Cỏc bộ lọc thụ động đƣợc sử dụng phổ biến trong cụng nghiệp, tựy theo tớnh năng lọc cú thể phõn loại thờm bộ lọc thụ động theo cỏc kiểu sau hỡnh 2.7.
Trong đú:
a. Bộ lọc cộng hưởng đơn b. Bộ lọc thụng cao bậc 1
c. Bộ lọc thụng cao bậc 2 d. Bộ lọc thụng cao bậc 3 e. Bộ lọc thụng cao kiểu C
Bộ lọc cộng hưởng đơn:
Bộ lọc cộng hƣởng đơn gồm cú một tụ điện và khỏng điện đấu nối tiếp. Thụng số của tụ và khỏng đƣợc lựa chọn để bộ lọc sẽ cú tổng trở thấp (tổng trở lý tƣởng bằng 0) tại tần số mong muốn (chớnh là tần số của súng hài cần loại trừ). . (2)
Giỏ trị của bộ tụ C đƣợc lựa chọn để phần nào bự một phần cụng suất phản khỏng của phụ tải để nõng cao hệ số cụng suất.
Cụng suất phản khỏng mà bộ tụ cú thể phỏt ra đƣợc tớnh theo: ;
Trong đú: Vtu là điện ỏp pha đặt lờn bộ tụ (kV); Q là cụng suất phản khỏng
phỏt ra (kVAR); XC là dung khỏng của bộ tụ (Ω).
Khi đó biết lƣợng CSPK yờu cầu hoàn cú thể tớnh ra giỏ trị XC tƣơng ứng và từ đú tớnh ra giỏ trị bộ tụ (Fara).
Đặc tớnh tổng trở theo tần số của bộ lọc cú dạng nhƣ trong hỡnh 2.8.
Hỡnh 2.8: Đặc tớnh tổng trở theo tần số của bộ lọc cộng hưởng đơn
Tổng trở của bộ lọc sẽ cú giỏ trị thấp nhất khi tổng trở của thành phần điện cảm bằng với tổng trở của thành phần điện dung (nhƣng ngƣợc dấu) XL=XC.
2 tu boloc C V Q X 220 230 240 250 260 270 280 290 300 0 5 10 15 20 25 Frequency Im pe da nc e
Từ quan hệ đú tớnh ra điện khỏng cần thiết của bộ lọc:
Giỏ trị điện trở của bộ lọc đƣợc lựa chọn tựy theo hệ số chất lƣợng Q của bộ lọc. Hệ số chất lƣợng Q quyết định mức độ hẹp hay mở rộng của đặc tớnh tổng trở- tần số của bộ lọc và băng thụng của bộ lọc. Về mặt toỏn học Q đƣợc tớnh theo:
.
Trong chƣơng tiếp theo sẽ phõn tớch chi tiết phƣơng thức lựa chọn giỏ trị Q
này.
Cỏc bộ lọc thụng cao cú khả năng hỳt đƣợc một dải cỏc cỏc súng hài tần số cao, giỏ trị của thành phần điện trở quyết định độ sắc của đặc tớnh lọc và đỏp ứng của bộ lọc. Với cỏc bộ lọc thụng cao (trừ bộ lọc thụng cao bậc 1), giỏ trị Q xỏc định
theo:
Bộ lọc thụng cao bậc 1:
Cỏc bộ lọc thụng cao bậc 1 cú khả năng tạo ra tổng trở thấp đối với cỏc súng hài bậc cao do đặc tớnh của bộ tụ (tổng trở của bộ tụ tỷ lệ nghịch với bậc của súng hài). Bộ lọc loại này khụng cú điện khỏng do đú cần cú một điện trở mắc nối tiếp để hạn chế dũng chạy qua bộ tụ. Để cú tổng trở bộ tại tần số cao cần bộ tụ dung lƣợng lớn, điều này cú thể dẫn tới hiện tƣợng quỏ bự cụng suất phản khỏng kốm theo chi phớ của bộ tụ cũng cao hơn. Bộ lọc loại này thƣờng khụng làm việc tốt tại cỏc tần số thấp. Bộ lọc thụng cao bậc 2: 2 1 2 ( ) L f C L C Q R R Q L C
Bộ lọc thụng cao bậc 1 về mặt cấu hỡnh gồm một bộ tụ nối tiếp với khỏng và điện trở song song. Bộ lọc này hoạt động tƣơng tự nhƣ bộ lọc cộng hƣởng đơn với cỏc súng hài cú tần số thấp vỡ tại tần số thấp thỡ trị số bộ khỏng rất nhỏ, gần nhƣ nối tắt thành phần điện trở, bộ lọc trở thành tƣơng tự nhƣ bộ lọc cộng hƣởng đơn.
