Физика атомного реактора Сопротивление материалов Математика решение задач Информатика Атомная энергетика безопасность Электротехника и электроника

Курс электрических цепей Законы Ома и Кирхгофа Энергетический баланс Применение векторных диаграмм при расчете Активная, реактивная и полная мощности Электрические фильтры


Фильтры верхних частот

Фильтры верхних частот должны пропускать токи всех частот выше не­которой частоты, также называемой частотой среза, и задерживать токи всех частот ниже этой частоты. Схемы таких фильтров можно получить, заменив в схемах фильтров нижних частот, вы­полняющих обратную задачу, элементы, плохо проводящие токи высоких частот, на хорошо проводящие, и наоборот, т. е. заменив конденсаторы на катушки индуктивности, а катушки на конденсаторы (рис. 6.5). 

На рис. 6.5 приведены схемы простейших фильтров верхних частот: где а Гобразный;  б Тобразный; в Побразный.

Типичная частотная характеристика затухания фильтра верхних частот при­ведена на рис. 6.6 . Как и у фильтра нижних частот, эта


 Рис. 6.5 Рис. 6.6


характеристика тем больше приближается к идеальной, чем меньше потери в фильтре, больше число звеньев и чем лучше он согласован с нагрузкой. Волновое сопротивление фильтра определяется здесь также из условия равенства реактивной мощности в сопротивлениях противоположного ха­рактера, образующих Гобразные звенья, на которые может быть разбит

  Рис. 6.7

весь фильтр. Например, Тобразный фильтр (рис. 6.7) и Побразный фильтр (рис. 6.8) можно считать составленными каждый из двух Гобразных звеньев если представить дроссели  составленными из двух параллельно включенных  дросселей индуктивностью  каждый

 Рис. 6.8

а конденсаторы  в виде последе тельного соединения двух конденсаторов емкостью 2С2 каждый.

Используя соотношение (6.4), oпределим волновое сопротивление фильтра. Так как  и , то фильтров верхних частот волновое сопротивление рассчитывается также по формуле

 .

Каждая из ячеек фильтра представ­ляет собой колебательный контур, резо­нансная частота которого

 . (6.10)

На резонансной частоте сопротивле­ния элементов ячеек фильтра одинаковы. С увеличением частоты сопротивление емкостей быстро падает, а индуктивностей растет. Поэтому ток с частотой, значительно больше резонансной, легко проходят от источника через конденса­торы фильтра к нагрузке, не испытывая заметного шунтирующего влияния со стороны катушек. Эквивалентное сопро­тивление звена имеет для тока этой ча­стоты емкостный характер. Следователь­но, фильтр будет прозрачен для частот более высоких, чем . Для токов более низких частот сопротивление емкостей будет увеличиваться, а индуктивностей уменьшаться, и ток от источника будет замыкаться через катушки, не проходя к нагрузке. Это проявляется тем резче, чем больше число звеньев в фильтре и чем меньше активные потери в них. Та­ким образом, резонансная частота ячеек  является частотой среза фильтра.

 По заданной частоте среза и сопро­тивлению нагрузки, используя условие , легко получить формулы для расчета элементов фильтра верхних частот: 

 , . (6.11)

Переходя от элементарных ячеек к обычным схемам фильтров, легко заклю­чить, что в Тобразных фильтрах край­ние конденсаторы должны иметь ем­кость , а конденсаторы, стоящие между катушками, емкость ; все катушки должны иметь индуктивность . В Побразных фильтрах крайние ка­тушки должны иметь индуктивность , а катушки, стоящие между конденсато­рами, индуктивность ; все конденсаторы должны иметь емкость .

Коэффициент мощности Наибольшие действующие значения напряжения и тока, допускаемые для генераторов и трансформаторов, производящих и, соответственно, преобразующих электрическую энергию, зависят от их конструкции, а наибольшая мощность, которую они могут развивать, не подвергаясь опасности быть поврежденными, определяется произведением этих значений.
Основные методы и понятия электрических цепей