Дроссели в накопителях энергии, особенности применения и расчета.

Дроссель – это катушки индуктивности, обладающие высоким сопротивлением переменному току и малым сопротивлением постоянному. Дроссели включаются последовательно с нагрузкой для ограничения переменного тока в цепи, они часто применяются в цепях питания радиотехнических устройств в качестве фильтрующего элемента, а также в качестве балласта для включения разрядных ламп в сеть переменного напряжения. Для сетей питания с частотами 50-60 Гц выполняются на сердечниках из трансформаторной стали. На более высоких частотах также применяются сердечники из пермаллоя или феррита. Особая разновидность дросселей — помехоподавляющие ферритовые бочонки (бусины или кольца), нанизанные на отдельные провода или группы проводов (кабели) для подавления синфазных высокочастотных помех.

Накопительные дроссели применяются в однотактных или двухтактных прямоходовых DC/DC-конверторах и AC/DC-преобразователях с гальванической развязкой, в понижающих, повышающих и полярноинвертирующих DC/DC-конверторах без гальванической развязки, в AC/DC – преобразователях с корректором коэффициента мощности

Расчет:

9. Сетевой фильтр, схема, особенности применения и расчета.

Сетевой фильтр предназначен для защиты цепей электропитания компьютеров, периферии и другой электронной аппаратуры от импульсных перенапряжений и выбросов тока, возникающих в результате коммутации и работы промышленного оборудования; высокочастотных помех, распространяющихся по сетям электропитания; импульсных перенапряжений, возникающих в результате грозовых разрядов.

Рисунок1. Упрощенная схема симметричного фильтра.

Во времена промышленной революции в России дальновидные энергетики решили повысить мощность передаваемую по сетям, не меняя сами сети. Считалось это особенно важно для России, где на ее просторах применялись длинные линии питания потребителей. Поступили просто, выбрали схему включения на источнике электоэнергии (трансформатор, генератор) схему "ЗВЕЗДА" (Рис. 2). Это позволило при питании по трем линиям фаза - ноль (A-0, B-0, C-0) использовать напряжение 220 вольт (3х220 вольт) (передаваемые к потребителю по несимметричным линиям), а для 3х фазных потребителей по фазам A, B, C 3х380 вольт (симметричная схема), при тех же токах, но больших мощностях. Передача мощности по сетям от распределительного устройства к конечным потребителям осуществляется на напряжении 380 вольт, что дает возможность при том же сечении провода передавать по сетям большую мощность по сравнению с европейским стандартом.

Рисунок 2.

Необходимость применения фильтра вызвана тем, что в современной радиоаппаратуре довольно часто используются импульсные источники питания (они есть в любом телевизоре, видеомагнитофоне, компьютере и многих других устройствах), которые не только сами являются источником сетевых помех, но и значительно быстрее реагируют на внешнюю кратковременную перегрузку, чем выполненные на низкочастотном сетевом трансформаторе.

10. Выходной фильтр подавления пульсаций, схема, особенности применения и расчета.

Сглаживающий фильтр – устройство для сглаживания пульсаций после выпрямления переменного тока. Простейшим сглаживающим фильтром является электролитический конденсатор большой ёмкости, включённый параллельно нагрузке. Нередко параллельно электролитическому конденсатору устанавливается плёночный (или керамический) ёмкостью в доли или единицы микрофарада для устранения высокочастотных помех.

В любой схеме выпрямления на выходе выпрямленное напряжение помимо постоянной составляющей содержит переменную, называемую пульсацией напряжения. Пульсация напряжения столь значительна, что непосредственно питание нагрузки от выпрямителя возможно относительно редко (при зарядке аккумуляторных батарей, для питания цепей сигнализации, электродвигателей и т. д.) — там, где приёмник энергии не чувствителен к переменной составляющей выпрямленного напряжения. Пульсация напряжения резко ухудшает, а чаще вообще нарушает работу радиоэлектронных устройств. Для уменьшения переменной составляющей выпрямленного напряжения, то есть для ослабления пульсации, между выпрямителем и нагрузкой устанавливается сглаживающий фильтр, который обычно состоит из реактивных сопротивлений (то есть тех, которые включают в себя индуктивность и ёмкость). Данный фильтр действует как фильтр нижних частот, обрезая лишние гармоники.

Переменная составляющая выпрямленного напряжения в общем случае представляет собой совокупность ряда гармоник с различными амплитудами, сдвинутых по отношению к первой на разные углы. При этом первая гармоника имеет амплитуду, во много раз превосходящую амплитуды высших гармоник. В зависимости от назначения аппаратуры предъявляют различные требования к величине и характеру пульсации выпрямленного напряжения. Чаще всего для радиотехнической аппаратуры качество сглаживания характеризуется величиной максимально допустимой амплитуды переменной составляющей. В этом случае фильтры рассчитывают на максимальное подавление основной гармоники.

Индуктивный сглаживающий фильтр:

Индуктивный фильтр состоит из дросселя, включенного последовательно с нагрузкой. Под дросселем подразумевается обычная катушка, характеризующаяся определённой индуктивностью[5]. Сглаживающее действие такого фильтра основано на возникновении в дросселе ЭДС самоиндукции, препятствующей изменению выпрямленного тока. Дроссель выбирается так, чтобы индуктивное сопротивление его обмотки было больше сопротивления нагрузки . При выполнении этого условия большая часть переменной, составляющей падает на обмотке дросселя. На сопротивлении нагрузки выделяется в основном постоянная составляющая выпрямленного напряжения и переменная составляющая, величина которой намного меньше переменной составляющей напряжения, падающего на обмотке дросселя.

Коэффициент сглаживания такого фильтра равен

RC-фильтр

В выпрямителях малой мощности в некоторых случаях применяют фильтры, в состав которого входит активное сопротивление и ёмкость. В таком фильтре относительно велико падение напряжения и потери энергии на резисторе R, но габариты и стоимость такого фильтра меньше, чем индуктивно-ёмкостного. Коэффициент сглаживания такого фильтра будет равен:

Значение сопротивления фильтра R определяется исходя из оптимальной величины его коэффициента полезного действия. Оптимальное значение КПД лежит в пределах от 0,6 до 0,8. Расчёт П-образного активно-ёмкостного фильтра производится так, как и в случае П-образного LC-фильтра, путём разделения этого фильтра на ёмкостной и Г-образный RC-фильтры.