Tại tần số cao, giỏ trị điện khỏng trở tăng lờn đỏng kể, coi nhƣ hở mạch và nhƣ vậy bộ lọc trở lại tƣơng tự nhƣ bộ lọc thụng bậc 1.
Bộ lọc thụng cao bậc 3:
Bộ lọc thụng cao bậc 3 thể hiện tớnh dung tại dải tần thấp và tại tần số cơ bản. Tại tần số cao bộ lọc thể hiện tớnh khỏng. Về mặt đỏp ứng bộ lọc hoạt động tƣơng tự nhƣ:
- Bộ lọc cộng hƣởng đơn với súng hài cú tần số dƣới tần số cộng hƣởng.
- Tƣơng tự với bộ lọc thụng cao bậc 1với súng hài cú tần số trờn tần số cộng hƣởng.
Điều này đƣợc giải thớch do tại tần số thấp thỡ điện khỏng cú giỏ trị nhỏ, nối tắt nhỏnh RC, tại tần số cao điện khỏng cú giỏ trị lớn sẽ gần nhƣ hở mạch nhỏnh khỏng và dũng điện hầu nhƣ chỉ chạy qua nhỏnh C2R. Cỏc bộ tụ C1 và C2 đƣợc tớnh toỏn để (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
cộng hƣởng với khỏng tại tần số mong muốn. Bộ lọc thụng cao bậc 3 cú tổn thất cụng suất tại tần số cơ bản ớt hơn so với bộ lọc thụng cao bậc 2 do cú bộ tụ C2 đƣợc chốn vào nối tiếp với điện trở R.
Bộ lọc thụng cao kiểu C cú cấu trỳc khỏc một chỳt so với bộ lọc thụng cao bậc 2: đổi vị trớ của thành phần R và L.
Đặc tớnh làm việc của bộ lọc này nằm giữa hai loại bộ lọc thụng cao bậc 2 và bậc 3.
Nhỏnh C3L đƣợc tớnh toỏn cộng hƣởng tại tần số cơ bản, do vậy tại tần số cơ
bản nhỏnh này cú tổng trở rất thấp, coi nhƣ nối tắt thành phần R, giảm tổn hao tại tần số cơ bản. Về nguyờn tắt bộ lọc nhƣ vậy thể hiện tớnh dung tại tần số cơ bản (do thành phần C1).
Khi tần số tăng hơn, lỳc này điện khỏng L cú thể trở thành cộng hƣởng với (C1+C2) bộ lọc hoạt động tƣơng tự nhƣ bộ lọc cộng hƣởng đơn với điện trở ổn
định R.
Tại tần số cao hơn nữa, điện khỏng trở lờn lớn và dũng điện chủ yếu chạy qua nhỏnh R và lỳc này bộ lọc thể hiện nhƣ bộ lọc thụng cao bậc 1.
So sỏnh đặc tớnh tổng trở tần số của cỏc loại bộ lọc thụ động phổ biến:-
Hỡnh 2.9: Đặc tớnh tổng trở của cỏc loại bộ lọc thụ động phổ biến