2020-06-08
604
ЦЕЛИ РАБОТЫ
1. Исследовать работу сглаживающего RC-фильтра.
2. Исследовать работу сглаживающего LC-фильтра.
3. Сделать выводы об особенностях работы исследованных фильтров.
КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Сглаживающие фильтры предназначены для подавления переменной составляющей пульсирующего напряжения на выходе трансформатора с максимальным сохранением постоянной составляющей для ее использования при формировании канала электропитания.
Работа сглаживающего RC-фильтра основана на том, что емкостное сопротивление сглаживающего конденсатора XC во много раз меньше сопротивления нагрузки, то есть: XC << RН. Выполнение этого условия обеспечивает быстрый заряд конденсатора через небольшое сопротивление открытого диода и его медленный разряд через большое сопротивление нагрузки.
Недостатком RC-фильтра является сравнительно неболшие токи нагрузки (не более 0,5 А), которые могут быть сглажены с допустимой величиной коэффициента сглаживания q (составляющей обычно величины порядка 100). Для увеличения величины q следует увеличить емкость сглаживающего конденсатора, но это может привести к росту его габаритов и несоответствию заданным техническим заданием размерам всего устройства.
|
|
|
Работа LC-фильтра основана на быстром заряде и медленном разряде конденсатора при сохранении величины тока нагрузки, протекающего через индуктивность. Это позволяет существенно снизить амплитуду пульсаций при увеличении тока нагрузки. Работа LC-фильтра, в отичие от RC-фильтра, может происходить при токах нагрузки, достигающих единиц ампер и более. Для нормальной работы LC-фильтра необходимо соблюдение условия: XC << RН << XL, которое может быть достигнуто в широком диапазоне токов нагрузки.
ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ
1. Собрать схему для исследования сглаживающего RC-фильтра (рис. 23.1) и проверить ее работу.
2. Измерить зависимости q(IН) при различных значениях емкости конденсатора, результаты измерения занести в табл. 23.1; построить характеристики q(IН).
3. Собрать схему для исследования сглаживающего LC-фильтра (рис. 23.2) и проверить ее работу.
4. Измерить зависимости q(IН) при различных значениях емкости конденсатора, результаты измерения занести в табл. 23.2; построить характеристики q(IН).
5. Сделать выводы о применимости исследованных схем.
Рис. 23.1 Схема для исследования сглаживающего RC-фильтра
| Табл. 23.1 Данные для построения зависимостей q(IН) для RC-фильтра при различных значениях емкости конденсатора | |||||||||
| при С = 100 мкФ | |||||||||
| IН, А | |||||||||
| U0, B | |||||||||
| U1, B | |||||||||
| q | |||||||||
| при С = 330 мкФ
| |||||||||
| IН, А | |||||||||
| U0, B | |||||||||
| U1, B | |||||||||
| q | |||||||||
| при С = 1000 мкФ | |||||||||
| IН, А | |||||||||
| U0, B | |||||||||
| U1, B | |||||||||
| q | |||||||||
Замечания. Измерения данных зависимостей следует производить для токов от 0,1 А до 0,8 А; для получения необходимых токов следует изменять величину сопротивления нагрузки Rn.
Коэффициент сглаживания q следует считать по формуле:
Замечания. Измерения данных зависимостей следует производить для токов от 0,3 А до 1.5 А; для получения необходимых токов следует изменять величину сопротивления нагрузки Rn.
Коэффициент сглаживания q следует считать по формуле (23.1).
Рис. 23.2 Схема для исследования сглаживающего LC-фильтра
| Табл. 23.2 Данные для построения зависимостей q(IН) для LC-фильтра при различных значениях емкости конденсатора | |||||||
| при С = 100 мкФ | |||||||
| IН, А | |||||||
| U0, B | |||||||
| U1, B | |||||||
| q | |||||||
| при С = 330 мкФ | |||||||
| IН, А | |||||||
| U0, B | |||||||
| U1, B | |||||||
| q | |||||||
| при С = 1000 мкФ | |||||||
| IН, А | |||||||
| U0, B | |||||||
| U1, B | |||||||
| q | |||||||
РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
1. Исследованная схема сглаживающего RC-фильтра.
2. Исследованная схема сглаживающего LC-фильтра.
3. Выводы по работе.
ВЫВОДЫ
1. Эффективное применение сглаживающего RC-фильтра возможно только при небольших токах нагрузки, не превышающих 0,5 А.
2. Применение сглаживающего LC-фильтра возможно при значительных токах нагрузки, но его недостатком является наличие дросселя, имеющего значителные габариты на чатоте 50 Гц. Поэтому применение этого фильтра оправдано только при токах нагрузки, больших 0,5 А.
3. Для экспериментального определения коэффициента пульсаций выпрямительной схемы следует измерить постоянную и переменную составляющие напряжения на нагрузке; при этом следует учесть тип выпрямительной схемы, которая формирует коэффициент пульсаций на входе сглаживающего фильтра.
