Сетевые фильтры с ограничителями мощности. Что внутри?
Что-то в последнее время у меня в блоге зачастили статьи по поводу выхода из строя то одного электрического устройства, то другого. И на сей раз я не сделаю исключения.
Удлинитель UNIVersal перестал работать
Был, да жил, у меня сетевой фильтр UNIVersal с гордой надписью Made in Russia. От него запитывались кухонные электроприборы, чайник там электрический, посудомойка, да микроволновка. Сетевой фильтр имел встроенный ограничитель мощности на целых 10 А или, в переводе на бытовой язык, на 2200 Вт. Иногда он срабатывал, особенно если одновременно включить микроволновку да чайник. И срабатывал, впрочем, по делу, ведь один чайник тащил из сети энергии на искомые 2 кВт и совершенно от этого не щурился.
И вот, в один прекрасный момент, включаю я чайник, дабы изготовить немного кипяточку для дальнейшего целомудренного употребления. А из сетевого фильтра, в районе кнопки сброса перегрузки, как посыпят искры, да подлый ядовитый дымок, что я даже немного перепугался. А опосля локального свето-дымо представления сетевой фильтр уже не мог справляться со своими заявленными функциями. Лампочка в кнопке еще хоть как-то светила, а вот любая нагрузка приводила к полному отключению всего фильтра. Кнопка же сброса так и оставалась в поднятом состоянии и ни коим образом не желала фиксироваться в рабочем положении.
Новый сетевой фильтр от Schneider
Вскрыть корпус отечественного фильтра труда не составило, добраться до ограничителя мощности, впрочем, тоже. Кстати, такие ограничители называют еще брейкерами, ведь они разрывают защищаемую линию, если вдруг что-то пойдет не так.
Внутренности удлинителя. Клавишная кнопка с варистором, брейкер.
Итак, внутри у фильтра я не обнаружил каких-то уж вопиющих «соплей» или нарушений. Все сделано вполне добротно. Большая и крепкая кнопка, везде применяется пайка или зажим под болт с обязательным гильзованием гибких проводников. К отключаемым ножкам кнопки припаян варистор. Его назначение — минимизировать риск подгорания контактов кнопки при отключении ею индуктивной нагрузки. Так как варистор подключен между «фазой» и «нулем» на кнопке, то он выполняет еще одну функцию. В случае существенного скачка напряжения он замкнет ноль на фазу и на линии обязан будет сработать автоматический выключатель, если по какой-то причине встроенный брейкер не успеет отключить фильтр ранее.
Ограничитель мощности
Но вернемся к самому ограничителю мощности. Он, разумеется, изготовлен в Китае. На «быстром Алике» точно такие же модели продаются оптом. У него всего два входа, так как подключается он в разрыв проводника. На фото, кстати, видно, что подключен он задом наперед, к ножке Load подключен провод, идущий из сети, а к Line провод с кнопки. Но неверное подключение на работоспособность брейкера не оказывает, поскольку работает он по тепловому принципу. Точно так же, как и большинство автоматов у нас на лестничных клетках. При протекании через элемент контроля сверхтока, он, элемент, нагревается и разрывает контакт в проводнике. Отключение контакта происходит по причине деформации металлического элемента от повышенной температуры.
Разобранный брейкер. Видны следы небольшого пожара, термочувствительная пластина отпаялась от контакта.
На фото, в качестве чувствительного к температуре элемента используется пластина M5J14. Пластина при превышении температуры изгибается и освобождает собственно сам подпружиненный «замыкатель» цепи. На фото разобранного брейкера видно, что от перегрева пластина даже отпаялась от одного из контактов. А сам размыкатель лишился полвины своей контактной группы. Она просто испарилась под воздействием могучей силы электрического тока.
Брейкер, аналогичный сгоревшему на Aliexpress. Стоит с доставкой примерно в 2 раза дороже, чем он же на российском рынке в дорогом месте.
