Сглаживающие Г- образные фильтры

При анализе фильтров считают, что на вход фильтра поступает постоянное напряжение, равное среднему значению выпрямленного напряжения , и переменное напряжение, амплитуда которого равна амплитуде первой гармонической составляющей выпрямленного напряжения, а частота , где m - число пульсаций за период сетевого напряжения, - частота сети питания. Эквивалентная схема может быть представлена в виде, показанном на рисунке 11.13, а.

Рисунок 11.13 -. К анализу работы сглаживающих фильтров:

а - эквивалентная схема Г-образного фильтра; b – индуктивный фильтр;

с – резистивно-емкостный фильтр; d – индуктивно-емкостный фильтр

В общем случае Г- образный фильтр представляет собой делитель напряжения, он устанавливается между выпрямителем и нагрузкой. Последовательно включается элемент, который имеет большое сопротивление для переменной составляющей тока и малое сопротивление для постоянной составляющей. Параллельно включается элемент, который имеет большую проводимость для переменной составляющей, малую проводимость для постоянной составляющей тока.

Напряжение на выходе можно представить в виде суммы постоянной и переменной составляющих. Постоянная составляющая напряжения полностью передается в нагрузку

, (11.22)

а амплитуда переменной составляющей уменьшается за счет падения напряжения на последовательном элементе Z

, (11.23)

если .

Коэффициент пульсации после фильтра можно определить как

. (11.24)

Эффективность работы фильтра оценивается коэффициентом сглаживания. - это отношение коэффициента пульсации до фильтра к коэффициенту пульсации после фильтра

. (11.25)

Индуктивный фильтр. Индуктивный фильтр можно представить в виде Г-образного фильтра, если за параллельный элемент принять проводимость нагрузки (рисунок 11.13, b). Коэффициент сглаживания легко получить, используя последнее выражение

. (1126)

При расчете индуктивность фильтра выбирается настолько большой, чтобы обеспечить непрерывность тока в нагрузке . Это возможно при выполнении условия

, (11.27)

где - амплитуда первой гармоники выпрямленного тока

- среднее значение выпрямленного тока .

Резистивно-емкостный фильтр. Последовательный элемент фильтра резистор, параллельный - конденсатор (рисунок 11.13, c).

Коэффициент сглаживания легко получить

. (11.28)

Емкость конденсатора и сопротивление резистора выбираются из условий

; . (11.29)

Фильтр используется редко при токах несколько миллиампер и сопротивлении нагрузки несколько кОм.

Индуктивно-емкостный фильтр (рисунок 11.13, d). Коэффициент сглаживания легко получить

. (11.30)

Индуктивность дросселя при расчете выбирается так, чтобы обеспечить непрерывность тока в нагрузке . Это возможно при выполнении условия

, (11.31)

, (11.32)

откуда

. (11.33)

После выбора элементов фильтра проверяется отсутствие

. (11.34)