Каскадное соединение фильтров. Определение оптимального числа звеньев

Различные потребители выпрямленного тока неодинаково чувствительны к его пульсациям. Для раздельного и поэтапного сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения с учетом различия требований, предъявляемых отдельными потребителями к качеству процесса выпрямления, в выпрямительных устройствах используются многозвенные сглаживающие фильтры. На рис. 5.5 изображена принципиальная схема трехзвенного сглаживающего фильтра.

Первым звеном служит Г-образный LC-фильтр, состоящий из катушки с индуктивностью L₁ и конденсатора с емкостью С₁. Его действие характеризуется коэффициентом сглаживания пульсаций К_с.п.1=[(mw)²L₁C₁-1]. Дополнительное подавление переменной составляющей выпрямленного напряжения после первого звена осуществляется также Г-образным LC-фильтром, катушка которого имеет индуктивность L₂, а конденсатор – емкость С₂. Коэффициент сглаживания пульсаций этого фильтра К_с.п.2=(mw)²L₂C₂-1. Через обмотку катушки второго фильтрующего звена протекает меньший постоянный ток, чем через обмотку катушки первого звена, так как часть выпрямленного тока ответвляется к потребителю R_п1. Вторая катушка работает с меньшим подмагничиванием, а поэтому имеет меньшие габариты, чем первая.

Если первые два звена сглаживающего фильтра еще недостаточно подавляют переменную составляющую выпрямленного напряжения, то используется третье звено в виде Г-образного LC-фильтра, для которого коэффициент сглаживания пульсаций К_с.п.2=mwC₃R_ф. Выходное сопротивление каждого из звеньев сглаживающего фильтра определяется емкостью соответствующего конденсатора: R_вых1 1/mwC₁; R_вых2 1/mwC₂ и R_вых3 1/mwC₃ Выходное сопротивление звена всегда меньше входного сопротивления следующего за ним звена, которое равно либо сопротивлению катушки mwL, либо сопротивлению резистора R_ф.

Поэтому можно пренебречь влиянием всех последующих звеньев на работу предшествующих и определить коэффициент сглаживания пульсаций для многозвенного фильтра как произведение коэффициентов сглаживания пульсаций каждого из n звеньев в отдельности: