FILTR INDUKCYJNY
Filtr indukcyjny jest dużo rzadziej stosowany w układach
prostowniczych małej mocy niż filtr pojemnościowy. Wykonywanie specjalnego dławika, którego gabaryty są znaczne, jest kłopotliwe. W wielu rozwiązaniach ( zwłaszcza w
energoelektronice) układy z indukcyjnością są jednak nie zastąpione. Działanie filtru indukcyjnego opiera się na magazynowaniu energii w
polu magnetycznym, gdy
prąd narasta i oddawaniu energii, gdy prąd maleje.
Już z tej prostej zasady wynika, że dławik przeciwdziała
zmianom prądu i stara się utrzymać jego wartość na stałym
poziomie..W układzie jednopołówkowym prąd płynący w
obwodzie jest. Funkcją będącą rozwiązaniem równania
różniczkowego
Znając przebieg
prądu można drogą różniczkowania graficznego
wykreślić kreślić przebieg napięcia na indukcyjności
. Jak widać z wykresu w przedziale czasu od zera do
punktu A transformator do starcza energii, gdyż Utr > O i - itr – i=iL > O. Część tej energii
jest magazynowana w polu magnetycznym dławika, pozostała część wydziela się w
rezystancji obciążania R0. W przedziale czasu odpowiadającym punktom
A-B bilans energetyczny zmienia się 'Dławik zaczyna oddawać energię do
obciążenia podobnie jak transformator. Wreszcie w przedziale czasu począwszy od
punktu B Jedynym "dostarczycielem" energii staje się dławik. Jego
energia jest częściowo rozpraszana w rezystorze obciążenia, częściowo zaś
zwracana przez transformator do sieci, gdyż itr > O; utr < O Ptr < 0.
Układy prostowania jednopołówkowego nie są praktycznie stosowane
ze względu na bardzo dużą amplitudę tętnień (napięcie wyjściowe spada do zera). W
układzie dwupołówkowym nie występuje proces zaniku prądu do zera, gdyż wcześniej rozpoczyna się proces przewodzenia drugiej diody) Im większa jest wartość ilorazu ,
tym bardziej płaski kształt prądu:
tym dłuższy jest czas jego przepływu.
Napięcie wyjściowe ma wówczas mniejszą amplitudę tętnień. Aby wyzna wartość współczynnika
tętnień dla układu dwupołówkowego z filtrem
indukcyjnym skorzystajmy z zależności podanej na rys.(
powyżej). Prąd, jaki popłynie w obwodzie, przy upraszczającym uwzględnieniu
jedynie drugiej harmonicznej, (wyższe harmoniczne
mają niewielki wpływ) będzie
miał postać
|
Układ prostownika
jednopołówkowego z filtrem indukcyjnym
a) schemat
b) przebiegi napięć
i prądów
c) przebiegi napięć
na elementach obwodu
a) schemat
b) przebiegi
napięcia wyjściowego u oraz prądów diod iD
gdzie
Wartość skuteczna składowej zmiennej
wyniesie zatem:
a zgodnie z definicją
w większości przypadków
praktycznych stosunek jest duży, a wówczas wyrażenie powyższe można uprościć do
postaci
Wyrażenie to wskazuje, ze
filtracja poprawia się wraz ze zmniejszeniem się rezystancji obciążenia (
odwrotnie niż w filtrze pojemnościowym. W filtrach indukcyjnych nie występuje
groźba dużych wartości prądów w momencie włączenia IDWŁ oraz
maksymalnych prądów okresowych IDW . Jest to wynikiem obecności
indukcyjności w obwodzie, która nie dopuszcza do gwałtownych zmian prądów .
diody pracują tutaj w warunkach dużo bardziej korzystnych niż miało to miejsce w filtrze pojemnościowym