Електричні фільтри

Промислові джерела енергії забезпечують практично синусоїдальні криві зміни напруги. Разом з тим в ряді випадків змінні струми і напруги, будучи періодичними, різко відрізняються від гармонійних.

Електричні фільтри можуть застосовуватися для згладжування пульсацій напруги випрямлячів, демодуляторів, які перетворять модульовані по амплітуді коливання високої частоти в відносно повільні зміни напруги сигналу, і в інших подібних пристроях.

У самому простому випадку можна обмежитися включенням послідовно з навантаженням котушки індуктивності, опір якої збільшується зі зростанням порядку гармонійної і порівняно невелика для низькочастотних коливань, і тим більше для постійної складової. Більш ефективним є застосування П-образних, Т-образних і Г-образних фільтрів.

На рис. 1 показана схема простого Г-образного фільтра з котушкою індуктивності L і конденсатором С, включеними між приймачем Rпр і випрямлячем В. Змінні струми всіх частот зустрічають значний опір котушки індуктивності, а включений паралельно конденсатор пропускає по паралельної гілки залишкові струми високих частот. Завдяки цьому значно зменшуються пульсації напруги на навантаженні R пр. Можуть застосовуватися і фільтри, що складаються з двох і більше подібних ланок. Іноді використовуються спрощені фільтри з резисторами замість котушок індуктивності.

Більш досконалими є резонансні фільтри, в яких використовуються явища резонансу. При послідовному з’єднанні котушки індуктивності і конденсатора, коли fωL = 1 / (кωС), ланцюг матиме найбільшу провідність (активну) при частоті fω і досить високі провідності в смузі частот, близьких до резонансної. Така ланцюг є простим смуговим фільтром. При паралельному з’єднанні котушки індуктивності і конденсатора такий ланцюг матиме найменшу провідність при резонансній частоті і відносно малі провідності в смузі частот, близьких до резонансної. Такий фільтр є загороджувальним для деякої смуги частот.

Для поліпшення характеристики простого смугового фільтра можна застосовувати схему (рис. 2), в якій паралельно приймачу включені паралельно один одному котушка індуктивності і конденсатор. Така ланцюг налаштована також в резонанс на частоту кіз і представляє дуже великий опір для струмів обраної смуги частот і значно менший опір – для струмів інших частот.

Подібний фільтр може застосовуватися в модуляторах, які видають модульовані коливання певної частоти. На модулятор М подається напруга Uc сигналу низької частоти, яке перетворюється в модульовані коливання високої частоти, а фільтр виділяє напруга необхідної частоти, яке подається на навантаження R пр.

Для прикладу припустимо, що через ланцюг протікає несинусоїдальний змінний струм і потрібно усунути з кривою струму приймача дуже великі за значенням третю і п’яту гармонійні. Тоді послідовно в ланцюг включимо два контури, настроєні в резонанс для третьої і п’ятої гармонійних (рис. 3, а). Опір лівого контуру, налаштованого в резонанс для частоти 3ω, буде дуже велике для цієї частоти і мало для всіх інших гармонійних; аналогічну роль виконує правий контур, налаштований в резонанс для частоти 5ω. Тому в кривій струму приймача inp майже не будуть міститися третя і п’ята гармонійні (рис. 3, б), які виявляться пригніченими фільтром.

Виконуються в деяких випадках і більш досконалі смугові фільтри, а також ріжучі фільтри, пропускають або не пропускають коливання, починаючи з деякої частоти. Такі фільтри складаються з Т-образних або П-образних ланок. Принцип дії фільтрів полягає в тому, що в смузі пропускання частот, наприклад смугового фільтра, настає резонанс при n + 1 частотах, де n – число ланок. Крива U вих = f (ω) для такого фільтра, складеного з трьох ланок, показана на рис. 4. Резонанс має місце при частотах ω1, ω2, ω3 і ω4.

...
ПОДІЛИТИСЯ: