Как да се намали пулсация на ректифицираното напрежение

Напрежението, получено от токоизправителите, не е постоянно, а пулсиращо. Състои се от постоянни и променливи компоненти. Колкото по-голям е променлив компонент по отношение на непроменен, толкова по-голяма е пулсацията и по-лошо е качеството на ректифицираното напрежение.

Променливият компонент се формира от хармоници. Честотите на хармоници се дават от

f (n) = kmf,

където k е хармоничният номер, k = 1, 2, 3, ..., m е броят на импулсите на ректифицираното напрежение, f е честотата на мрежовото напрежение.

Качеството на ректифицираното напрежение се оценява от пулса R, който зависи от средната стойност на ректифицираното напрежение и амплитудата на фундаменталната хармоника в товара.

Редът на хармоничните компоненти n = km, съдържащи се в кривата на ректифицираното напрежение, зависи само от броя на импулсите и не зависи от специфичната токоизправителна верига. Хармониките на малките числа имат най-голяма амплитуда.

Ефективната стойност на напрежението на хармоничния компонент е от порядъка на n в зависимост от средната стойност на ректифицираното напрежение Ud на перфектния нерегулиран токоизправител:

В реални схеми настоящият преход от първи диод към друг възниква през определен ограничен период от време, измерен по отношение на периода на променливото напрежение и наричан ъгъл на комутация. Наличието на ъглите на комутация значително увеличава амплитудата на хармониците. В резултат на това се увеличават вълните на ректифицираното напрежение.

Променливата съставна част на ректифицираното напрежение, състояща се от хармоници с ниска и висока честота, прави натоварването в променлив ток, което има интерферентен ефект върху други електрически устройства.

За да се намали пулсации на отстранени напрежение между изходните клеми на изправителя и на товара включва изглаждане филтър, който значително намалява пулсациите на отстранени напрежение поради хармонична потискане.

Основните елементи на изглаждащите филтри са индуктори (дросели) и кондензатори, а при ниска мощност и транзистори.

Работата на пасивни филтри (без транзистори и други усилватели) се основава на честотната зависимост на съпротивлението на реактивните части (индуктор и кондензатор). Реактивът на индуктора XI и кондензаторът Xc: Xl = 2πfL, Xc = 1 / 2πfC,

където f е честотата на тока, протичащ през реактивния елемент, L е индуктивността на дроселната клапа и C е капацитета на кондензатора.

От формулите за съпротивлението на реактивните части следва, че тъй като честотата на тока се увеличава, съпротивлението на индуктора (дросел) се увеличава и кондензаторът намалява. За постоянен ток, съпротивлението на кондензатора е безкрайност, а индуктор е нула.

Тази характеристика позволява на индуктора свободно да премине постоянен компонент на ректифицирания ток и да забави хармоници. Освен това, колкото по-голям е броят на хармоничните (над неговата честота), толкова по-ефективно е забавянето. Кондензаторът противоположно задържа постоянния компонент на тока и преминава през хармоници.

Основният параметър, характеризиращ ефективността на филтъра, е изглаждането (филтрирането)

q = p1 / p2,

където p1 е коефициентът на пулсиране при изхода на токоизправителя в схемата без филтър, р2 е коефициентът на пулсиране на изхода на филтъра.

На практика се използват пасивни L-образни, U-образни и резонансни филтри. По-широко използвани са L-образна и U-образна форма, чиито схеми са показани на Фигура 1

Скица 1. Схеми за пасивно изглаждане на L-образни (a) и U-образни (b) филтри за намаляване на пулсацията на ректифицираното напрежение

Първоначалните данни за изчисляване на индуктивност на филтър дросел L и кондензатор С на филтъра са капацитет фактор токоизправител пулсации, вариант на разтвори верига, като съотношение на пулсации на изхода на филтъра.

Изчисляването на характеристиките на филтъра започва с дефинирането на фактора на изглаждане. След това трябва да изберете произволно филтърната схема и капацитета на кондензатора в него. Капацитетът на филтърния кондензатор е избран от поредицата от капацитети, дадени по-долу.

На практика се използват кондензатори на следните кондензатори: 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 4000 uF. Най-малките стойности на капацитетите от тази серия са целенасочено използвани при огромни работни напрежения и огромни капацитети - при ниски напрежения.

Индуктивността на дроселната клапа в L-образния филтър може да се намери от приблизителния израз

за U-образната схема -

Във формулите капацитетът се замества в микрофарадите, а резултатът се отнася за Хенри.

Училище за електротехник

Филтриращи вълни от ректифицирано напрежение