Как работает сглаживающий фильтр (конденсатор)

Применение диодных выпрямителей позволяет производить преобразование переменного напряжения в постоянное. Но у такого метода преобразования есть существенный недостаток – значительные пульсации выпрямленного напряжения. Эти пульсации возникают от того, что форма кривой переменного напряжения близка к синусоидальной и выпрямленное напряжение имеет от неё определённую зависимость.

Рисунок 1. Работа ёмкостного фильтра при однофазном однополупериодном выпрямлении.

Для сглаживания пульсаций постоянного напряжения в качестве фильтра часто применяют сглаживающий конденсатор, подключаемый параллельно нагрузке. Во время роста напряжения по кривой синусоиды происходит не только питание нагрузки, но и заряд конденсатора. После достижения напряжения максимального (амплитудного) значения начинается спад. При этом, пока напряжение на выходе выпрямителя падает, конденсатор начинает разряжаться на нагрузку, таким образом в некоторой степени поддерживая напряжение на ней. Так происходит сглаживание пульсаций напряжения на выходе выпрямителя.

Для примеров рассмотрим базовые схемы выпрямителей. На рисунке 1 верхняя диаграмма отображает напряжение питающей сети. Ниже показана схема однополупериодного однофазного выпрямителя и соответствующая ей диаграмма выпрямленного напряжения на нагрузке. Внизу представлена схема выпрямителя с ёмкостным фильтром C1 и соответствующая ей диаграмма выпрямленного напряжения на нагрузке.

По аналогии приведены сравнительные схемы и диаграммы и для других вариантов на рисунках 2, 3 и 4.

Рисунок 2. Фильтр в двухполупериодном выпрямителе.

Рисунок 3. Фильтр в однополупериодном 3-фазном выпрямителе. Рисунок 4. Фильтр в двухполупериодном 3-фазном выпрямителе.