ivanov-ciganov2 (558065), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Более выгодно применение многозвенных фильтров (рис. 6.31). ...'Первым звеном фильтра ~,С, напряжение выпрямителя сглажиЖется до величины, приемлемой для потребителя 1, потребляющего Фок .(м. Второе звено фильтра — (.,С, сглаживает дополнительно напряжение и„и часть его выходного тока 1, забирается потребителем 2. Звено фильтра Е,С, пропускает меньший постоянный ток, чем звено 'ЦСг, и, следовательно, дроссель |., работаег с меньшим подмагничиванием, что позволяет выполнить его в меньших габаритах.
Напряжение с выхода второго звена фильтра и., подвергается Мполнительному сглаживанию цепочкой КаС„а его выходной ток йдст к трем потребителям (3, 4 и 5). Напряжение, подводвмое к потребителям 4 и б, подвергается еще одной фильтрации цепочками И4С, ' ' В результате многократного сглаживания на нагрузках 3, 4 и 3 важно получить напряжение с очень малыми пульсациями. Так как с:ростом номера гармоники сглаживаемого переменного напряжения ~Ф~ьтрующие цепочки ЕС и РС дают больший коэффициент сглажиФйния пульсаций, то 'на выходе многозвенного фильтра напряжение пульсаций будет содержать практически только одну самую низкую гармонику.
По этой причине для оценки качества сглаживания многозвенных фильтров удобно применять коэффициент сглаживания гармоник, а не полных пульсаций. Выходное сопротивление каждого из звеньев фильтра, определяемое емкостью его конденсатора, много меньше входного сопротивления последующего звена, определяемого индуктивностью дросселя или 'сопротивлением резистора. Эго обстоятельство позволяет не считаться с влиянием последующих звеньев фильтра на предыдущие и подсчитывать коэффициент сглаживания многозвенного фильтра как произведение коэффициентов Ч, его звеньев.
Так, для фильтра, приведенного на рис. 6.31, получим: (6. 124) з йгзг = йпзЛЧцЧгг) = йыг/Чгг (6.125) йзм = йз г/(ЧмЧзгЧзг) = згзг!Чзм (6~126) 4аа = й.зЛЧмЧггЧзгЧзд = йззг1(Чо1 (6. 127) йззг = йзгг/(ЧмЧггЧзгЧгг) = ~гззгйгг (6.128) Здесь А„„„— коэффициент пульсаций по первой гармонике напряжения выпрямичеля, подводимого к фильтру; А,„, — коэффициент пульсаций по пеРвой гаРмонике на выходе г'-го звена фильтРа; Ча — коэффициент сглаживания первой гармоники пульсаций 1-м звеном фильтра, $6Л1. Переходные процессы в фильтрах Уже было сказано, что ЕС-фильтры являются колебательными контурами с малым затуханием, в них возможны интенсивные переходные процессы. В дросселе и конденсаторе фильтра создаются значительные запасы электрической энергии, необходимые для поддержания тока нагрузки в моменты, соответствующие минимумам подводимого к фильтру напряжения и пополняемые в моменты, соответствующие максимумам этого напряжения.
Ез С б е Изменение режима работы радиоусгройсгва вызывает в фильтре перераспределение запасов энергии, на реактивРис. б.32 ньж элементах фильтра возможно воз- никновение значительных перенапряжений и аномально больших токов. При включении источника питания должен создаваться тот запас энергии, о котором уже говорилось, и это приводит как к перегрузке выпрямителя, так и к перенапряжениям на фильтре. Определить основные особенности переходных процессов в фильтре можно с помощью эквивалентной схемы (рис. 6.32).
На ией выпрямитель представлен источником постоянного напряжения Е„сопротивление г включает в себя как выходное сопротивление выпрямителя, так и омическое сопротивление дросселя Е, а нагрузка исгочника питания представлена проводимостью 6. Система дифференциальных уравнений, определяющих ток в дросселе фильтра ( и выходное напряжение фильтра и, может быть записана 'следующим образом: Ж Ео - и = (г+ 1— ио ' (6.129) (6.130) Преобразовав ее по Лапласу и отделив известные от искомых переменных, получим: Ео (Р)+1,1-= 1 (Р)(т+ р1) -1-(1 (р), (6.131) и„С= 1(р)+и(Р) (рс ( 6), (6.132) где Ео(Р).
