Иванов-Циганов А.И. - Электротехнические устройства радиосистем (1979) (563351), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Звено фильтра Е,Сэ пропускает меньший постоянный ток, чем звено Е>С„и, следовательно, дроссель Еа работает с меньшим подмагничива. нием, что позволяет выполнить его в меньших габаритах. Напряжение с выхода второго звена фильтра ио подвергается дополнительному сглаживанию цепочкой Р,С>„а его выходной ток идет к трем потребителям (3, 4 и 5).
Напряжение, подводимое к потребителям 4 и 5, подвергается еще одной фильтрации цепочками Р,С, и РаСа. В результате многократного сглаживания на нагрузках 3, 4 и 5 можно получить напряжение с очень малыми пульсациями. Тзк как с ростом номера с.армоники сгла>киваемого переменного напряжения фильтрующие цепочки 7С и РС дают больший коэффсспиесст сглаживания пульсаций, то на выходе многозвенного фильтра напряжение 12З В данном случае пренебречь потерями в конденсаторе можно, потому что сопротивление нагрузки всегда много меньше сопротивления потерь конденсатора. Сравнение схем и коэффициентов сглаживания ЕС- и РС-фильтров показывает, что в последнем прп фильтрации теряется заметная часть ьсощности выпрямленного тока.
Однако он выполняется из более простых, стандартных радиодеталей. Поэтому РС-фильтр применяют в схемах, работающих на нагрузку, эквивалентную большому сопротивлению Р. Для приемлемого по габаритам и емкости конденсатора С удается подобрать сопротивление резистора Р, удовлетворяющее как условию малых потерь мощ- ности иульса|ц|Й будет содержать практически только одну самую низку! гармони|у. По этой причине для оценки качества сглаживания много. звеипых фильтров удобно применять коэффициент сглаживания гар моиик, а ие полных пульсаций. Выходное сопротивление каждого из звеньев фильтра, определяемо емкостью его конлеисатора, много меныпе входного сопротивлени„ последующего звена, определяемого индуктивностью дросселя ил„ сопротивлением резистора.
Это обстоятельство позволяет не считатьс~ с влиянием последующих звеньев фильтра на предыдущие и подсчиты. вать коэффициент сглаживания многозвенного фильтра как пронзав. денис коэффициентов Ч; его звеньев. Так, для фильтра, приведенного на рис. 6.31, получим: оп! = /гнм/Ч!» (б.
124) /(Ч Чм) =/г /Ч (6.125) йыт йсм/(Ч|тЧ~|Ча!) ~!~~!/Чм~ (6.126) йыт = ням/(Ч||Ча! ЧмЧм) = й|ы|/Чм (6. ! 27) йа ! = и,«|/(ЧгтЧ|! ЧмЧат) = йгы|/Чм (6.128) Здесь /г„„! — коэффициент пульсаций по первой гармонике напряжения выпрямителя, подводимого к фильтру; /гсп — коэффициент пульсаций по первой гармонике на выходе |'-го звена фильтра; ׄ— коэффициент сглаживания первой гармоники пульсаций |-м звеном фильтра.
в 6.44. Переходные процессы в фильтрах Уже было сказано, что ЕС-фильтры являются колеба. 'тельными контурами с малым затуханием, в них возможны интенсивные переходные процессы. В дросселе и конденсаторе фильтра создаются значительные запасы электрической энергии, необхолимые для поддержания тока нагрузки в моменты, соответствующие миниму. г мам подводимого к фильтру напряже. ция и пополняемые в мол|еиты, соответ. ствующиемаксимумамэтого напряжения. Н, г й е Изменение Режима Работы Радиоустройства вызывает в фильтре перераспределение запасов энергии, на реактивРас. 6.32 ных элементах фильтра возможно воз.
иикновеиие значительных перенапрям|е. иий и аномально больших токов. При включении источника питания должен создаваться тот запас энергии, о котором утке 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 ней выпрямитель представлен источником постоянного напряжения Е„совратив. ление г включает в себя как выходное сопротивление выпрямителя, так и омическое сопротивление дросселя ~., а нагрузка источника пита. ния представлена проводимостью 6. |26 Система дифференциальных уравнений, определяющих ток в дросселе фильтра |' и выходное напряжение фильтра и, может быть записана слелующим образом: Е,— и =|г+/.
—, |и !(! ' (6. 129) ! =С вЂ” + и6. ди ги (6.130) Преобразовав ее по Лапласу и отделив известные от искомых переменных, получим: Е, (р) + /„/. = / (р) (г + р/.) + (/ (р) (/,С = — / (р)+ 6 (р) (рС+6), (663!) (6. 132) где Е„(р), /(р), (/(р) — изображения входного напряжения, тока дросселя и выходного напряжения фильтра; /„, (/„— 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: //! Об+ /./-+6»С (г+ рй! ++1 (гс+ а!+ 1к, (р)+ /„ц (рс+ а) — и„с (г+ р/.! (рС+ 6) +! (6. 133) (6.
134) Положив напряжение Е, постоянным, при /) О, что дает Е, (р) = — Е,/р, (6. 135) применим к этим выражениям обратное преобразование Лапласа п найдем временные зависимости тока дросселя и выходного напряжения: ! (Г) " [1 е — цээх ( сохах-(- — э|пах)~ -1- ~ 0 ") е — цые э|пах еоа Г !+га ~ + /„е — """" [соз ах+ [ а ') з!п ах1, (б. 136) и (Г) = ' "1 — е — 'зд" сохах+ — э!пах)1+ + — е — цы з!п ах+(/„е — с~~' [сохах--- а ' з!п ах1. (6,137) |27 Здесь х= — //Р«ГС вЂ” относительное время, |!о = 6»«Х/С вЂ” затухание, вносимое в контур нагрузкой; |(, = «» С//- — затухание, вносимое в контур сопротивлением; р = »ГЕ,/С вЂ” характеристика контура, образующего фи,тьтр; а = »«1+« 6 — |(!/4 — безразмерный коэффициент; |( = г(, + |( а — полное затухание контура.
Полученные выражения позволяю~ определить ток и напряжение пРи различных переходных процессах. Так, лля переходного процесса, возникающего нрп включении выпрямителя, необходимо полож>,ть /о = (/о = О, что дает ! (!) о [ 1 ' е — ои(о>'сс), соз + о!и ~1[+ + — че юд >Ес!зш " (6136) и (!) = — [1 — е-"~(" "с! сох = + — з!п =.~. (6.139) о> с> . а> с+ га !ГДС 2а !г ГС Как ток, так и напряжение имеют значительные переменные составляющие (рис.
6.33). Прп затухании, близком к нулю, напряжение на выходе фильтра в макси(о муме практически в два раза болыпе установившегося значения, (/,„„2Е,/(1+ гб). (6. 140) Такие напряжения весьма мг нежелательны для конденсаи .8ЗЗ тора фильтра и для радио- устройства, питаемого от данного источника.
Максимальное значение тока дросселя зависит от характеристики контура, образуюпсего фильтр, и при д, = О оказывается равным /,о=!Еоб/(1+гб)) [1+)/!+а>/(Ср)о[. (6.141) При малом значении характеристики контура (р ((1/с>) максимальный ток во много раз больше установившегося. Такой ток представляет серьезную опасность для вентилей выпрямителя и токонесущих проводов в мощных установках. Для устранения перегрузок, возникающих при включении фильтра, напряжение Ео подают на фильтр не скачком, а плавно илн применяют ступенчатое подключение.
В последнем случае увеличение входного 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 самьв> уменьшают как интенсивность возникаюисих в фильтре колебаний, так и время их успокоения. После успокоения переходного процесса, вызванного включением напряжения, эти резисторы замыкаются накоротко специальныл>и реле, входящими в схему запуска источника питания.
Друп>м видом переходного процесса, связанного со значительными перенапряжениями, является процесс, возника>ощий при отключении и включении нагрузки. Начальными условиями в случае отключения нагрузки будут следующие значения тока дросселя и выходного напряжения: / =Еоб/(1+гб); (/ =Ео/(1+гб) (6,142) Отключение нагрузки С разрывает контур, по которол>у протекает установившийся до этого ток /„. Этот ток не может прекратиться мгновенно, так как протекает черездроссель/., и послеоткл>очення нагрузки ~счет 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 иа конденсаторе Е,. Чтобы определить напряжение иа конденсаторе прп этом переходном процессе, необходимо в выражении (6.137) положить 6 = О, а зател> подставить значение /о и (/о. После такой подстановки будем иметь и (!) = Ео (1 — е ~/( )(Сг/(1+гб)! х >с [сох (а!/)г / С)+ (с( /2а — 1/с! а) з!п (а!/)/ ЕСЯ. (6.143) При малом затухании с(, ~~ 1 переходный процесс определяется практически полностью последним синусоидальным слагаемым и максимальное напряжение на конденсаторе (6. 144) (/„ж Е, (1 + бр/ао), что при большой характеристике контура (р ) 1/6) может значительно превысить Е,.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
