Действие сглаживающего фильтра можно характеризовать коэффициентом фильтрации , который определяется, как отношение значений пульсации на входе и выходе фильтра:
Коэффициент фильтрации не учитывает падения напряжения на активном сопротивлении фильтрующего звена . Более точно сглаживающее действие ФУ оценивается коэффициентом сглаживания пульсаций q, который определяется как отношение коэффициентов пульсаций на входе и выходе ФУ:
(1.8)
Для большинства сглаживающих LC -фильтров низковольтных выпрямителей активным сопротивлением дросселя можно пренебречь и тогда:
Помимо полных коэффициентов фильтрации и сглаживания пульсаций используются коэффициенты фильтрации и сглаживания для каждой из гармоник сглаживаемого напряжения:
,
.
В тех случаях, когда требуются большие величины , применяются многозвенные фильтры, которые представляют собой ряд простых Г-образных четырехполюсников, соединенных последовательно. В данном случае суммарные коэффициенты фильтрации и сглаживания:
,
.
Эквивалентная схема сглаживающего фильтра. Расчет индуктивно-емкостных фильтров.
Любой из фильтров может быть представлен Г-образным четырехполюсником, к входным зажимам которого прикладывается напряжение вентильного блока , а к выходным подключена нагрузка . Напряжение в нагрузке . Обозначим полное комплексное сопротивление продольной ветви фильтра - . Для случая продольного фильтра:
, , ,
, ,
,
,
.
Для индуктивного фильтра получим:
При заданной схеме выпрямления (р), требуемая величина индуктивности:
.
Для емкостного фильтра:
В справочнике [13] зависимость коэффициента пульсаций по 1-й гармонике для однофазных выпрямителей с емкостным фильтром описывается функцией вида при , которая фактически дает тот же результат.
Сравнение этих выражений показывает, что с ростом пульсности p коэффициент сглаживания индуктивного фильтра увеличивается, а емкостного уменьшается.
Поэтому, при равных условиях, емкостной фильтр выгоднее применить при выпрямлении однофазных и двухфазных, а индуктивный при выпрямлении многофазных токов.
Сглаживающее действие емкостного фильтра при увеличении сопротивления нагрузки увеличивается, а индуктивного уменьшается. Поэтому емкостной фильтр выгоднее применить при малых, а индуктивный при больших токах нагрузки.
Расчет Г-образного индуктивно-емкостного фильтра
Сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения осуществляется более эффективно при помощи фильтров, составленных из повторяющихся Г-образных или П-образных звеньев. Для Г-образного LC -фильтра совместно с цепью нагрузки полное комплексное сопротивление:
Обычно и , , или , поэтому и . Окончательно для полного комплексного сопротивления получим:
.
Для Г-образного LC -фильтра:
, , ,
, ,
,
,
,
,
,
.