1(Р). ШР) — изображения входного напряжения, тока дросселя и выходного напряжения фильтра; 1„, (1„— начальные значения тока дросселя и выходного напряжения. Изображения тока и напряжения из (6.131) и (6.132) определяются с помощью формул Крамера и оказываются равными: (1 г о Со(Р)+ 1оЕ+Г/оС(1+РЕ) ( +гь) (РС+й)+) (Ео (р)+ УоЕ] (РС+6) — УнС (г+-~ Ц (рс+С)+) (6.133) (6.
134) Положив напряжение Е, постоянным, при 1:> О, что дает (6.133» Ео(р) =Е 1Р применим к этим выражениям обратное преобразование Лапласа и "найдем временные зависимости тока дросселя и выходного напряжения: 1(Е) ~а»1 е о,оо„(совах» о з)пахц» (~о — ~о)е о,ыоз)п +1„е — о он" ~совах+~ о '/ з)пах), (6.136) и(1)= »1 — е ~о"'~совах+ — з)пахЛ+ о' — )+оа ~ 2О -1- — е — ооо з(пах-(-У е — ооо ~совах — а 'з)пах~.
(6.137) и 2а Здесь х= 11)/еС вЂ” относительное время; Ма= 6)/ЦС вЂ” затухание, вносимое в контур нагрузкой; д„ = г)ГС/Š— затухание, вносимое контур сопротивлением; р = )/1/С вЂ” характеристика контура, :(образующего фильтр; а =- )/1 +г 6 — У/4 — безразмерный коэффициент; о( = д, + о( и†полное затухание контура. ::;,:, Полученные выражения позволяют определить ток и напряжение ,'-;:)(ри различных переходных процессах. Так, для переходного процесса, возникакхцего при включении выпрямителя, необходимо положить /„= (/„= О, что дает 1(/)= ' [1 — е — "'/"' ьс)/соз —.. + — ейп ~ . )1+ + Лч е ю/(гИ.с) з(п (6.138) и (/) г /1 е — ю/(ггггс) соз 1 " зйп " 1 (6 139) 1+гй 1 р'АС 2а р'ЕС / Как ток, так и напряжение имеют значительные переменные составляющие (рис. 6.33). При затухании, близком к нулю, напряжение на выходе фильтра в макси- 4» муме практически в два раза больше установившегося значения, (/ „2Е,/(1+ гб).
(6.140) Такие напряжения весьма агг нежелательны для конденса' Рас. а.за- тора фильтра и для радио- устройства, питаемого от данного источника. Максимальное значение тока дросселя зависит от характеристики контура, образующего фильтр, и при г/, = О оказывается равным / . =[Е„б/(1 +гб)) [1+)/1+аз/(бр)г1. (6.141) При малом значении' характеристики контура (р с", 1/'б) максимальный ток во много раз больше установившегося. Такой ток представляет серьезную опасность для вентилей выпрямителя н токонесущих проводов в мощных установках. Для устранения перегрузок, возникающих при включении фильтра, напряжение Ес подают на фильтр не скачком, а плавно или применяют ступенчатое подключение. В последнем случае увеличение вхедного напряжения производят- несколькими небольшими по сравнению с полным значением Е, ступенями.
Другим способом гашения переходного процесса в фильтре является включение гасящих резисторов, которые увеличивают затухание фильтра и тем самым уменьшают как интенсивность возникающих в фильтре колебаний, так и время нх успокоения. После успокоения переходного процесса, вызванного включением напряжения, эти резисторы замыкаются накоротко специальными реле, входящими в схему запуска источника питания. Другим видом переходного процесса, связанного со значительными перенапряжениями, является процесс, возникающий при отключении и включении нагрузки.
Начальными условиями в случае отключения нагрузки будут следующие значения тока дросселя и выходного напряжения: /„= Е б/(1 + гб); (/„= Е,/(1 + гб). (6.142) Отключение нагрузки б разрывает контур, по которому протекаег установившийся до этого ток 1„.. Этот ток не может прекратиться мгновенно, так как протекает через дроссель 1., и после отключения нагрузки течет целиком в конденсатор С, заряжая его. Напряжение на конденсаторе сначала повышается, а затем снижается и т.
д. до установления нового состояния, в котором ток дросселя равен нулю, а напряжение на конденсаторе Ео. Чтобы определить напряжение на конденсаторе при этом переходном процессе, необходимо в выражении (6.137) положить С =- О, а затем подставить значение 1„и (1„. После такой подстановки будем иметь и(1)=Е (1 — е "г/( ' )(бг1(1+гбДХ х!сов(а(/г' (С)+(д,.12а — 11г!а) з!п(а1/г'АС)11. (6.143) При малом затухании г1„ч, '1 переходный процесс определяется практически полностью- последним синусоидальным слагаемым и максимальное напряжение на конденсаторе 0 Е, (1+ бр/а'), (6. 144) что при большой характеристике контура ( р ) 1/б) может значительно превысить Е,.
Для уменьшения перенапряжений, вызванных изменением тока нагрузки, следует уменьшить характеристику контура р. Однако при малой характеристике контура велики броски тока в индуктивности в момент включения выпрямителя. Удовлетворить этим двум противоречивым требованиям и выбрать характеристику контура, образующего фильтр такой величины, чтобы получить и малые перенапряжения и малые броски тока, достаточно трудно. Часто для увеличения затухания переходных процессов в фильтре его индуктивность шунтируют резистором. На протекание постоян, ной составляющей тока этот резистор не влияег, а колебания в фильтре затухают быстрее и имеют меньшую интенсивность.
Коэффициент же сглаживания пульсаций таким фильтром при включении резистора уменьшаегся. Если в источнике питания между фильтром и нагрузкой включен стабилизатор напряжения, он должен выдерживать и отрабатывать аномально большие напряжения, получающиеся на выходе фильтра при отключении и колебаниях тока нагрузки. Эти рассуждения лишь намечают пути подхода к проектирований фильтра.
Чтобы правильно его проектировать, нужно всесторонне учитывать конкретные особенности радиоустройств, являющихся нагрузкой .Источника питания. $6.12. Выбор характера нагрузки двухфазного выпрямителя Емкость конденсаторов фильтра и выпрямителя в реальных схемах настолько велика, что часто применяюгбатарею, состоящую из нескольких десятков конденсаторов. При проектировании выпрямителя с ЕС-фильтром приходится исходить .из заданной вели- чины емкости всех конденсаторов, входящих в схему. Тут необходимо решить вопрос, куда выгоднее включать этн конденсаторы.
Их можно включить все на выход ЕС-фильтра и тогда выпрямитель будет работать на нагрузку, начинающуюся с индуктивностя (рис. 6.34, а), а конденсаторы„имеющие емкость С, вместе с дросселем р' будут образовывать (.С-фильтр. Можно распределить конденсаторы в схеме по разным узлам, включив часть их на выход выпрямителя, часть на выход фильтра (рис. 6.34, б). В этом случае.
выпрямитель работает на нагрузку, начинающуюся с емкости С„а дроссель Е с оставшейся частью конденсаторов С, служит фильтром. Одно из положительных качеств схемы, работающей на нагрузку, начинающуюся с индуктивностн, заключается в том, что габаритная мощность трансформатора при ее применении будет р .вр гелем, по которому можно производить сравнение, является перегрузка, которую вентили выпряа) мителя испытывают в пусковом режиме..В схеме 1 Св выпрямителя, работающе-. го на нагрузку, начинающуюся с емкости, в мов -мент включения, пока не зарядился конденсаб) тор С„вентили работают Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
