Hogyan csökkenthető az egyenirányított feszültség hullámzása

Az egyenirányítók által kapott feszültség nem állandó, hanem pulzáló. Állandó és változó összetevőkből áll. Minél nagyobb a változó komponens az állandóhoz képest, annál nagyobb a zavar és annál rosszabb az egyenirányított feszültség minősége.

A változó komponenst harmonikusok alkotják. A harmonikus frekvenciákat az egyenlőség határozza meg

f (n) =kmf,

ahol k a harmonikus szám, k = 1, 2, 3,…, m az egyenirányított feszültség impulzusainak száma, f a hálózati feszültség frekvenciája.

A p egyenirányított feszültség hullámossági együttható minőségét értékeljük, amely az egyenirányított feszültség átlagos értékétől és a terhelésben lévő alapharmonikus amplitúdójától függ.

Az egyenirányított feszültséggörbe n = km harmonikus összetevőinek sorrendje csak az impulzusok számától függ, és nem függ a fajlagos egyenirányító áramkörök... A legalacsonyabb számok harmonikusai a legnagyobb amplitúdójúak.

Az n nagyságrendű harmonikus komponens effektív feszültségértéke egy ideális szabályozatlan egyenirányító Ud egyenirányított feszültségének átlagos értékétől függ:

Valós áramkörökben az áramátmenet az egyik diódáról a másikra egy bizonyos véges időn belül történik, törtekben mérve váltakozó feszültség időszaka és kapcsolási szögnek nevezik... A kapcsolási szögek jelenléte nagymértékben megnöveli a harmonikusok amplitúdóját. Ennek eredményeként kiegyenlített hullám izgalmat hoz létre.

Az egyenirányított feszültség AC komponense, amely alacsony és nagyfrekvenciás felharmonikusokból áll, olyan váltakozó áramot hoz létre a terhelésben, amely zavarja a többi elektronikus eszközt.

Az egyenirányított feszültség hullámzásának csökkentésére az egyenirányító kimeneti kapcsai és a terhelés között egy simítószűrőt kell beépíteni, amely jelentősen csökkenti az egyenirányított feszültség hullámzását a harmonikusok elnyomásával.

A simító szűrők fő elemei a induktorok (fojtószelepek) és kondenzátorok, valamint kis teljesítményeken és tranzisztorokon.

A passzív szűrők (tranzisztorok és egyéb erősítők nélkül) működése a reaktív elemek (induktor és kondenzátor) ellenállásértékének frekvenciafüggésén alapul. Az induktor ellenállása Xl és a kondenzátor X° C: Xl = 2πfL, X° C = 1 / 2πfC,

ahol f a reaktív elemen átfolyó áram frekvenciája, L a fojtó induktivitása, C a kondenzátor kapacitása.

A reaktív elemek ellenállásának képleteiből az következik, hogy az áram frekvenciájának növekedésével a tekercs ellenállása induktivitás (fojtó) nő és a kondenzátor csökken. Egyenáram esetén a kondenzátor ellenállása végtelen, az induktor pedig nulla.

Ez a tulajdonság lehetővé teszi, hogy az induktor szabadon áthaladjon az egyenirányított áram és a késleltetési harmonikusok egyenáramú összetevőjén.Ezenkívül minél nagyobb a harmonikus szám (minél nagyobb a frekvenciája), annál hatékonyabban lassul. Éppen ellenkezőleg, a kondenzátor teljesen blokkolja az áram egyenáramú összetevőjét, és átengedi a harmonikusokat.

A szűrő hatékonyságát jellemző fő paraméter a simítási (szűrési) együttható

q = p1 / p2,

ahol p1 az egyenirányító kimenetének hullámossági tényezője szűrő nélküli áramkörben, p2 a szűrőkimenet hullámzási tényezője.

A gyakorlatban passzív L-alakú, U-alakú és rezonáns szűrőket használnak. A legelterjedtebb az L-alakú és az U-alakú, amelyek diagramjait az 1. ábra mutatja

1. ábra. Passzívan simító L-alakú (a) és U-alakú (b) szűrők vázlata az egyenirányított feszültséghullám csökkentésére

Az L szűrőfojtó induktivitásának és a C szűrőkondenzátor kapacitásának kiszámításához szükséges kiindulási adatok az egyenirányító, áramköri változat hullámossági tényezője és a szűrőkimenet szükséges hullámossági tényezője.

A szűrőparaméterek számítása a simítási együttható meghatározásával kezdődik. Ezután véletlenszerűen kell kiválasztani a szűrő áramkört és a benne lévő kondenzátor kapacitását. A szűrőkondenzátor kapacitását az alábbiakban megadott kapacitástartományból kell kiválasztani.

A gyakorlatban a következő kapacitású kondenzátorokat használják: 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 4000 uF. Javasoljuk, hogy ennek a sorozatnak a kisebb kapacitásértékeit használja magas üzemi feszültségeknél, és nagy kapacitásokat alacsony feszültségeknél.

A közelítő kifejezésből meghatározható a fojtó induktivitás az L alakú szűrőkörben

U-alakú sémához -

A képletekben a kapacitás mikrofaradokban van helyettesítve, és az eredményt henryben kapjuk.

Feszültség egyenirányított hullámos feszültség szűrő