2. Вторични източници на електричество Токоизправители

Изглаждащ ефект на филтрите

Индуктивният филтър се състои от дросел L, свързани последователно с товара RЗ. (фиг. 2.15). Изглаждащият ефект на дросела се основава на появата на самоиндукция EMF в него, което предотвратява промени в променливия компонент на ректифицирания ток.

Съпротивление на дроселната клапа хL= PL за компонента с постоянен ток е 0 (тук P = 2fP = 2mfС = mС), а променливият компонент на тока не е равен на 0 и върху него се получава спад в променливия компонент на напрежението. За по-добро изглаждане на пулсациите е необходимо индуктивното съпротивление на дросела да е много по-голямо от съпротивлението RЗ. (хL = PL RЗ.), тогава коефициентът на изглаждане на такъв филтър е

. (2.24)


Фигура: 2.15. Индуктивен филтър

В този случай активното съпротивление на филтъра (Rд-р= 0) се пренебрегват. Обикновено, като знаете корекционната верига и допустимия коефициент на пулсации на товара, можете лесно да определите коефициента на изглаждане ДА СЕС, тогава необходимата индуктивност на филтърния дросел се определя съгласно (2.25):

(2.25)

L - филтрите могат да се използват в многофазни ректификационни вериги с висока мощност и с ниско съпротивление на натоварване RЗ., тогава индуктивността на филтъра ще се окаже малка, има малки размери и активните загуби в нея могат да бъдат пренебрегнати. Но има недостатъци:


  1. при рязка промяна в натоварващия ток на индуктора възниква голяма ЕМП на самоиндукция, което създава пренапрежение на неговата намотка, което е опасно за изолацията;

  2. изглаждащият ефект на този филтър се променя с промяна в тока на натоварване, тъй като съгласно (3) индуктивността на дросела зависи от RЗ..

Предимства: простота, ниски загуби на мощност, малка промяна в U изхода.

Действието на капацитивния филтър е, че когато напрежението на токоизправителя се повиши, той натрупва електрическа енергия и когато напрежението на токоизправителя намалява по-малко, отколкото на кондензатора, последният се разрежда към товара (фиг. 2.16). За да се осигури изглаждане на пулсациите, е необходимо капацитивното съпротивление на кондензатора да бъде значително по-малко от съпротивлението на натоварване

Тогава кондензаторът, като че ли, шунтира товара, така че по-голямата част от променливия компонент на тока се затваря през него, докато за DC компонента хС =  и е затворен през товара. Тъй като когато токоизправителят работи на капацитет, амплитудата на променливия компонент на напрежението зависи от ъгъла на прекъсване , след това го записваме

, (2.27)

Където З. - параметър в зависимост от ъгъла и се определя от графична зависимост З. = f (A) за дадена стойност м. Тогава коефициентът на пулсации на изхода С-филтър ще бъде записан като

, (2.28)

а при липса на кондензатор коефициентът на пулсации на изхода на токоизправителя

След това изглаждащият фактор С-филтър

(2.30)


Фигура: 2.16. Капацитивен филтър

Тъй като допустимият коефициент на пулсации при товара обикновено е известен, необходимата стойност на капацитета на С-филтъра може да бъде намерена от условието

От изразите (2.24) и (2.30) се вижда, че с нарастване м изглаждащият фактор на индуктивния филтър ще се увеличи и следователно изглаждащият фактор на капацитивния филтър С-филтърът се използва при изправяне на еднофазни токове и висока устойчивост на натоварване RЗ., тъй като с увеличаване на Rн изглаждащият ефект на филтъра се увеличава.

