Сглаживающий фильтр, состоящий из одного дросселя

Конструктивно дроссель сглаживающего фильтра представляет собой стальной сердечник с обмоткой из изолированного провода. Сердечник катушки имеет обычно воздушный зазор.

В последующем изложении приняты следующие условные обозначения:

R_н — сопротивление нагрузки; Ом;

L — индуктивность дросселя фильтра, Гц;

С —емкость конденсатора (или батареи конденсаторов) фильтра, Ф;

f_n — частота n-й гармоники, Гц;

ω_n=2πf_n.

Поскольку активное сопротивление дросселя, как правило, намного меньше его индуктивного сопротивления и вообще обладает малой величиной, то величину активного сопротивления в приближенных формулах можно не учитывать.

При этих условиях коэффициент сглаживания пульсации q_n любой гармоники для фильтра, состоящего из одного дросселя (рис. 1.9), можно определить из выражения

q_n= ω_nL₁/R_H

Применение одного дросселя для снижения пульсации нецелесообразно в тех случаях, когда нагрузка переменна, т. е. когда R_н меняет свою величину, так как с изменением последней меняется и коэффициент фильтрации. Фильтрация ухудшается, если R_E возрастает (уменьшается ток нагрузки). Фильтр из одного дросселя нецелесообразно применять и в тех случаях, когда требуется обеспечить сильное сглаживание пульсации, потому что дроссель получается громоздким и дорогим.

Сглаживающий фильтр, состоящий из дросселей и конденсаторов.

На рис.,1.10 показана схема однозвенного фильтра, состоящего из дросселя и конденсатора. Чем больше индуктивное сопротивление дросселя и чем меньше сопротивление цепи, содержащей конденсаторы, т. е. чем больше емкость C₁ фильтра, тем сильнее сглаживается пульсация.

Обычно сопротивление R_н для переменного тока значительно больше, чем емкостное сопротивление Х_с конденсаторов С₁, особенно, когда расчет ведется применительно к гармоникам, обладающим большой частотой.

В этих условиях при расчете фильтра можно не учитывать величину R_н, тогда коэффициент сглаживания для n-й гармоники будет равен:

q_n = w²_nLC-1

Поскольку q_п обычно задается, то из этого выражения определяют величину LC:

а затем выбирают по каталогам подходящие по напряжению и емкости конденсаторы, после чего вычисляют индуктивность, которой должен обладать дроссель.

В тех случаях, когда требуется получить достаточно большой коэффициент фильтрации, не применяя слишком громоздких дросселей и конденсаторов, применяются многозвенные фильтры.

На рис. 1.11 показана схема двузвенного фильтра. Коэффициент фильтрации q_n такого фильтра равен произведению коэф­фициентов фильтрации первого и второго звеньев, т. е.

Если в обоих звеньях применяют одинаковые индуктивности и емкости, то

Применять двузвенный фильтр вместо однозвенного целесообразно в том случае, когда требующийся коэффициент сглаживания превышает 25. Только в этих

условиях двузвенный фильтр приобретает существенные преимущества по сравнению с однозвенным по общей величине LC, а следовательно, по габаритам истоимости.

Фильтр с использованием буферной аккумуляторной батареи.

Основное назначение буферной аккумуляторной батареи состоит в том, чтобы обеспечить бесперебойное резервирование электропитания аппаратуры. Вместе с там она используется и как элемент сглаживающего фильтра.

Аккумуляторы обладают малым электрическим сопротивлением для переменного тока.

Величина его тем меньше, чем больше емкость аккумулятора. В связи с этим аккумуляторная ба­тарея, подключаемая параллельно буферному выпрямительному устройству, выполняет такую же роль, какую выполняет конденсатор С₁ в схемах однозвенного (рис..1.10) и двузвенного фильтра (рис. 1.11 ).

При наличии буферной аккумуляторной батареи и одного дросселя L образуется своеобразная схема однозвенного фильтра, показанная на рис. 1.12. Схема двузвенного фильтра с буферной аккумуляторной батареей во втором звене приведена на рис. 1.13.

Для однозвенного фильтра с аккумуляторной батареей коэффициент сглаживания пульсации q^`_n

Для n-й гармоники вычисляется из равенства

а для двузвенного фильтра

где r _{д 1} Х_L1 и r _{д 2} , X_L2 — активное и индуктивное сопротивления дросселей L₁ и L₂ соответственно; R_шб и Х_шб — активное и индуктивное сопротивление цепи, содержащей аккумуляторную батарею (шлейфа с батареей).

Нормы пульсации.

Нормы, определяющие величину пульсации, которую можно допустить при питании аппаратуры связи, должны учитывать суммарное влияние всех гармоник, содержащихся в питающем выпрямленном напряжении.

Суммарную пульсацию источников постоянного тока принято оценивать вдвух качественно различных величинах: