Simító szűrő

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. április 23-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 8 szerkesztést igényelnek .

Simító szűrő - a váltóáram egyenirányítása utáni hullámok kisimítására szolgáló eszköz .

A legegyszerűbb simítószűrő egy nagy kapacitású elektrolit kondenzátor , amely párhuzamosan van kapcsolva a terheléssel. Gyakran előfordul, hogy egy kis parazita soros induktivitású, mikrofaradok töredékeinek vagy egységeinek kapacitásával rendelkező film- (vagy kerámia) kondenzátort egy elektrolit kondenzátorral párhuzamosan szerelik fel a nagyfrekvenciás és impulzuszaj kiküszöbölésére (maga az elektrolitkondenzátor rosszul szűri a nagy- nagy parazita induktivitás miatti frekvenciazaj ) [1] [2] .

Általános információk

Bármelyik egyenirányító áramkörben a kimeneten az egyenirányított feszültség az állandó komponensen kívül tartalmaz egy változót, amelyet feszültséghullámozásnak neveznek [3] . A feszültség hullámossága olyan jelentős, hogy viszonylag ritka a terhelés közvetlen táplálása az egyenirányítóról (akkumulátorok töltésekor, riasztó áramkörök, villanymotorok táplálására stb.) - ahol az energiavevő nem érzékeny az egyenirányított változó komponensére. feszültség. A feszültség hullámzása élesen romlik, és gyakrabban megzavarja az elektronikus eszközök működését. Az egyenirányított feszültség változó komponensének csökkentése, azaz a hullámosság csökkentése érdekében az egyenirányító és a terhelés közé egy simítószűrőt kell beépíteni, amely általában reaktanciákból áll (vagyis azokból, amelyek tartalmazzák az induktivitást és a kapacitást ). Egy ilyen szűrő aluláteresztő szűrőként működik [4] [5] , levágva a magasabb harmonikusokat .

Az egyenirányított feszültség változó összetevője általános esetben számos, különböző amplitúdójú harmonikus gyűjteménye, amelyek az elsőhöz képest különböző szögekben eltolódnak (lásd Fourier sorozat ) . Ebben az esetben az első harmonikus amplitúdója sokszorosa a magasabb harmonikusok amplitúdójának. A berendezés rendeltetésétől függően eltérő követelmények vonatkoznak az egyenirányított feszültséghullám nagyságára és jellegére. Leggyakrabban rádióberendezéseknél a simítás minőségét a változó komponens maximális megengedett amplitúdójának értéke jellemzi. Ebben az esetben a szűrők az alapharmonikus maximális elnyomására támaszkodnak.

Pszofometrikus interferenciafaktor

A tápáramköröktől a telefoncsatornákig terjedő interferencia értékelésekor nemcsak egy adott harmonikus feszültségamplitúdóját kell figyelembe venni , hanem egy olyan paramétert is, mint a frekvencia . Ez azzal magyarázható, hogy a mikrofonáramkörök és az emberi fül eltérő érzékenységgel reagál a különböző frekvenciájú rezgésekre, még akkor is, ha azok amplitúdója azonos. Ezzel kapcsolatban bevezetik a psofometrikus zajtényező [6] fogalmát , amely a frekvenciától függ, és amelynek értékét kísérletileg határozzák meg, figyelembe véve a mikrofont és az emberi fület. $a_{k}$

A psofometrikus hullámfeszültség effektív értéke az egyenirányító kimenetén: $U$

U={\sqrt {0,5[(U_{01m}\cdot a_{1})^{2}+(U_{02m}\cdot a_{2})^{2}+... +(U_{0km}\cdot a_{k})^{2}]}},

hol vannak a megfelelő harmonikusok psofometriai együtthatói;

{\displaystyle a_{1}...,a_{k))

{\displaystyle U_{1}...,U_{k))

az egyenirányított feszültség megfelelő harmonikusainak amplitúdói.

Simító faktor

A simító szűrők fő paramétere a simítási tényező, amely a bemeneti hullámossági tényező és a kimeneti hullámossági tényező aránya, azaz terhelésnél: $(K_{{Bx}})$ $(K_{H}),$

K_{{C}}=K_{{Bx}}/K_{{Ha}}=

(U_{01m}/U_{0})/(U_{H1m}/U_{H}),

ahol a szűrő bemenetén és kimenetén lévő feszültségek első harmonikusának amplitúdói vannak;

U_{01m},\ U_{H1m}

U_{0},\ U_{H}

a szűrő bemeneti és kimeneti feszültségeinek állandó összetevői.

Simító szűrők típusai

Induktív simító szűrő

Az induktív szűrő a terheléssel sorba kapcsolt fojtóból áll. Egy ilyen szűrő simító hatása az induktor EMF önindukcióján alapul , ami megakadályozza az egyenirányított áram változását. Az induktivitás úgy van megválasztva, hogy tekercsének ( ) induktív ellenállása nagyobb legyen, mint a terhelési ellenállás , ennek a feltételnek a teljesülésekor a változó komponensek nagy része az induktor tekercsére esik. A terhelési ellenálláson elsősorban az egyenirányított feszültség állandó összetevője és egy váltakozó komponens található, amelyek értéke jóval kisebb, mint az induktor tekercsére eső feszültség változó összetevője. $X_{L}=m\omega _{c}L$ $R_{H}.$ $U_{{0}}$

Egy ilyen szűrő simítási együtthatója egyenlő:

K_{C}={\frac {\sqrt {R_{H}^{2}+(m\omega _{c}L)^{2))}{R_{H))},

hol van a terhelési ellenállás;

R_{{H}}

L

- az induktor tekercsének induktivitása;

\omega_{c}

a szögfrekvencia ;

m

- az egyenirányító áramkörtől függő együttható, amely megmutatja, hogy az egyenirányított feszültség alapharmonikusának frekvenciája hányszor nagyobb, mint a hálózati áram frekvenciája.

Kapacitív simító szűrő

A kapacitív szűrőt általában nem külön-külön, hanem egy egyenirányítóval együtt elemzik . Simító hatása a kondenzátor elektrosztatikus mezőjében elektromos energia felhalmozódásán és az egyenirányító szelepeken keresztüli áram hiányában történő kisülésén alapul, amikor az egyenirányító kimenetének pillanatnyi feszültsége alacsonyabb, mint a kondenzátoron áthaladó feszültség. a terhelési ellenállás . A kondenzátor reaktanciája : ${\megjelenítési stílus (R)}$

X_{C}=1/(\omega \cdot C),

hol van a kondenzátor kapacitása.

C

Egy ilyen szűrő simítási együtthatója a következő lesz:

K_{C}={\frac {K_{1}}{K_{2}}}={\frac {\left({\frac {2}{m^{2}-1}}\right )}{\left({\frac {H}{rC}}\jobbra)))),

ahol a hullámossági tényező az egyenirányító bemenetén kondenzátor hiányában;

K_1

K_{2}

- hullámossági együttható az egyenirányító kimenetén kondenzátor jelenlétében.

Növekedéssel az induktív szűrő simítási együtthatója nő , a kapacitívé csökken. Ezért előnyös egy kapacitív szűrőt használni egyfázisú egyenirányításakor [7] és induktív szűrőt többfázisú áramok egyenirányításakor . $m$

Növekedéssel a kapacitív szűrő simító hatása nő, az induktívé csökken . Ezért előnyös egy kapacitív szűrő használata kis terhelési áramoknál, és egy induktív szűrő használata nagy terhelési áramoknál . $R_{{H}}$

LC szűrő

A legszélesebb körben az L-alakú induktív-kapacitív szűrőt használják. A hullámosság ilyen szűrővel történő kiegyenlítéséhez szükséges, hogy a kondenzátor kapacitása a hullámossági spektrum alacsonyabb frekvenciájához sokkal kisebb legyen, mint a terhelési ellenállás, és sokkal kisebb, mint az induktor induktív ellenállása az első harmonikushoz.

Ha ezek a feltételek teljesülnek, figyelmen kívül hagyva az induktor aktív ellenállását, egy ilyen L alakú szűrő simítási együtthatója egyenlő lesz:

K_{c}=m^{2}\omega _{c}^{2}LC-1.

Mivel a szűrő sajátfrekvenciája, akkor $1/{\sqrt {LC}}=\omega _{0}$

K_{c}=(m\omega _{c}/\omega _{0})^{2}-1.

A választás egyik fő feltétele a szűrő induktív válaszának biztosítása. Ez a reakció szükséges az egyenirányító külső jellemzőinek nagyobb stabilitásához, valamint olyan esetekben, amikor germánium, szilícium [8] vagy gázkisülési szelepeket használnak az egyenirányítókban . $L$ $C$

Az induktív impedancia biztosításához teljesíteni kell az egyenlőtlenséget:

L>2R_{H}/(m^{2}-1)m\omega _{c}.

A szűrő tervezésekor biztosítani kell az induktor és a kondenzátor reaktanciáinak olyan arányát is, amelynél az egyenirányított feszültség hullámzási frekvenciáján és a terhelési áram változásának frekvenciáján rezonancia ne fordulhasson elő.

Az U-alakú szűrő egy kétrészes szűrőként ábrázolható, amely egy kapacitív kapacitív szűrőből és egy L-alakú szűrőből áll, és . $LC$ $C_{{0}}$ $L$ $C_{1}$

Egy ilyen szűrő simítási együtthatója egyenlő lesz:

K_{{c}}=

{2rC_{{0}} \over (m^{2}-1)H}

(m^{2}\omega _{c}^{2}LC_{1}-1).

Az U alakú szűrőben a simítási együttható akkor éri el maximális értékét, ha a kapacitások egyenlőek $C_{1}=C_{0}.$

Ha nagy simítási együtthatót kell biztosítani, akkor célszerű többlinkes szűrőt használni, amely két vagy több egylinkes szűrőből áll. Egy ilyen szűrő simítási együtthatója egyenlő lesz:

K_{c}=

K_{c1}\cdot K_{c2}\cdot K_{c3}\cdot ...\cdot K_{cn},

vagyis a teljes simítási együttható egyenlő lesz az összes sorba kapcsolt szűrő simítási együtthatóinak szorzatával.

Ha minden szűrőlink azonos elemekből ( és ) áll, ami gyakorlatilag a legcélravezetőbb, akkor: ${\displaystyle C_{1}=C_{2}=\cdot =C_{n))$ ${\displaystyle L_{1}=L_{2}=\cdot =L_{n))$

{\displaystyle K_{c1}=K_{c2}=\cdot =K_{cn))

és

K_{c}=K_{zv}^{n}=(m\omega _{c})^{2n}(L_{zv}C_{zv})^{n},

ahol az egyes kapcsolatok simítási együtthatója;

K_{{zv}}

C_{{zv}}

, - az egyes kapcsolatok induktivitása és kapacitása;

L_{{zv}}

n

- linkek száma.

RC szűrő

Kis teljesítményű egyenirányítókban bizonyos esetekben szűrőket használnak, amelyek aktív ellenállást és kapacitást tartalmaznak. Egy ilyen szűrőben a feszültségesés és az energiaveszteség az ellenálláson viszonylag nagy , de egy ilyen szűrő mérete és költsége kisebb, mint az induktív-kapacitívé. Egy ilyen szűrő simítási együtthatója egyenlő lesz: $R$

K_{{c}}=

mw_{{c}}CR

R_{H} \over R_{H}+R.

A szűrő ellenállását a hatékonyságának optimális értéke alapján határozzuk meg. Az optimális hatásfok a 0,6 és 0,8 közötti tartományban van. $R$

Az U alakú aktív-kapacitív szűrő számítása ugyanúgy történik, mint az U alakú LC szűrő esetében, úgy, hogy ezt a szűrőt kapacitív és L alakú RC szűrőkre osztjuk.

Smoothing Reactor

Statikus elektromágneses eszköz, amelyet arra terveztek, hogy az induktivitását elektromos áramkörben használja fel az egyenirányított áram magasabb harmonikusainak (hullámainak) csökkentésére. Egyenáramú vontatási alállomásokon , váltakozó áramú elektromos járműveken (villamos mozdonyok, villamos vonatok) használják. A simítóreaktor általában sorba van kötve az egyenirányítóval, így a teljes terhelő áram átfolyik rajta.

Jegyzetek

↑ Sazhnev A. M., Rogulina L. G. Rádióelektronikai rendszerek elektromos átalakító eszközei: tankönyv. juttatás. / 3.5 Simító szűrők. / Novoszibirszk, 2011. - 220 p., UDC 621.314.2 (075.8) С147
↑ Zhdankin V. Az elektromágneses interferencia elnyomása az egyenfeszültség-átalakítók bemeneti áramköreiben. . Letöltve: 2020. november 29. Az eredetiből archiválva : 2017. augusztus 5.. (határozatlan)
↑ A hullámfeszültség hatása a kimeneti feszültségre . Letöltve: 2012. május 31. Az eredetiből archiválva : 2011. július 19. (határozatlan)
↑ Sedra, Adel; Smith, Kenneth C. Microelectronic Circuits, 3 kiadás (határozatlan idejű) . — Saunders College Kiadó, 1991. - S. 60 . — ISBN 0-03-051648-X .
↑ A Windows elsajátítása: A rekonstrukció javítása . Letöltve: 2012. május 30. Az eredetiből archiválva : 2017. szeptember 22.. (határozatlan)
↑ Pszofometrikus zajtényező . Letöltve: 2012. május 31. Az eredetiből archiválva : 2018. április 3. (határozatlan)
↑ Váltakozó egyfázisú áram . Hozzáférés dátuma: 2012. május 31. Az eredetiből archiválva : 2012. június 7. (határozatlan)
↑ Germánium és szilícium diódák

Irodalom

Kitaev V. E., Bokunyaev A. A., Kolkanov M. F. Kommunikációs eszközök tápellátása. - M . : "Kommunikáció" , 1975. - S. 328.

Bushuev V. M., Deminsky V. A., Zakharov L. F. Eszközök és távközlési rendszerek tápellátása. - M . : "Kommunikáció" , 2009. - S. 383.

Raymond Mack. Kapcsoló tápegységek . - M . : Dodeka XXI Kiadó, 2008. - S. 272 .

Mitrofanov A. V., Shchegolev A. I. Másodlagos tápegység impulzusforrásai a háztartási rádióberendezésekben. - M . : Rádió és Kommunikáció , 1985. - S. 37.

Veresov GP Háztartási rádióelektronikai berendezések tápellátása . - M . : Rádió és kommunikáció, 1983. - 128 p. — 60.000 példány. Archiválva : 2009. július 27. a Wayback Machine -nél

Kostikov V. G., Parfyonov E. M., Shakhnov V. A. Tápforrások elektronikus eszközökhöz. Áramkör és tervezés: Tankönyv középiskolák számára. - 2. - M . : Forródrót - Telecom, 2001. - 344 p. - 3000 példányban. — ISBN 5-93517-052-3 .

Lásd még

Linkek

Hasznos cikkek

RC szűrők online számítása (LPF és HPF)
"Tranzisztorsimító szűrők" (orosz)
"Egyenirányítók" (orosz)
"Kisimító szűrők" (orosz)
"Multi-link filters" (orosz)
"L-alakú szűrők" (orosz)
"LC szűrő "
"RC szűrő "
"Ventil" (orosz)
"Induktivitás" (orosz)
"kondenzátor" (orosz)
"lineáris szűrő "
"RL szűrő "
"RLC szűrő "
"Többfázisú áramok" (orosz)
Hatékonyság - cikk a Great Soviet Encyclopedia- ból . (Orosz)
impedancia_ _
A szűrők fő jellemzői és paraméterei (orosz)
Aluláteresztő szűrő
Aluláteresztő szűrő (orosz)

Videó

"Tranzisztor simító szűrő", CHIP AND DIP (orosz)

Jegyzetek

Az összes simítószűrőt a terhelési teljesítménytől függően alkalmazzák