Kako smanjiti valovitost ispravljenog napona
Napon koji primaju ispravljači nije stalan, već pulsirajući. Sastoji se od konstantne i varijabilne komponente. Što je promjenljiva komponenta veća u odnosu na konstantu, to je veća smetnja i lošija kvaliteta ispravljenog napona.
Varijabilnu komponentu tvore harmonici. Harmonijske frekvencije definirane su jednakošću
f (n) = kmf,
gdje je k harmonički broj, k = 1, 2, 3,…, m je broj impulsa ispravljenog napona, f je frekvencija mrežnog napona.
Ocjenjuje se kvaliteta koeficijenta valovitosti ispravljenog napona p koji ovisi o srednjoj vrijednosti ispravljenog napona i amplitudi osnovnog harmonika u opterećenju.
Redoslijed harmonijskih komponenti n = km sadržanih u krivulji ispravljenog napona ovisi samo o broju impulsa i ne ovisi o specifičnoj ispravljački sklopovi... Najveću amplitudu imaju harmonici najnižih brojeva.
Efektivna vrijednost napona harmonijske komponente reda n ovisi o prosječnoj vrijednosti ispravljenog napona Ud idealnog nereguliranog ispravljača:
U stvarnim krugovima, prijelaz struje s jedne diode na drugu odvija se unutar određenog konačnog vremenskog razdoblja, mjerenog u frakcijama razdoblje izmjenične napetosti i naziva se sklopnim kutom... Prisutnost sklopnih kutova uvelike povećava amplitudu harmonika. Kao rezultat toga, raste uzbuđenje ispravljenih valova.
AC komponenta ispravljenog napona, koja se sastoji od harmonika niske i visoke frekvencije, stvara AC struju u opterećenju koja ometa druge elektroničke uređaje.
Za smanjenje valovitosti ispravljenog napona između izlaznih stezaljki ispravljača i opterećenja uključite filtar za izravnavanje, koji značajno smanjuje valovitost ispravljenog napona potiskivanjem harmonika.
Glavni elementi filtara za izglađivanje su induktori (prigušnice) i kondenzatori, a kod malih snaga i tranzistori.
Rad pasivnih filtara (bez tranzistora i drugih pojačala) temelji se na frekvencijskoj ovisnosti vrijednosti otpora reaktivnih elemenata (induktora i kondenzatora). Otpor induktora Xl i kondenzatora X° C: Xl = 2πfL, X° C = 1 / 2πfC,
gdje je f frekvencija struje koja teče kroz reaktivni element, L je induktivitet prigušnice, C je kapacitet kondenzatora.
Iz formula za otpornost reaktivnih elemenata proizlazi da s povećanjem frekvencije struje otpor zavojnice induktivnost (prigušnica) povećava, a kondenzator smanjuje. Za istosmjernu struju, otpor kondenzatora je beskonačan, a induktor je nula.
Ova značajka omogućuje induktoru slobodno propuštanje istosmjerne komponente ispravljene struje i harmonika kašnjenja.Također, što je viši harmonijski broj (što mu je veća frekvencija), to se učinkovitije usporava. Naprotiv, kondenzator potpuno blokira istosmjernu komponentu struje i propušta harmonike.
Glavni parametar koji karakterizira učinkovitost filtra je koeficijent izglađivanja (filtriranja).
q = p1 / p2,
gdje je p1 faktor valovitosti izlaza ispravljača u krugu bez filtra, p2 je faktor valovitosti izlaza filtra.
U praksi se koriste pasivni filtri u obliku slova L, u obliku slova U i rezonantni filtri. Najčešće korišteni su L-oblik i U-oblik, čiji su dijagrami prikazani na slici 1.
Slika 1. Shema pasivno izravnavajućih filtara u obliku slova L (a) i oblika slova U (b) za smanjenje valovitosti ispravljenog napona
Početni podaci za proračun induktiviteta filtarske prigušnice L i kapaciteta filtarskog kondenzatora C su faktor valovitosti ispravljača, varijante sklopa i potrebni faktor valovitosti izlaza filtra.
Izračun parametara filtra počinje određivanjem koeficijenta izglađivanja. Zatim morate nasumično odabrati krug filtera i kapacitet kondenzatora u njemu. Kapacitet kondenzatora filtera odabire se iz dolje navedenog raspona kapaciteta.
U praksi se koriste kondenzatori kapaciteta: 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 4000 uF. Preporuča se korištenje manjih vrijednosti kapacitivnosti ove serije pri visokim radnim naponima i velikih kapaciteta pri niskim naponima.
Induktivitet prigušnice u krugu filtera u obliku slova L može se odrediti iz približnog izraza
za shemu u obliku slova U —
U formulama se kapacitet zamjenjuje u mikrofaradima, a rezultat se dobiva u henrijima.
Filtriranje valovitog napona ispravljenog napona