглаживания С-фильтра и Г-образного фильтра. При сопротивлениях нагрузочного устройства в несколько килоом применяют П-образные СЯС-фильтры, а при малых сопротивлениях (несколько ом) — СЛС-фильтры. Наибольший коэффициент сглаживаные ния П-образного фильтра достигается при условии С = С . П-образ- ф1 — ф~. - а- !е фильтры целесообразно применять, если коэффициент сглаживания должен быть равен 100 1000 и более.
Больший коэффициент сглаживания - бразного фильтра по сравнению с Г-образным достигается за счет ухуд- 1ВЕН ния таких параметров выпрямителя, как габариты, масса и стоимость. 215 Электронные фильтры. В последнее время стали применять элек, тронные фильтры, в которых вместо индуктивных катушек включа.
ют транзисторы. Такая замена позволяет избавиться от переходных процессов, отрицательно влияющих на работу нагрузочного устрои ства и самого выпрямителя. При этом снижаются габариты, масса и стоимость выпрямителей. Применение транзисторов в фильтрах основано на различии со противлений для постоянной и переменной составляющих коллектор. но! о тока При выборе рабочей точки в режиме покоя на пологом ~часгке выходной характеристики (рис.5.1!) сопротивление проме. жч~ка коллектор — эмиттер постоянному току (статическое сопро тнвлснис) Яс, =1lкп!' Укп на два-три порядка меньше сопротивления этого промежутка переменному току МУкl Мк (динамическому сопротивлению), определяемого значением 1/ Ь2~.
Электронные фильтры снижают пульсации примерно в 3 — — 5 раз. Па рис 5. !2 изображена схема простейшего электронного фильтра. в котором транзистор !'Т включен последовательно с нагрузочным резистором Ян. В этом фильтре для обеспечения фиксированного положения рабочей точки на пологом (рабочем) участке выходной характеристики в базовую цепь включается ЯС-цепь, постоянная времени которой ть= йБ СБ должна быть много больше периода основной !армоцики выпрямленного напряжения АБСБ>> Т. Резистор Лз обеспечивает термостабилизацию режима транзистора.
/к ~кп Рис 5 ! ! К пояснению сопротивления транзистора лля постояннои и псремегнюи составляющих выпрямленного тока 6 кп ~Э Рис 5 12 Схема последовательного электронного фильтра с включена ем нагрузочного резистора А„в ьоллекторную цепь транзистора 2!6 Задача 5.4. Определить в однополупериодном выпрямителе амплитуду пульсаций на нагрузочном резисторе !х„= 1кОм и коэффициент пульсаций р, если емкость конденсатора фильтра Сф =500 мкФ, выпрямленное напряжение 11„с =15 В и частота сети 1 = 50 Гц. Решение 1)Определимтра СфАн 500 10 6 1 10 =05с, Период напряжения сети 7с = 1/ 1; =1/ 50 = 0,02 с. Следовательно, 2) Воспользуемся выражением (5.11) для определения амплитуды пульсаций: — 03В 21осн гарм СфАн 2 '50 10 '500 10 6 3) Коэффициент пульсаций 1>>н осн гарм — 0 3 — 0 02 р 17н ср 15 Задача 5.5. Определите емкость конденсатора фильтра Сф в мостовом выгрямителе, если выпрямленные напряжение 6'„с =12 В и ток 1, =10 мА, а коэффициент пульсации р не должен превышать 0.01 0>пвет: Сф = 416 мкФ.
Вопрос 5.2. Как изменится обратное напряжение 1>„б „,,„,, приложенное к запертому диоду в однополупериодном выпрямителе, при подключении емкостного фильтра Сф2 Варианты ответа 5.2.1. Увеличится. 5.2.2. Уменьшится. 5.2.3. Не изменится. Вопрос 5.3.
Как изменится обратное напряжение 11,5р м„„, приложенное к запертым диодам в мостовом выпрямителе, при подключении емкостного фильтра Сф? Варианты о»>вета 5.3.1. Увеличится, 5.3.2. Уменьшится. 5.3 3. Не изменится. 5.4. ВНЕШНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫПРЯМИТЕЛЕИ Внешней характеригпгикой выпрямителя называют зависимость "апРЯжениЯ на нагРУзочном УстРойстве оттока в нем. 1,>н =,>(1н ) Наличие такой зависимости обусловлено тем. что в реальном вы"рямителе сопротивления диодов и обмоток трансформатора не равны ~Улю, а имеют конечные значения. На этих сопротивлениях от выпряме"ного тока 1„создается падение напряжения, приводящее к умень- 217 шению напряжения Ун .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
