Рассчитать дроссель для сглаживающего фильтра

В некоторых случаях, например в ионных выпрямительных устройствах, применяют фильтры более сложной формы (рис. 4). Резонансные контуры, состоящие из индуктивности LK и емкости Ск, настраиваются в резонанс с наиболее выраженными гармониками выпрямленного тока. Сложный фильтр с параллельным резонансным контуром приведен на рис. 4, а. Такой контур для резонансной частоты тωрез представляет очень большое сопротивление чисто активного характера (фильтр-пробку):

Zк = Lк/Cкrк = Rк

где rк — омическое сопротивление контура.

Рис. 4. Резонансные фильтры

а - с параллельным колебательным контуром; б - с последовательным

Фильтр с параллельным контуром рассматривают так же, как обычный

П-образный фильтр, только вместо индуктивного сопротивления дросселя XL следует подставить RK. При этом коэффициент сглаживания Г-образной части фильтра

 sГ =√ (Rк * m * ω * C2)2 +1 ≈ Rк * m * ω * C2

Общий коэффициент сглаживания фильтра 

s = sC1 * sГ

Рассматриваемый фильтр является фильтр-пробкой только для резонансной частоты, для всех остальных составляющих выпрямленного тока он «прозрачен»,     т. е. все составляющие выпрямленного тока с частотой, отличной от резонансной, свободно проходят через него.

Сложный фильтр с последовательным резонансным контуром L’кC’к показан на рис. 4, б. Эквивалентное сопротивление контура на резонансной частоте определяется по формуле

Zк=√ r2к+(m*ω*L´к - (1/m*ω*C´к)2 = rк « | Xс2|

Последовательный резонансный контур обеспечивает значительно большее сглаживание пульсаций, чем обычный простой фильтр.

Резонансные фильтры имеют ограниченное применение, так как они очень сложны и коэффициент сглаживания в сильной степени зависит от частоты.

 

 

 

2. Расчётная часть.

Задание (26):

Для двухполупериодного выпрямителя с выходным напряжением 12 В на нагрузке 10 Ом спроектировать выпрямитель и индуктивный фильтр с допустимым коэффициентом пульсации 5%.

Входное напряжение имеет частоту 50 Гц.

Рассчитать дроссель.

 

Рис. 5. Мостовая схема двухполупериодного выпрямителя.

В плечи моста схемы (рис. 5) включены вентили; к одной диагонали моста подведено переменное напряжение, а с другой диагонали снимается выпрямленное напряжение.

В течение одной половины периода ток потечет через вентиль, резистор Rн и вентиль по диагонали; в течение второй половины периода — через вентиль на другой диагонали, резистор Rн и вентиль с другой стороны по диагонали. Таким образом, ток через нагрузку протекает в одном направлении в течение всего периода.

Максимальное значение тока, протекающего через вентили по диагоналям,

Iв.м = (π/2)*I0 = 1,57*I0

а действующее значение тока, протекающего через вентили,

Iв = I2/√2 = 1,11/1,41*I0 = 0,78I0

Диаграмма напряжений и токов двухфазной мостовой схемы идентична приведенной на рис. 2,б.

Поскольку ток проходит через два вентиля последовательно, в схеме целесообразно использовать вентили с малым внутренним сопротивлением — полупроводниковые вентили. Для сглаживания пульсаций выпрямленного тока ставим фильтр.

 

Действующее значение напряжения на вентиле

u = Uм*sin ω*t

Следует учитывать, что за счет протекания обратного тока в остальные полупериоды полупроводниковые вентили получают дополнительный разогрев.

Электрический коэффициент полезного действия выпрямителя

η = P0/P1 = I0*UM/P0+Pa+Pтр

здесь Р0 — полезная мощность выпрямленного тока;

Р1 — потребляемая выпрямителем мощность, которая определяется выражением

P1 = P0+Pa+Pтр

Выпрямитель имеет ограниченное применение. Он используется главным образом в маломощных усилителях и в измерительных схемах при условии применения фильтра для сглаживания пульсаций. Основными недостатками этой схемы - являются следующие: высокий уровень пульсаций тока, значительное изменение выходного напряжения при большом внутреннем сопротивлении вентиля, большое обратное напряжение, малый КПД выпрямителя из-за больших потерь на внутреннее сопротивление вентиля.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы:

1. 621.38 (ОНТБ) Электронные устройства автоматики. М. «Машиностроение», 1978. 334с.: ил.
2. 621.3 П721(МГТУ) Преображенский В. И. Полупроводниковые выпрямители.- 2-е изд. перераб. и доп.- М.: Энергоатомиздат, 1986.- 135 с.: ил.