Емкостный магнитно-связанный фильтр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 7 б 7 М 1/1 51)5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОспАтент сссР) ИЕ ИЗОБР ОПИ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ н 12(21) 4744431/07 .: конденсатора 2, 3, соединенных последова- (22) 14.08.89 : тельно с конденсатором 1, трансформатор (46) 30.12.92. Бюл, ЬЬ 48. тока 4, первичная обмотка 5 и вторичная (71) Калужский научно-исследовательскййобмотка 6 которого включены встречно-по- институт телемеханических устройствследовательно и подключены параллельно .(72) А,Г.Поликарпов и А.Н,Фролов соответственно кондейсаторам 2 и 3, После- (56) Поликарпов А.Г, и др. Магнитно-связав-довательная цепочка из конденсаторов 1-3 ныйсглаживающийфильтрдляимпульсных подключена к входнымвывбдам для подрегуляторов и преобразователей постоян- клгочения источника постоянного тока, а цейогонапряжения. ЭТВА, под ред. Ю,И.Коне- почка из конденсаторов 1, 3 подключена к ва, М,: Радио и связь, 1986, вып. 17, с. выходным выводам для йодключения на-121: груэки, Введение дополнительных кондеАвторское свидетельство СССРсаторов и трансформатора тока М 1120464, кл, Н 02 М 3/335, 1984.: . обеспечивает нулевые пульсации на выходеАвторскоесвидетельство СССР . устройства при наличии переменной со- В 161818, кл, Н 02 М 1/14, 1962.. ставляющей на входе. Это позволяет улучшить массогабаритные показатели фильтра. (54) ЕМКОСТНЫЙ МАГНИТНО-СВЯЗАН- . Кроме того, при определенных условиях НЫЙ ФИЛЬТР .: возможно исключить" яежелагельное влия- (57) Использование: изобретение может ние паразитных реактивностей реальных бытьиспользовановисточникахвторичногокойденсаторов на величййу пульсаций на электропитания с вйсокимитребованиями к выходе устройства и обеспечить регулировеличине пульсаций напряжения. Сущность . вайие фазовой задержки от -л/2 до ж/2, изобретения: устройство содержит основ э.п, ф-лы, 2 ил.ной конденсатор 1, два дополнительныхИзобретение относится к области электротехники и может быть использовано висточниках вторичного электропитания свысокими требованиями к величине пульсаций напряжения.Известен магнитно-связанный сглаживающий фильтр индуктивного типа, содержащий сглаживающий Г-образный фильтр,состоящйй из первичной обмотки дросселя,включенной последовательно в цепь нагрузки, конденсатЪра", включейного" параллельно цепи нагрузки, и вторичной обмоткидросселя фильтра, соединенной началом сначалом первичной обмотки дросселя, а. концом - через вспомогательный конденсатор с общим выводом.Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству являетсяфильтрдля сглаживания пульсаций выпрямленногб тока. состоящий из конденсатора итрансформатора, первичная обмотка которогб включена йаследовательно с конденсатором навыводы пульсирующегонапряжения, а вторичная обмотка его подключена последовательно к выходным выводам так, что ее напряжение находится впротивофазе с переменной составляющейпульсирующего напряжения.Недостатками известного устройстваявляются большие пульсации напряжения инизкие массогабаритегые показатели с учетом паразитных реактивностей конденсатора и имйульсного характера нагрузки,Целью изобретения является уменьшение пульсаций напряжения, улучшение массогабаритных показателей.Поставленная цель достигается тем, чтов емкостный фильтр, содержащий входной,. выходной и общий выводы для подключения".соответственно, источнйка тока и нагрузки, основной конденсатор, однойобкладкой подключенный к общему выводуи индуктивный элемент, выполненный в ви, де трансформатора с двумя встречно-последовательно соединенными обмотками, однаиз которых свободным выводом соединенас другой обкладкой основного кондейсато ра, а другая - включена между входным ивыходным выводами, введен емкостный элемент, включенный параллельно цепи из указанных встречно включенных обмотоктрансформатора.