Неговото предимство е неговата простота и ниска загуба на мощност. Но има и редица недостатъци:


  1. наличието на капацитивен филтър води до увеличаване на обратното напрежение към клапана;

  2. при голям ток на натоварване е необходим голям капацитет на филтъра, в противен случай напрежението върху товара рязко спада с увеличаване на тока на натоварване поради бързото разреждане на кондензатора;

  3. в многофазните коригиращи вериги, поради този филтър, ъгълът на прекъсване намалява рязко и може да възникне фазов пропуск, т.е. един от изправителните клапани няма да проведе ток;

  4. тъй като кондензаторният заряден ток е голям и преминава през токоизправителя, тогава ъгълът на прекъсване на тока на клапана е значително намален в сравнение със случая на активното натоварване на токоизправителя;

  5. през токоизправителните клапани преминава голяма амплитуда на тока, която е ограничена само от малко вътрешно съпротивление на токоизправителя.

L-образен LC филтър с една връзка

Обикновено започва с индуктивност и се състои от индуктор и кондензатор и осигурява много по-висок коефициент на изглаждане (Фигура 2.17). В този случай трябва да е изпълнено условието, че за първата хармоника

тогава те се използват заедно много по-добре от всеки от филтриращите елементи поотделно.

Ако това условие е изпълнено, общото съпротивление на веригата за променливия компонент на изправеното напрежение значително намалява, следователно променливият компонент на изправения ток през индуктора ще се увеличи, спадът на напрежението върху него се увеличава, което означава, че променливият компонент на напрежението на клемите на товара намалява значително (в сравнение със стойността му, когато е свързан отделно L и ° С). В този случай, пренебрегвайки активното съпротивление на дросела, можем да предположим, че U0= UЗ., тогава коефициентът на изглаждане на L-образния филтър е

като се има предвид това 0 = Тогава е естествената честота на филтъра


Фигура: 2.17. L-образен LC филтър с една връзка

Ако е известен коефициентът на изглаждане, тогава

Най-често филтърът изисква индуктивен отговор на токоизправителя, така че започва с индуктивност, чиято стойност трябва да отговаря на условието

, (2,36)

а, знаейки L, може да се намери С. Като цяло количествата L и С може да се определи по различни начини в зависимост от естеството на товара (константа, импулс и др.). На практика условията за избор на количества L и С са ограничени от изискванията за икономичност, отсъствието на резонансни явления и най-малкото влияние на преходните процеси върху нормалната работа на токоизправителя. Г-образна LC-филтрите, започващи с индуктивност, най-често се използват за работа с клапани с висока мощност.

U-образен LC филтър с една връзка

U-образният LC филтър може да бъде представен като двустепенен, състоящ се от капацитивен филтър С0 и Г-образна, състояща се от L и Седин (фиг. 2.18).

Изглаждащият ефект на такъв филтър може да бъде представен като съвместно действие на двете връзки и неговият изглаждащ коефициент е равен на произведението на изглаждащите коефициенти на двете връзки, т.е.

(2,38)


Фигура: 2.18. U-образен LC филтър с една връзка

Обикновено, когато се изчисляват U-образни филтри, стойността С0 може да се намери знаейки м, rе, З. и КPvh - коефициент на пулсации на входа С0 - филтриране съгласно (2.31) от изчислението на токоизправителя, поради което по-нататъшното изчисление се свежда до определяне на параметрите LCедин от условие (2.38), тъй като ДА СЕSP и ДА СЕCC0 са известни тогава

(2,39)

Най-големият изглаждащ фактор на U-образния филтър се получава при условието ° С0 =° Седин .

Многожилни LC филтри се използват, когато се изисква добро изглаждане на пулсации. Те се състоят от няколко последователно свързани L-образни връзки и могат да започнат с индуктивност, като L-образна, и с капацитет, като U-образна (Фиг. 2.19).

Фигура: 2.19. Многозвенни U-образни (a) и L-образни LC филтри

Изглаждащият фактор на такъв филтър е равен на произведението на изглаждащите фактори на отделните връзки, т.е.

Където н-брой връзки към филтъра.

Защото С0 винаги може да се намери от изчислението на токоизправителя, тогава коефициентите на изглаждане на останалите връзки се определят като