наличии дополнительных вторичных обмоток следует пользоваться формулами (17-14) и (17-15).

Значение габаритной мощности Ргаб при наличии дополнительных обмоток определяют по формуле (17-16).

Коэффициент пульсации выпрямленного напряжения ро на входе фильтра (до дросселя), указанный в табл. 17-5, для каждой схемы есть величина постоянная.

Работа на активную нагрузку

Выпрямители без фильтра применяются сравнительно редко и для их расчета следует пользоваться формулами, указанными в табл. 17-7 Порядок расчета остается таким же, как в случае работы выпрямителя на индуктивность. Формулы для расчета значений А Ег к А Е при работе без фильтра являются приближенными.

Конструктивный расчет трансформаторов и дросселей см. в § 17-3.

17-2. СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ

Общие сведения

Для нормальной работы подавляющего больщинства устройств, питаемых от выпрямителей, требуется, чтобы переменная составляющая выпрямленного напряжения (пульсация) была значительно меньще той, которая имеется непосредственно на выходе выпрямителя. Уменьщение пульсации до требуемой величины осуществляется при помощи сглазкивающих фильтров.

Наиболее широкое применение имеют сглаживающие фильтры, состоящие из индуктивности и емкости (LC-фильтр) или из сопротивления и емкости (/?С-фильтр). Эти фильтры могут быть однозвенными или двухзвенными. Возможно также применение комбинированных двухзвенных фильтров (одно звено -iC, другое -i?C). Основные схемы LC- и iC-фильтров приведены на рис. 17-15. В ряде случаев находят применение электронные и полупроводниковые фильтры.

Все сглаживающие фильтры характеризуются коэффициентом сглаживания, представляющим отношение амплитуды первой гармоники пульсации на входе фильтра £к амплитуде первой гармоники пульсации на выходе фильтра или Е-

для однозвенного фильтра;

q=-для двухзвенного фильтра.

LC-фильтры

При работе /,С-фильтра должны отсутствовать резонансные явления; с этой целью для одного звена рекомендуется

иметь q >Ъ. Соотношение между сопротивлением нагрузки и емкостным сопротивлением выходного конденсатора фильтра должно удовлетворять следующему условию сглаживания:

(17-22)

mtoCi

где £0=2

Связь q с параметрами фильтра дана в выражении

9=т2со2 1др1С1-1. (17-23)

л-0 0-J-,-i

0-С=>-,-0 0-С

1-0 0-СГЭ-J-(=l--

на 0-

£о

Есг -0

Рис. 17-15. Основные схемы сглаживающих фильтров.

При расчете фильтра для схемы удвоения напряжения (Латура) т=2.

При /-дрС/?н

Pi = -

(17-24)

100. (17-25)

Необходимое произведение LC определяют из формулы (17-23): при f= гц

.ЕдрхСгй 10-: (17-26)

при / =400 гц

LnnlCi 0,16

(17-27)

В формулах (17-26) и (17-27) Ci -в микрофарадах.

Выбор емкости и индуктивности фильтра. а) Если выпрямитель работает на емкость, то рекомендуется, чтобы Ci= (0,5-ь 2)Со.

б) Если выпрямитель работает на индуктивность, то Lдp выбирается из условия др>др-мин.. где Lflp.mhh определяется по формуле (17-18).

Для двухзвенного фильтра

= 91 92 ~

(17-28)

где qi -где qz

Если

-коэффициент сглаживания первого звена;

- коэффициент сглаживания второго звена;

Р2 =

100.

др1 = др 2 и Ci = С2,

то необходимое произведение LC одного звена

1-ДР1

(17-29)

Применять двухзвенный LC-фильтр выгодно, когда >16, так как прн этом произведение суммарной индуктивности дросселей на суммарную емкость конденсаторов двухзвенного фильтра будет меньще произведения LC однозвеиного фильтра, имеющего, такой же коэффициент сглаживания q. При больших значениях q во избежание наводок на фильтр дроссель второго звена нужно располагать вдали от силовых трансформаторов и других источников переменных магнитных полей.

В некоторых случаях дроссели фильтра выполняются с дополнительной (компенсирующей) обмоткой, которая позволяет в 2- 4 раза увеличить коэффициент сглаживания при включении ее навстречу основной обмотке (рнс. 17-16).

Рис. 17-16. Включение дросселя с компенсационной обмоткой.

