При анализе работы выпрямителей на нагрузку различного характера было установлено, что как индуктивность, так и емкость уменьшают величину пульсаций выпрямленного напряжения. Таким образом, элементарный фильтр может представлять собой индуктивность, включенную последовательно в цепь выпрямленного тока, или емкость, включенную параллельно потребителю на выходе выпрямителя.
а) принцип сглаживания пульсаций с помощью индуктивности состоит в том, что в ней возникает ЭДС самоиндукции, препятствующая изменениям тока в цепи. Таким образом, представляя большое сопротивление для переменного тока в делителе напряжения, индуктивность принимает на себя большую часть переменной составляющей напряжения, а ток и напряжение на нагрузочном сопротивлении становятся более сглаженными.
Активное сопротивление дросселя невелико, и потерями постоянной составляющей напряжения можно пренебречь.
Приближенно коэффициент сглаживания такого элементарного фильтра при условии, что индуктивное сопротивление значительно больше сопротивления потребителя, определяется отношением:
Хорошее сглаживание этот фильтр дает при малых Rн, т. е. при больших токах, поэтому он применяется в мощных выпрямителях.
Действие фильтра также эффективней при большей величине индуктивности и более высокой частоте пульсаций (большем числе фаз выпрямителя).
Индуктивный фильтр обеспечивает благоприятные условия работы вентиля и трансформатора и пологую внешнюю характеристику выпрямителя.
Недостатком фильтра является появление перенапряжений в мощных установках при резком уменьшении тока.
б) принцип сглаживания пульсаций с помощью емкости заключается в том, что конденсатор накапливает электрическую энергию, заряжаясь при увеличении напряжения, и отдает эту энергию, разряжаясь на цепь потребителя при уменьшении напряжения.
Пульсации напряжения на конденсаторе (и на потребителе) зависят от величин емкости конденсатора, сопротивления Rн и внутреннего сопротивления выпрямителя, через которое заряжается конденсатор, а также от числа фаз выпрямителя.
Коэффициент сглаживания, который в данном случае определяется, как отношение коэффициента пульсаций при отсутствии конденсатора к коэффициенту пульсаций напряжения на конденсаторе, тем больше, чем больше величины емкости, сопротивления вентиля, трансформатора и сопротивления потребителя.
Таким образом, емкостный фильтр дает хороший результат в маломощных схемах (при малых токах) при использовании в качестве вентилей кенотронов, имеющих большое прямое сопротивление.
Недостатком емкостного фильтра служит то, что ток, протекающий через вентиль, достигает очень больших значений, так как максимальное значение импульса тока в этом случае ограничивается только прямым сопротивлением выпрямителя. Поэтому нельзя применять емкость в качестве единственного или первого элемента фильтра выпрямителей на газотронах, имеющих малое прямое сопротивление и не допускающих большого превышения максимального значения тока над средним.
Внешняя характеристика выпрямителя с емкостным фильтром получается крутопадающей, если емкость не очень велика.
Возможные схемы фильтров (рис. 13, 14, 15):
| Рисунок 13- Возможные схемы фильтров |