Como reduzir a ondulação de tensão retificada

A tensão recebida pelos retificadores não é constante, mas pulsante. Consiste em componentes constantes e variáveis. Quanto maior a componente variável em relação à constante, maior a perturbação e pior a qualidade da tensão retificada.

A componente variável é formada por harmônicos. As frequências harmônicas são definidas pela igualdade

f (n) =kmf,

onde k é o número harmônico, k = 1, 2, 3,…, m é o número de pulsos da tensão retificada, f é a frequência da tensão de rede.

A qualidade do coeficiente de ondulação da tensão retificada p é avaliada, a qual depende do valor médio da tensão retificada e da amplitude do harmônico fundamental na carga.

A ordem das componentes harmônicas n = km contidas na curva de tensão retificada depende apenas do número de pulsos e não depende da especificação circuitos retificadores... Os harmônicos dos números mais baixos têm a maior amplitude.

O valor efetivo da tensão do componente harmônico da ordem de n depende do valor médio da tensão retificada Ud de um retificador não regulado ideal:

Em circuitos reais, a passagem de corrente de um diodo para outro ocorre dentro de um determinado período de tempo finito, medido em frações período de tensão alternada e chamado de ângulo de comutação... A presença de ângulos de comutação aumenta muito a amplitude dos harmônicos. Como resultado, você aumenta a excitação das ondas retificadas.

O componente CA da tensão retificada, que consiste em harmônicos de baixa e alta frequência, cria uma corrente CA na carga que interfere em outros dispositivos eletrônicos.

Para reduzir a ondulação da tensão retificada entre os terminais de saída do retificador e a carga, inclua um filtro de suavização, que reduz significativamente a ondulação da tensão retificada suprimindo os harmônicos.

Os principais elementos dos filtros de suavização são indutores (aceleradores) e capacitores, e em baixas potências e transistores.

A operação de filtros passivos (sem transistores e outros amplificadores) é baseada na dependência da frequência do valor da resistência dos elementos reativos (indutor e capacitor). Resistência do indutor Xl e capacitor X° C: Xl = 2πfL, X° C = 1 / 2πfC,

onde f é a frequência da corrente que flui através do elemento reativo, L é a indutância da bobina, C é a capacitância do capacitor.

Das fórmulas para a resistência dos elementos reativos, segue-se que, com o aumento da frequência da corrente, a resistência da bobina indutância (choke) aumenta e o capacitor diminui. Para corrente contínua, a resistência do capacitor é infinita e o indutor é zero.

Esse recurso permite que o indutor passe livremente pelo componente CC da corrente retificada e atrase os harmônicos.Além disso, quanto maior o número harmônico (maior sua frequência), mais efetivamente ele desacelera. Pelo contrário, o capacitor bloqueia completamente o componente DC da corrente e passa harmônicos.

O principal parâmetro que caracteriza a eficácia do filtro é o coeficiente de suavização (filtragem)

q = p1 / p2,

onde p1 é o fator de ondulação da saída do retificador em um circuito sem filtro, p2 é o fator de ondulação da saída do filtro.

Na prática, são usados ​​filtros passivos em forma de L, em forma de U e ressonantes. Os mais amplamente utilizados são em forma de L e em forma de U, cujos diagramas são mostrados na Figura 1

Figura 1. Esquemas de suavização passiva de filtros em forma de L (a) e em forma de U (b) para reduzir a ondulação de tensão retificada

Os dados iniciais para calcular a indutância da bobina do filtro L e a capacitância do capacitor do filtro C são o fator de ondulação do retificador, a variante do circuito e o fator de ondulação necessário da saída do filtro.

O cálculo dos parâmetros do filtro começa com a determinação do coeficiente de suavização. Então você precisa escolher aleatoriamente o circuito do filtro e a capacitância do capacitor nele. A capacitância do capacitor do filtro é selecionada na faixa de capacitância fornecida abaixo.

Na prática, são utilizados capacitores com as seguintes capacidades: 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 4000 uF. Recomenda-se usar valores de capacitância menores desta série em altas tensões de operação e grandes capacitâncias em baixas tensões.

A indutância de estrangulamento no circuito de filtro em forma de L pode ser determinada a partir da expressão aproximada

para um esquema em forma de U -

Nas fórmulas, a capacitância é substituída em microfarads, e o resultado é obtido em henries.

Filtragem de tensão de ondulação retificada por tensão