Если необходимо иметь коэффициент сглаживания q, то произведение LC определяют, подставляя в соответствующие формулы значение q = ql(2 4). Число витков компенсирующей обмотки должно быть равно

Шосн

(17-30)

где Шссн -

- число витков основной обмотки дросселя.

Дроссель с компенсирующей обмоткой рекомендуется применять во втором звене двухзвенного фильтра.

Перенапряжения на элементах фильтра возникают при включении выпрямителей и при сбросе нагрузки.

а) Выпрямитель, работающий на емкость. При сбросе нагрузки конденсаторы заряжаются до напряжения

£cnг = t/2xVT. (17-31)

б) Выпрямитель, работающий иа индуктивность. При сбросе нагрузки напряжение на конденсаторах достигает величины

др1о

+ е1

. (17-32)

При включении выпрямителя напряжение на конденсаторах достигает величины

Зависимость величины ИЕст/Ее от отношения Оф/соф дана на рис. 17-17.

Рис 17-17 График для расчета перенапряжений на сглаживающем фильтре.

Коэффициент затухания

аф=

М?в +

(17-34)

(17-35)

2дрЛ ° Ci£o Собственная частота фильтра 1

СОф= - ,

V LpiCi

Внутреннее сопротивление выпрямителя i?b определяется из его нагрузочной характеристики (см. рис. 17-14)

Д Ео Дох - Ее

(17-36)

Если Ест превышает допустимую для выбранных конденсаторов величину, то последовательно с дросселем фильтра включают пусковое добавочное сопротивление /-доб.г, которое, суммируясь с Rb, увеличи-BaeTsHaqeHHe а и уменьшает тем самым

перенапряжение на конденсаторе. После включения выпрямителя Лдобг должно быть выключено. Пусковое сопротивление удобнее включать в первичную обмотку анодного трансформатора выпрямителя. Тогда с Rb должна суммироваться величина

доб1 -

При включении выпрямителя все выпрямленное напряжение £ох оказывается приложенным к обмотке дросселя фильтра, изоляция которого должна быть рассчитана на эту величину.

Рнс. 17-18. Форма тока выпрямителя при импульсной нагрузке.

Расчет фильтра для радиотелеграфных передатчиков и при импульсной нагрузке.

Если форма тока нагрузки имеет вид, дзображенный на рис. 17-18, то при работе выпрямителя на индуктивность элементы фильтра должны удовлетворять трем условиям:

а) индуктивность дросселя £др1 должна быть не меньше Едр.мин [формула (17-18)];:

б) произведение ЕдрхСх должно быть не меньше величины, необходимой для получения заданного коэффициента сглаживания [см. формулу (17-23)]:

в) отношение Лдрх/С! должно удовлетворять условию

2Д/о

где йи ~ наибольший коэффициент искажения импульса тока нагрузки (обычно выбирают йи =0,1 -0,2);

А 1с = fo макс мин

Наибольшее искажение импульса тока нагрузки й будет, когда частота первой гармоники тока совпадает с собственной частотой фильтра.

В некоторых случаях применяются фильтры- пробки (рис. 17-19), настроенные на частоту первой гармоники пульсации (mf).

Коэффициент сглаживания д пка Zy Cl,

Скдр

2,5-10*

; Ск = 7:771-. мкф.

Фильтр-пробка не сглаживает вторую и последующие гармоники пульсации.

/?С-фильтры

При выпрямленных токах не более 10- 15 ма можно рекомендовать применение /?С-фильтров, работа которых требует выполнения неравенства

i?h

mmCi

Коэффициент сглаживания однозвенного фильтра

Pi \ Е(,1

Д Бф1 = /о = Ев - £01

- падение напряжения на сопротивлении фильтра Ri, £01-напряжение на выходе фильтра.

Связь коэффициента сглаживания с параметрами фильтра выражается следующим уравнением:

mtoRiCi. Необходимое произведение RC:

при / = 50 гц Ri Cl 3.103 ;

при / = 400 гц Рф1 Cl к 0,4-10 - .

В последних двух формулах Ci - в микрофарадах.

Рис. 17-19. Фильтр-пробка.

Сопротивление фильтра Д £ф1

Рф1=-

выбирается из допустимой величины падения напряжения ДЁФ1.

Мощность, выделяемая на сопротивлении фильтра,

Рф = Д £ф1 /о-

Коэффициент сглаживания двухзвенного фильтра

если /?ф1=?ф2 и Ci = C2, то

Cl = Рф2 Сг ~