Емкостный фильтр

Для снижения пульсаций выпрямленного напряжения параллельно нагрузке подключают конденсатор. На рисунке 11.8 приведена схема однофазного выпрямителя со средней точкой, на рисунке 11.9 - соответствующие ей кривые токов и напряжений.

Рисунок 11.1 - Схема однофазного выпрямителя со средней точкой

и емкостным фильтром

Действие емкостного фильтра основано на том, что конденсатор в течение проводящего интервала запасает энергию, а затем отдает ее в нагрузку, поддерживая выходное напряжение на уровне, близким к постоянному.

В точке 1 (временной диаграммы) диод VD1 открывается, и конденсатор заряжается через малое сопротивление открытого диода практически по синусоиде. В точке 2 диод закрывается, т.к. напряжение на катоде его больше напряжения на аноде и анодный ток прекращается. На интервале (2-4) конденсатор разряжается через нагрузку по закону

, (11.20)

где .

Рисунок 11.9 - Временные диаграммы работы выпрямителя с емкостным фильтром

В точке 3 напряжение на аноде диода > , диод VD2 открывается и возникает ток , конденсатор вновь начинает заряжаться. Напряжение на нагрузке принимает пилообразную форму. Ток через диоды протекает в течение части положительного полупериода в интервале 2 Ө, где Ө - угол отсечки. При увеличении постоянной времени фильтра разряд конденсатора будет проходить с меньшей скоростью, а напряжение будет приближаться к постоянному напряжению.

Для расчета емкости фильтра при заданном коэффициенте пульсации заменим истинную форму напряжения на пилообразную, как показано на рисунке 11.10.

Рисунок 11.10 - К определению коэффициента пульсации выпрямленного напряжения

После явных преобразований

, если , то ;

при , , ,

найдем коэффициент пульсации

, (11.21)

где - период и частота первой гармонической составляющей выпрямленного напряжения.

Расчет конденсатора из данной формулы дает завышенное значение примерно на 5%, это вполне допустимо, т.к. технологический разброс при изготовлении конденсаторов достигает 20%.