Резонансные фильтры

Резонансные фильтры представляют собой обычно резонансные L-C контуры, настроенные в резонанс на определенные гармоники, содержащиеся в разложенной в ряд Фурье кривой выпрямленного напряжения (рис. 6-6).

При этом схема рис. 6-6, а, представляющая собой параллельный L-C контур, настроенный в резонанс на определенную гармонику получила название фильтр-пробки, т.к. не пропускает в нагрузку указанную гармонику. Схема рис. 6-6, б, представляет собой последовательный L-C контур, который, будучи настроенным в резонанс, а частоту определенной гармоники, замыкает ее на себя, имитируя нагрузку R_d по этой гармонике. Такой фильтр получил название режекторного. Для схемы рис. 6-6, а справедливо выражение коэффициента фильтрации с порядковым номером к:

, (6-21)

где r_L и r_c – собственное сопротивление соответственно дросселя фильтра L_ф и конденсатора фильтра С_ф.

Для схемы рис. 6-6, б это выражение принимает вид:

(6-22)

Примеры решения задач по теме 6 “Сглаживающие фильтры выпрямителей”

Задача 6-1. Рассчитать индуктивный сглаживающий фильтр для однофазного мостового выпрямителя по следующим данным: напряжение на нагрузке U_d = 110 В; ток нагрузки I_d = 50 A; допустимое значение коэффициента пульсаций на нагрузке К_п’ = 1%; частота питающего напряжения f_пит = 50 Гц.

Решение:

Как следует из табл. 1 Приложения, коэффициент пульсаций на выходе однофазного мостового выпрямителя К_п = 0,482, т.е. 48,2 %.

Допустимый коэффициент пульсаций на нагрузке К’_п = 1%. Следовательно, коэффициент сглаживания рассчитываемого фильтра должен составлять:

Сопротивление нагрузки Ом.

В кривой выпрямленного напряжения однофазного мостового выпрямителя гармоникой с наименьшим порядковым номером является вторая гармоника. Следовательно, если вторую гармонику ослабить в q раз, то остальные гармоники, имеющие более высокую частоту, будут подавлены в еще большей степени. Подставляя в (6-6) известные значения R_d; q; p и , получаем:

.

Задача 6-2. Рассчитать емкостный сглаживающий фильтр для 3-х фазного мостового выпрямителя с коэффициентом сглаживания q=20; постоянная составляющая выпрямленного напряжения E_d =120,В; ток нагрузки I_d=0.5,А; выпрямитель работает от промышленной сети переменного тока f = 50 Гц.

Решение:

Как следует из табл. 1 Приложения, коэффициент пульсаций на выходе 3^х-фазного мостового выпрямителя К_п = 0,04. Коэффициент сглаживания фильтра q=20. Поэтому коэффициент пульсаций на выходе фильтра:

.

Сопротивление нагрузки . Подставляя найденные значения в (6-12) и учитывая, что пульсность выпрямителя p=6, найдем требуемое значение емкости конденсатора фильтра: