Ограничение уровня гармоник

В электрических устройствах для подавления одних и выделения других гармоник тока и напряжения используют электрические фильтры. Если, например, в цепи для гармоники порядка имеет место резонанс напряжений, то сопротивление цепи для этой гармоники минимально. Так при включении параллельно нагрузке ветви из последовательно соединенных катушки и конденсатора , настроенной в резонанс при частоте , гармоника тока порядка будет отсутствовать в токе нагрузки, поскольку для этой частоты нагрузка будет зашунтирована ветвью , имеющей при резонансе напряжений нулевое сопротивление.

Если в цепи для гармоники порядка имеет место резонанс токов, то сопротивление цепи для этой гармоники максимально и соответственно эта гармоника в кривой тока будет ослаблена. Простейшим фильтром такого типа является цепь из параллельно соединенных катушки и конденсатора .

Рассмотренные типы фильтров настроены на определенную частоту, обычно не очень высокую. Для подавления одним фильтром гармоник широкого частотного спектра используют так называемые широкополосные фильтры, имеющие малое сопротивление в определенном диапазоне изменения частоты.

В качестве примера на рисунке изображен фильтр, используемый для подавления гармоник высоких порядков. Здесь же приведена зависимость его полного сопротивления от частоты.

Вид характеристики можно пояснить следующим образом. Значения полного сопротивления фильтра при нулевой и бесконечной частотах равны соответственно ¥ и . Параметры элементов схемы выбираются таким образом, чтобы при некоторой частоте цепь находилась в режиме резонанса, что обеспечивает наличие минимума в зависимости .

Рассматриваемый широкополосный фильтр может использоваться для подавления гармоник, для которых сопротивление фильтра меньше .

Для выделения низкочастотной составляющей сигнала используются так называемые сглаживающие фильтры. Один из возможных вариантов фильтра такого типа представлен на рисунке рис. 12 а

На практике используются так называемые резонансные фильтры, к которым можно отнести полосовые фильтры (рис.12б) и задерживающие фильтры (рис.12 в). Полосовой фильтр при выполнении условия и выделяет напряжение гармоники, а задерживающий фильтр при выполнении таких же условий не пропускает в нагрузку сигнал гармоники.