Индуктивный фильтр

Емкостной фильтр

Этот тип фильтров относится к однозвенным фильтрам. Емкостный фильтр включают параллельно нагрузочному резистору R_н (рис. 84, а). Работу емкостного фильтра удобно рас­сматривать с помощью временных диаграмм, изображенных на рис. 84, б. В интервал времени t₁ - t₂ конденсатор через открытый диод Д заряжается до амплитудного значения напряжения u₂, так как в этот период напряжение u₂ > u_с. В это время ток i_a = i_c + i_н. В интервал времени t₂ - t₃, когда напряжение u₂ становится меньше напряжения на конденсаторе u_с, конденсатор разряжается на нагрузочный резистор R_н, заполняя разрядным током паузу в нагрузочном токе i_н, которая имеется в однополупериодном вы­прямителе в отсутствие фильтра. В этот интервал времени напряжение на резисторе R_H снижается до некоторого значения, соответст­вующего времени t₃, при котором напряжение u₂ в положительный полупериод становится равным напряжению на конденсаторе u_с. После этого диод вновь открывается, конденсатор С_ф начинает за­ряжаться и процессы зарядки и разрядки конденсатора повто­ряются.

Рисунок 84 - Схема емкостного фильтра с однополупериодным выпрямителем (а),

временные диаграммы напряжений и токов (б)

Анализ временных диаграмм показывает, что с изменением емкости конденсатора С_ф или сопротивления нагрузоч­ного резистора R_н будет изменяться значение коэффициента пульса­ций выпрямленного напряжения. При этом, чем меньше разрядится конденсатор, тем меньше будут пульсации в выпрямленном токе i_н. Разряд конденсатора С_ф определяется постоянной времени разряд­ки τ_разр = С_фR_н. При τ > 10 коэффициент сглаживания определяется по формуле

q = 2π f_с m С_ф R_н

где f_с – частота сети, m – число полупериодов выпрямленного напряжения.

Емкостный фильтр целесообразно применять с высокоомным нагрузочным резистором R_H при мощности Р_н не более нескольких десятков ватт.

Индуктивность обладает малым сопротивлением постоянному току и большим переменному. Поэтому индуктивный фильтр (дроссель) включается последовательно с R_н (рис. 85, а). Сглаживание пульсаций основывается на явлении самоиндукции, которая изначально препятствует нарастанию тока, а затем поддерживает его при уменьшении (рис. 85, б).

Рисунок 85 - Схема индуктивного фильтра с однополупериодным выпрямителем (а); временные диаграммы напряжения и токов однополупериодного выпрямителя с индуктивным фильтром (б)

Индуктивные фильтры обычно применяют в трехфазных выпрями­телях средней и большой мощностей, т. е. в выпрямителях, работающих на нагрузочные устройства с большими токами.

q = 2π f_с m L_ф /R_н