Тема: Г-подібні LC фільтри

Самостійна робота № 26

Індуктивний фільтр, складаючий з дроселя L_ф, включають послідовно с навантаженим резистором R_н (рис. 1, а). Він, також як ємнісний фільтр, відноситься до типу одно ланкових фільтрів. Роботу індуктивного фільтра зручно розглянути за допомогою тимчасових діаграм, зображених на мал. 1, б. Аналіз тимчасових діаграм показує, що струм i_н резистора, навантаження R_н виходить згладженим. Дійсно, унаслідок того що струм в ланцюзі з дроселем під час перехідного процесу, обумовленої позитивною півхвилею напруги, що випрямляється u₂, залежить від постійної часу t :=L_ф/R_н, тривалістьімпульсу струму збільшується із зростанням t. Коефіцієнт пульсацій визначається простим співвідношенням.

Аналіз виразу дозволяє зробити висновок, що фільтр працюватиме тим ефективніше, чим більше за Lф або менше R_н.

ЗазвичайwL_ф>>R_н.

Індуктивні фільтри звичайно застосовують в трифазних випрямлячах середньої і великої потужностей, тобто у випрямлячах, що працюють на пристрої, навантажень, з великими струмами. У випрямлячах малої потужності використання індуктивного фільтру L_ф недоцільно, оскільки вони працюють на високоомні навантаження, пристрої. При цьому виконання умови w_оснL_ф>>R_н. приводить до необхідності включення дроселя з великими масою і габаритами, що є істотним недоліком індуктивного фільтру в порівнянні з місткістю.

Рисунок 1 - Схема індуктивного фільтра з однонапівперіодним випрямлячем (а), тимчасові діаграми напруги і струмів однонапівперіодного випрямляча з індуктивним фільтром (б)

Рисунок 2 - Схеми Г-образних LC-фільтра (а) та RC- фільтра (б)

Г-подібні фільтри. Г-подібні фільтри є простими багатоланковими фільтрами. Цей фільтр може бути LC-типу (рис. 2, а) і RC- типу(2, б). Їх застосовують тоді, коли за допомогою одноланкових фільтрів не виконується вимога, що пред'являється до них, з погляду отримання необхідних коефіцієнтів згладжування. Ці фільтри, будучи складнішими в порівнянні з одноланковими, забезпечують значно більше зменшення коефіцієнта пульсацій.

Зниження пульсацій LC-фільтром пояснюється сумісними діями індуктивної котушки і конденсатора. Зниження змінних складових випрямленої напруги обумовлене як згладжуючою дією конденсатора С_ф, так і значним падінням змінних складових напруги на дроселі L_ф. В той же час постійна складова напруги на резисторі, навантаження, не зменшується, оскільки відсутнє скільки-небудь значне падіння напруги цієї складової на дуже малому активному опорі дроселя. З урахуванням рекомендацій по вибору значень С_ф і L_ф, викладених раніше, вираз для коефіцієнта згладжування LC-фільтру можна записати, у вигляді

1

Воно дозволяє розрахувати параметри цього фільтру по заданому значенню коефіцієнта згладжування:

1а

У розрахунках по формулах (1) одним з параметрів (індуктивністю або місткістю) елементів фільтру задаються виходячи з габаритів, маси і вартості елементів.