Исследование влияние схем выпрямления и фильтрации на соотношение токов в нагрузке и обмотках трансформаторов. Приобретение навыков использования различных схем выпрямления и фильтрации в трансформаторных нерегулируемых источниках питания, страница 3

Рассмотренные схемы выпрямления имеют относительно большие коэффициенты пульсаций. Между тем, для питания большей части электронной аппаратуры требуется выпрямленное напряжение с k_п =0.002 … 0.02. Достигается это с помощью сглаживающих фильтров.

Принцип работы емкостного сглаживающего фильтра заключается в том, что по нему протекают токи высших гармоник, минуя нагрузку. Сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения и тока происходит за счет периодической зарядки конденсатора (когда напряжение на выходе трансформатора превышает напряжение на нагрузке) и последующей его разрядки на сопротивление нагрузки (переходные процессы, обусловленные пульсациями напряжения после выпрямителей).

Коэффициент сглаживания пульсаций емкостного фильтра.

                                                                  (10)

где m –  количество импульсов за период; f – частота сети Гц, С – емкость конденсатора

Получить небольшое значение коэффициента пульсаций напряжения на нагрузке k_п при ограниченной емкости конденсатора С можно лишь при большом сопротивлении нагрузки R_нг, то есть при небольших токах, вследствие чего емкостные фильтры применяются предпочтительно в маломощных схемах выпрямления.

Простейший индуктивный сглаживающий фильтр состоит из дросселя, включаемого последовательно с нагрузкой. В результате пульсаций выпрямленного тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, которая и сглаживает пульсации тока в цепи нагрузки, а, следовательно, и пульсации напряжения на ее зажимах. Коэффициент сглаживания пульсаций индуктивного фильтра:

.                                                                        (11)

Из (11) видно, что для получения достаточно большого коэффициента сглаживания необходимо увеличивать индуктивность дросселя L, либо использовать его при относительно небольшом значении .

Фильтр Г-образный (иначе − LC-фильтр) является компромиссным решением. Входным сопротивлением этого фильтра служит индуктивность, и при соблюдении условия  дроссель и конденсатор используются лучше, чем каждый из них в отдельности. При этом общее сопротивление цепи для переменной составляющей выпрямленого напряжения значительно уменьшается и поэтому увеличивается переменная составляющая выпрямленного тока, протекающего через дроссель, а значит, возрастает и падение напряжении на нем. Это приводит к уменьшению переменной составляющей напряжения на нагрузке по сравнению с ее значением  при раздельном включении конденсатора и дросселя. Коэффициент сглаживания LC-фильтра

                                                     (12)

Для исключения резонансных явлений необходимо, чтобы собственная частота фильтра была ниже частоты пульсаций, что выполняется, если

                                                                  (13)

При этом коэффициент сглаживания  k_c > 3.

Симметричная схема удвоения напряжения, как видно из таблицы, обеспечивает однополупериодный заряд двух конденсаторов, напряжение на которых складывается. Для данной схемы характерны большая разность между  и , а также очень мягкая нагрузочная характеристика  поэтому ее применение эффективно только при слаботочной нагрузке.

Описание установки