Сглаживающие фильтры Пассивные фильтры состоят из пассивных элементов:

Сглаживающие фильтры Пассивные фильтры состоят из пассивных элементов: L, C, R

Обобщенная блок-схема выпрямителя малой мощности приведена на рисунке Выпрямитель состоит из силового трансформатора (1), понижающего напряжение в сети, схемы выпрямителя (2), преобразующего переменное напряжение U2 в пульсирующее U0, постоянного по направлению, и сглаживающего фильтра (3).

Критерии качества сглаживающих свойств фильтров В телефонии чаще всего качество питающего напряжения оценивают совокупным действием гармоник пульсации в полосе частот слухового восприятия. Сравнение требований аппаратуры и возможностей выпрямителей показывает, что без применения специальных устройств подавления пульсаций ни одна из схем выпрямителей не обеспечивает необходимого качества питающих напряжений. Для уменьшения переменной составляющей в кривой выпрямленного напряжения, т.е. для ослабления пульсации, между выпрямителем и нагрузкой устанавливается специальное устройство, называемое сглаживающим фильтром. Он относится к классу низкочастотных фильтров. Критерием качества сглаживающих свойств фильтров является коэффициент сглаживания Как правило, низшая гармоника пульсаций выпрямленного напряжения имеет наибольшую амплитуду, а сглаживающее действие фильтра на этой частоте наименьшее, поэтому качество фильтра оценивается по первой гармонике. Также работа фильтра оценивается коэффициентом полезного действия:

Сглаживающий фильтр предназначен для подавления пульсаций выпрямленного напряжения. Он относится к классу низкочастотных фильтров. Критерием качества сглаживающих свойств фильтров является коэффициент сглаживания S: Для удовлетворения фильтрующих свойств необходимо выполнение условий: U12<

Реакти́вное сопротивле́ние — электрическое сопротивление, обусловленное передачей энергии переменным током электрическому или магнитному полю (и обратно). Реактивное сопротивление определяет мнимую часть импеданса:Z=R+jX где Z — импеданс, R — величина активного сопротивления, X — величина реактивного сопротивления, j — мнимая единица. В зависимости от знака величины какого-либо элемента электрической цепи говорят о трёх случаях: X.>0 — элемент проявляет свойства индуктивности. X=0 — элемент имеет чисто активное сопротивление. X<0 — элемент проявляет ёмкостные свойства. Величина реактивного сопротивления может быть выражена через величины индуктивного и ёмкостного сопротивлений:

Индуктивное сопротивление ( ) обусловлено возникновением ЭДС самоиндукции в элементе электрической цепи. Изменение тока и, как следствие, изменение его магнитного поля вызывает препятствующее изменению этого тока ЭДС самоиндукции. Величина индуктивного сопротивления зависит от индуктивности элемента и частоты протекающего тока: Ёмкостное сопротивление ( ). Величина ёмкостного сопротивления зависит от ёмкости элемента и также частоты протекающего тока : Здесь — циклическая частота, равная . Прямая и обратная зависимость этих сопротивлений от частоты тока приводит к тому, что с увеличением частоты всё бо́льшую роль начинает играть индуктивное сопротивление и всё меньшую ёмкостное. L = W12∙µ∙S/ℓ

Представим сглаживающий фильтр в виде Г-образной схемы замещени Выразим коэффициент сглаживания через параметры схемы замещения: Для получения высокого значения коэффициента сглаживания Z1 и Z2 должны быть представлены реактивными элементами.

Активно-индуктивный (R-L) сглаживающий фильтр Установим связь коэффициента сглаживания фильтра с параметрами его элементов. Коэффициент сглаживания фильтра прямо пропорционален постоянной цепи Т и частоте пульсаций выпрямленного напряжения.

Активно- емкостный (R-C) сглаживающий фильтр Активно- емкостный фильтр используются при малых токах нагрузки. К достоинствам фильтра можно отнести: отсутствие повышения уровня напряжения или его снижение при переходных процессах, простота, небольшие габаритные размеры и стоимость

R ф н I 0 i ф С R U U п 0 U U п 0 ‘ ‘ U U п 0 ‘ ‘ i R ф I 0 С ф R R н Активно- емкостный (R-C) сглаживающий фильтр

Индуктивно- емкостный (L-C) сглаживающий фильтр Фильтр используется при большой мощности нагрузки. К достоинствам фильтра относится: малые габаритные размеры, малая зависимость коэффициента сглаживания от изменений тока нагрузки (различный характер зависимости S от Iн для реактивных элементов взаимно компенсирует влияние). Недостатки : высокий уровень перенапряжения, возникающего во время переходного процесса и большое время его установления.

Многозвенные сглаживающие фильтры В промышленных выпрямительных устройствах широко используются 2-х-звенные сглаживающие фильтры благодаря следующим достоинствам: малая зависимость коэффициента сглаживания от тока нагрузки, высокие качественные и удельные показатели. Дальнейшее увеличение числа звеньев приведет к уменьшению области устойчивой работы источника питания (так как источник питания представляет собой замкнутую систему автоматического регулирования, то увеличение числа реактивных элементов в силовой цепи может привести к неустойчивости ) и уменьшению к.п.д. устройства. Приближенная формула числа звеньев n : где q - коэффициент сглаживания.

Ripple (electrical) Full-wave rectifier circuit with a reservoir capacitor on the output for the purpose of smoothing ripple

При включении выпрямителя или при коммутации нагрузки возникают переходные процессы, которые имеют колебательный характер. Возникновение переходных процессов связано с изменением во времени запасов электромагнитной энергии, накапливаемой в таких энергоемких элементах, как катушки индуктивности и конденсаторы фильтра. Разряд индуктивности или конденсатора фильтра происходит за некоторый интервал времени, который определяет время переходного процесса.

Переходной процесс при включении схемы, содержащей конденсатор Transitional process at switching on circuit containing a condenser