16 Переходные процессы в источниках
электропитания. Природа и характер
процессов в схемах с L-C фильтрами. Фильтр используется при большой мощности нагрузки. К
достоинствам
фильтра относится: малые габаритные размеры, малая зависимость коэффициента
сглаживания от изменений тока нагрузки (различный характер зависимости S от Iн для реактивных элементов взаимно компенсирует
влияние). Недостатки : высокий уровень перенапряжения, возникающего во время
переходного процесса и большое время его установления. На рисунке представлена
графическая зависимость переходного процесса при включении источника питания:
При включении выпрямителя или при коммутации
нагрузки возникают переходные процессы, которые имеют колебательный характер.
Возникновение переходных процессов связано с изменением во времени запасов
электромагнитной энергии, накапливаемой в таких энергоемких элементах, как
катушки индуктивности () и конденсаторы фильтра (). При или разряд
индуктивности или
конденсатора фильтра происходит за некоторый
интервал времени (), который определяет
время переходного процесса. Протекание переходного процесса в выпрямителе,
имеющем сглаживающий фильтр, зависит от величины индуктивностей катушек и
емкостей конденсаторов, а также от характера нагрузки.
Переходный процесс при
включении выпрямителя начинается в момент замыкания ключа S. Так как iL(0) и UC(0) равны нулю.
При
проектировании сглаживающего фильтра на заданный коэффициент пульсации определяют требуемое произведение Lф×Cф. Для
обеспечения непрерывного протекания тока дросселя по расчетному значению
произведения сначала выбирают дроссель.
·
Конденсатор
выбирается меньше, чтобы не был выражен импульсный режим работы выпрямителя,
поэтому Lдр.
увеличивают в (2…4) раза, что уменьшает к.п.д. устройства. Конденсатор выбирают
из справочной литературы
Если
x=1, то переходный процесс приближается к апериодическому, при этом уменьшается уровень переменной
составляющей на выходе фильтра. Для получения высокого значения S необходимо уменьшить x,
что приведет к увеличению длительности
переходного процесса в системе. При расчете фильтра проводят оптимизацию для
удовлетворения высоких показателей качества для стационарных и динамических
режимов работы устройств.
Рассмотрим
переходный процесс при “сбросе” и “набросе” тока нагрузки
(смотрите ниже рисунок). При “сбросе” тока нагрузки возникает
перенапряжение, которое может привести к выходу из строя аппаратуры, поэтому
при расчете LC-фильтра, необходимо учитывать
режим работы на импульсную нагрузку.