Кроме того; с целью снижения влиянияпаразитных реактивностей конденсаторовна величину пульсаций напряжения, емкостныйэлемент выполнен в виде одного до. полнительного конденсатора, идентичногоосновному конденсатору,Кроме того, емкостный элемент может20 30 конденсаторов, соединенных последовательно, причем общая точка соединения дополнительных конденсаторов подключена к общей точке соединения обмоток трансформатора и к выходному выводу.На Фиг. 1 изображен емкостный магнитно-связанный фильтр с емкостным элементом в виде двух конденсаторов.На фиг. 2 изобракен емкостный магнитно-связанный фильтр с емкостным элементом в виде Одного дополнительного конденсатора.Емкостный магнитно-связанный фильтр (фиг. 1) содержит основной конденсатор 1,первый дополнительный конденсатор 2,второй дополнительный конденсатор 3, соединенные последовательно с основным,трансформатор тока 4, первичная обмотка 5 и вторичная обмотка 6 которого включенывстречно-последовательно и подключеныпараллельно первому 2 и второму 3 дополнительным конденсаторам соответственно, При этом входной сигнал подается на последовательно соединеннь 1 е основной, первыйи второй дополнительные конденсаторы, авыходной снимается с основного и второго дополнительного конденсаторов.Емкостной магнитно-.связанный фильтр (фиг. 2) содержит основной конденсатор 1, дополнительный конденсатор 7, соединенный последовательно с основным, трансформатор тока 4, первичная 5 и вторичная 6 обмотки которого включены встречно-последовательно и подключены параллельно 35 дополнительному конденсатору 7, При этомвходной сигнал подается между общей точкой обмоток трансформатора тока 4 и свободным выводом основного конденсатора 1, а выходной снимается с основного 1 и 40 дополнительного 7 конденсаторов.Устройство работает следующим образом. Часть переменной составляющейв 1 входного тока-проходит через первичную обмотку 5 трансформатора тока 4, 45 что вызывает появление переменной составляющей этого тока 1 в его вторичной обмотке 6, Вся переменная составляющая .входного тока - проходит через основной конденсатор 1, вызывая пульсации напря-.50 жения на этом конденсаторе. Однако, ток с 2через второй дополнйтельный конденсатор 3 в первом варианте и ток С 12 через дополнительный конденсатор 7 во втором варианте вызывают на них пульсации, равные по 55 величине и противоположные по знаку пульсациям на основном конденсаторе 1. Таким образом, выходное напряжение, равное. сумме напряжений на основном и второмдополнительном конденсаторе в первом ва(12) зможна ситуация сходит при выполКак видно из (12) вкогда Сэф= со, Это про нении условияСг+ ИгС 1= С(КПри этом на выходе пуль отсутствуют.Иэ анализа (13) выт 1 5С 1= 0). (1 ации напряже ют два частны)Условие нулевых пульсаций иэ (16):25(1 о) - " - си -игС 1 - , .(17)фг, .: Таким образом, выбор величин дополгде М - коэффициент трансформации транснительных емкостей по заданной величинеосновной и коэффициента трансформации;.трансформатора тока 4 в соответствие с овг - число витков вторичной обмотки 6;ним из уравнений (13, 15, 17) обеспечиваетполучение бесконечной эффективной емкоОсз, -- напряжение и его произ. 35 сти на аыхопе схемыпри конеяных знаяени.0 Ос 2ОТях используемых элементов и, как следствие водная на втором вспомогательном конден- этого нулевых пульсац саторе 3;этого нулевых пульсаций напряжения.Для второго варианта из аналогичныхОс 1, . - напряжение и его произ- соображений можно получить;ОТ 40 С К - 1 С 12 водная на втором вспомогательном койден-,. Сэф 1 1 С 1 С я (18) саторе 2; где С 12 - величина емкости дополнительноОс, -- напряжение и его произ- го конденсатора.РТ Из (18) следует условие получения нуле- водная на основном конденсаторе; . 45 вых пульсаций во втором варианте:1 с 1, 1 сг - токи первого и второго допол- С нительных конденсаторов соответственно; С 12 д (19)С 1, С 2, С - величина емкости первого,второго дополнительных и основного кон- Здесь следует такжедесь следует таже отметить, что доденсаторов соответственно; 50 полнительные конденсаторы испытываютвоздействие только пульсаций напряжения1 - переменная составляющая входнона основном конденсаторе, а постояннаяОвых, "," напряжение на выходе составляющая напряжения на них равна нулю, Поэтому возможно испол ьзова нЙЕ встпо- и его и оизводная;е о роизводная; 55 могательнйх конденсаторов на значительноС,ф - эффективная величина (с точки меньшее напряжение, чем основногоп Это зрения пульсаций) выходной емкости; особенно важно в высоковольтных источни 1 в, 1 в 1 - токи первичной 5 и вторичной 6 ках вторичного электропитания. обмоток трансформато а тока 4.