Temat : Filtry prostownicze .

Na wyjściu każdego układu prostowniczego otrzymuje się , oprócz wyjściowego napięcia stałego, również napięcie zmienne .Zależy ono od budowy układu prostrowniczego , liczby faz rodzaju obciążenia , wartości prądu i napięcia stałego itd. Napięcie to określone współczynnikiem tętnień k_t , bywa często zbyt duże w stosunku do wymagań stawianych przez odbiornik , np. w układach elektronicznych , pomiarowych ,sterujących itp. Dopuszczalne wartości współczynnika tętnień dla niektórych układów elektronicznych podano w tablicy.

Urządzenia	Dopuszczalna wartość kt ( %)
Stopnie wejściowe wzmacniaczy małej częstotliwości.	0,01÷0,05
Stopnie wyjściowe wzmacniaczy małej częstotliwości .	0,1÷0,5
Wzmacniacze mocy .	0,5÷3
Generatory elektroniczne .	0,01÷0,5
Układy logiczne.	0,1÷1

W celu redukcji tętnień , między wyjście wyjściowego prostownika a obciążenie włącza się układ filtrujący . Układ taki stanowi filtr dolnoprzepustowy . Ma on niewielki wpływ na wartość składowej stałej , zmniejsza natomiast wartość składowej zmiennej , a tym samym współczynnik tętnień . Skuteczność działania filtru prostowniczego opisuje współczynnik filtracji F, zdefiniowany jako stosunek współczynnika tętnień na wejściu k_twe i wyjściu k_twy

F = t_we : k _twy

Współczynnik filtracji jest także równy stosunkowi składowej podstawowej napięcia zmiennego na wejściu i wyjściu .

Rolę wstępnego obwodu filtrującego spełnia kondensator C ( wraz z rezystancją R₀ ) bądź dławik L . Również filtry o bardzo złożonej strukturze obciążają układ prostowniczy , są bowiem przyłączone wprost do jego wyjścia .O rodzaju tego obciążenia decyduje pierwszy element tego filtru , którym może być dławik L lub kondensator C.W pierwszym przypadku układ zachowuje śię tak jak przy obciążeniu indukcyjnym , czyli można zachować ciągłość przepływu prądu .Drugi przypadek odpowiada obciążeniu pojemnościowemu ,charakteryzującemu się przepływem impulsów prądu oraz kolejnym ładowaniem rozładowaniem kondensatora . Filtry z wejściem pojemnościowym stosuje się w układach małych mocy , a filtry z wejściem indukcyjnym ― w układach­­ dużych mocy .

a) L _f b) R _f

C C R₀ C C R₀

L=L _f

Schemat podstawowego filtru prostowniczego :

C R₀ a);b) z wejściem pojemnościowym ;c) z wejściem

indukcyjnym

Schematy trzech podstawowych układów filtrów prostowniczych przedstawiono na rysunkach. Pierwsze dwa stanowią obciążenie pojemnościowe ( kondensator C ), trzeci ― obciążenie indukcyjne ( dławik L ). Współczynnik filtracji :

― dla filtru L_f C_f ( rys. a ,c)

F ≈ m² ω² L_f C_f -1

― dla filtru R_f C_f ( rys. b )

F ≈ √(1+(m ω C_f R'_f )²)

Gdzie R'_f = R_f║R₀

Wzory wskazują że filtracja układu L_f C_f jest lepsza niż układu R_f C_f . Ponadto w filtrze R_f C_f występuje strata napięcia stałego , co w praktyce powoduje , że obwody takie stosuje się tylko przy małych wartościach prądu obciążenia . Filtracja jest tym skuteczniejsza im większa jest pulsacja podstawowa tętnień mω, a więc w układach wielofazowych .

Jeżeli skuteczność pojedynczego filtru jest zbyt mała , to polepszenie filtracji uzyskuje się budując filtr wielostopniowy , a więc złożony z kilku kaskadowo połączonych ogniw.

Gdy poszczególne ogniwa mają współczynniki filtracji F1 ,F2 ,..., wówczas wypadkowy współczynnik filtracji

F ≈ F1 F2...

Najczęściej wszystkie ogniwa filtru są jednakowe ( F₁=F₂=...=F_n ) i wtedy

F ≈ (F1)ⁿ

Przy czym n jest liczbą ogniw.

Filtr LC Filtr RC

U_os

Filtr C Bez filtru

I _{os kr} I_os

Charakterystyki wyjściowe układu prostowniczego.

Zastosowanie filtru wpływa w istotny sposób na charakterystykę wyjściową U_os = f( I_os )

całego układu prostowniczego oraz na stany nieustalone w układzie ,powstające na przykład podczas włączania lub wyłączania .Przykładowo , w skutek rezonansowego charakteru obwodu LC, przy jego dużej dobroci mogą powstać znaczne oscylacje prądu lub napięcia.

---