р нсформатора тока 4. Другой важной особенностью являетсявоэможность ослабления нежелательнмерианте, и равное сумме напряжений на основном и дополнительном конденсаторе во втором варианте не содержит переменной составляющей напряжения, вызванной током 1, что эквивалентно бесконечно большой эффективной емкости по отношению к этому току.Для получения необходимых соотношений между элементами схемы (фиг, 1) воспользуемся следующими очевидными соотношениями:,И Ог=О 1 (1)ц О Ос 2 . О Ос 1 (2)ОТ ОТ1 с 2=С 2 ОТ (3)1 с 1 = С 1 О -г (4)1 =СРТОс 2 О -- производная по времени,ОТРешая совместно уравнения (1-11) можно получить: 5 г С Сгф - С - С(11 -1 (14)Из(14) следует условие получения нуле вых пульсаций;С 2 = С (й - 1) 5)С 2 = 01785067 ФСоставитель А.фроловРедактор Техред М,Моргентал Корректор Н,Гун Заказ 4369 " Тйраж ,Подписное ВНИИПИ Государственногокомитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5,10 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гага действия паразитных реактивностей ис- рующая схемы). Однако, она так.же зффекпользуемых конденсаторов, Действитель- тивна и при фильтрации непрерывного тока, но, если выбрать второй вспомогательный имеющего переменную составляющую.конденсатор (фиг, 1) и вспомогательный формула изобретения конденсатор(фиг, 2),идентичными основно 1. Емкостный магнитно-связанный муконренсатору. то токи, протекающие че- фильтр, содержащий входной, выходной и резнихпри выполнении условий (13, 15, 17 общий выводы для подключения соответстили 19) будут равны. Поэтому они будут вы- венно источника постоянного тока и нагруззывать одинаковые падения напряжения на ки, основной конденсатор, одной обкладкой паразитных реактивностях этих конденса подключенной к общему выводу, и индуктив- . торов. Но эти напряжения включены в про- ный элемент, выполненный в виде трансфортивофазе друг другу по отношеййю к матора с двумя встречно-последовательно выходному напряжению, что при "полномсоединенными обмотками, одна из которых совпадении велйчйн паразитных реактив- свободным выводом соедййена с другой обнйх сопротивлений конденсаторов позво кладкой основного конденсатора, а другая ляет исключйть их влияние на выходное включена между входным и выходным вывонапряжение. Отсюда следует и другая воз- дами, о т л и ч а ю щ и й с я тем. что, с целью можность исключения влияния паразйтной уменьшения пульсаций выходного напряжереактивности основного конденсатора. А ния и улучшения массогабаритных показа- именно; включение дополнительной реак телей, дополнительно введен емкостный тивности либо последовательно с ним, либо элемент, включенный параллельно цепи из с вспомогательным конденсатором такой по уквзанных встречно включенных обмоток значению, чтобы токи, протекающие через трансформатора.этйветвирызывали одинаковые падения на- .2, Фильтр по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я пряжения на них (сами токи по величине 25 тем, что емкостный элемент выполнен в вимогут быть разные).:де одного дополнительного конденсатора,Как видно из предшествующего. пред- идентичного основному конденсатору.ложен ное устройство может работать от 3. Фильтр по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я входногоисточника тока и обеспечивает на тем, что емкостный элемент выполнен в вивыходе нулевые пульсации напряжения, 30. де двух дополнительных конденсаторов, соЭто особенйо йажнопри использований единенных последовательно, причем общая данного устройства в преобразователях по- точка соединения дополнительных конденстоянногонапряжейия с прерывистым ха- сатаров подключена к общей точке соединерактером входного или выходного тока иия обмотоктрансформатора и к выходному (наприМер повышающая, полярно-инверти выводу.