Почему так произошло? У всего есть свой ресурс, в том числе и у брейкеров. Некоторое время он исправно работал, но нагрузки, близкие к максимальным, провоцировали ухудшение контакта между контактной группой замыкателя и пластины, в результате постепенно сопротивление между ними росло до тек пор, пока не превысило критический порог, после которого при подключении мощной нагрузки выделилось слишком много энергии в виде тепла. И самые нежные части контактора просто испарились.
Внутренности сгоревшего брейкера. Текстолитовая ножка контактора вообще испарилась.
Что же до APC? А там используется улучшенная схема, лишенная, я надеюсь, недостатков простейших механических брейкеров и новый фильтр исправно прослужит мне не один год. Разобрать APC все равно нельзя. Ушлые немцы французы применили там хитрые винты, которые обычной отвертке не по зубам.
Опубликовано автором kvv в следующих категориях:
железо статья
Схема изготовления сетевого фильтра под напряжение 220В
Работа электротехнических и электронных устройств происходит за счёт питания сетевым током. Энергопоток через провода приносит с собой сателлитные электромагнитные поля. Они несут угрозу точности выполнения своих функций абонентами электросети. Решить этот вопрос могут сетевые фильтры (СФ). Их всегда можно купить в виде сетевых удлинителей. Зная схему сетевого фильтра, устройство несложно собрать своими руками.
Сетевой фильтр
Принцип работы сетевого фильтра
Напряжение переменного тока в сети 220 в изменяется в синусоидальном виде. Правильная форма электрического импульса «загрязняется» электромагнитными помехами. Синусоида выглядит в виде изгибающейся линии чистого сигнала, окружённой вязью блуждающих токов, вызванных фазными перекосами, подсадками и всплесками напряжения.
График сетевого тока
Сопровождающие помехи влияют на чувствительные компоненты электронных схем различных приборов и аппаратуры. Возникает проблема очистки тока от паразитных образований. Для этого применяют сетевой фильтр (СФ).
СФ встраивают между источником сетевого тока и потребителями. Он состоит из соединённых в определённом порядке дросселей и конденсаторов. Работа фильтра – выстраивание индуктивного сопротивления катушек, не пропускающего помехи высокой частоты. Ёмкости устройства отсекают нежелательные помехи. Конденсаторы замыкают цепь и не пропускают паразитные импульсы.
Устройство простого сетевого фильтра
СФ бывают двух видов:
- Встроенные.
- Стационарные – многоканальные.
Встроенные
Компактные платы СФ являются частью внутреннего устройства различного электронного оборудования. Ими оснащается компьютерная и другая сложная техника.
Плата встраиваемого сетевого фильтра
На фото видно устройство СФ. На плате установлены следующие детали:
- VHF – конденсатор;
- тороидальный дроссель;
- добавочные конденсаторы;
- варистор;
- индукционные катушки;
- термический предохранитель.
Варистором называют резистор с переменным сопротивлением. При превышении нормативного порога напряжения (280 в) его сопротивление может уменьшиться в десятки раз. Варистор выполняет функцию защиты от импульсного перенапряжения.
Стационарные – многоканальные
Корпус прибора имеет несколько розеток. Благодаря этому, есть возможность подключить через фильтр всю имеющуюся электротехнику в одном помещении к одной розетке. Для очистки от радиопомех высокой частоты применяется простой LC-фильтр. Несгораемые термопредохранители предотвращают скачки напряжения. В некоторых моделях применяются одноразовые плавкие предохранители.
Самостоятельное изготовление сетевого фильтра
Сделать самый простой сетевой фильтр своими руками в домашних условиях радиолюбителю будет совсем не трудно. Для этого нужно встроить небольшую схему внутрь корпуса сетевого удлинителя с несколькими розетками. На нижнем рисунке показано, как это сделать.
СФ своими руками
Устанавливают СФ в удлинителе следующим образом:
- Вскрывают корпус сетевого удлинителя.
- В параллельные ветви после выключателя и варистора впаивают резисторы R1, R2 и дроссели (индуктивные катушки) L1, L2.
- Затем ветви поочерёдно замыкают через конденсатор С1 и один резистор R3.
- Установка концевого конденсатора С2 может быть сделана в любом месте между розетками.
Важно! Если внутри корпуса удлинителя не найдётся места для второго конденсатора С2, то можно обойтись без него. Достаточно скорректировать параметры С1.
Дроссели применяются с незамкнутыми ферритовыми сердечниками индуктивностью от 10 мкГн. Конденсаторы подбираются в диапазоне 0,22-1 мкФ. Сопротивление резисторов коррелируют с планируемой мощностью потребителей. При нагрузке 500 Вт потребуются резисторы 0,22 Ом. Сопротивление R3 должно быть не меньше 500 кОм.
Видоизменённая схема
Вышеописанную схему нередко модернизируют. Применяя катушки с другими параметрами, обходятся без резисторов. Для этого берут дроссели с высокой индуктивностью – 200 мкГн. Вместо старой ёмкости впаивают конденсатор, рассчитанный на 280 в.
Видоизменённая схема СФ
Схема СФ защиты от сетевых помех
Типовая схема сетевого фильтра является основой всех устройств такого типа за исключением дополнительных мелочей. Классикой является подключение к точкам: Земля, Фаза и Ноль. На входе устанавливается варистор VDR 1. Он подавляет всплески напряжения сетевого тока. При высоком скачке напряжения сопротивление варистора резко падает, этим он не пропускает помеху далее по схеме.
Для гашения небольших изменений напряжения используются дроссель Tr1 и три ёмкости С. Конденсаторы С1, С2 и С3 – реактивные радиодетали, постоянно меняющие уровень сопротивления. Оно при изменении частоты тока резко возрастает.
Нормальный ток беспрепятственно проходит через фильтр. В то же время помехи высокой частоты задерживаются в СФ. Сопротивление фильтра находится в прямой пропорциональной зависимости от величины частоты тока. Оба показатели одновременно возрастают, что позволяет задерживать помехи на пути к потребителю.
Обратите внимание! Трёхпроводная сеть питания может подвергаться возникновению помех на участках фаза – ноль, земля – фаза, земля – ноль. Эффективное подавление таких негативных явлений осуществляется нормальным стандартным заземлением СФ.
Пути улучшения схемы фильтра
Существует множество вариантов улучшения схемы сетевого фильтра. Один из них отличается остроумием и позволяет существенно экономить потребляемую электроэнергию. Суть метода заключается в следующем:
- Вскрывают корпус многоразъёмного СФ удлинителя.
- Одну из токоведущих шин разрезают.
- Отрезки соединяют с 5 вольтовым реле, рассчитанным на коммутацию тока 3А, 250 в.
- Два других контакта реле соединяют проводами с USB разъёмом на конце.
- Разъём подключают к USB входу телевизора.
В результате получается управляемая система питания, состоящая из ТВ, цифровой приставки и блока питания спутниковой антенны. Если ранее при выключении телевизора все части системы оставались в режиме ожидания, то с модернизированным фильтром они полностью отключаются. Стоит с пульта включить телеприёмник, как все коммутированные приборы тоже приводятся в действие и наоборот.
Дополнительная информация. Различные модернизированные СФ всегда можно найти на радиорынке, но стоят они довольно дорого. Поэтому намного выгоднее сделать усовершенствование устройства своими руками.
В другом случае идут по пути добавления в СФ LC-фильтра, который, помимо гашения помех от сети, понижает взаимно возникающие электрические помехи от подключённых потребителей.
Штатный варистор (470 в) часто не вызывает срабатывание автоматического предохранителя. Его меняют на аналогичное устройство, рассчитанное на напряжение 620 в. Это позволяет подавлять помехи от работающей стиральной машины, пылесоса и другой мощной электротехники.
Домашние мастера оснащают сетевые фильтры-удлинители звуковой сигнализацией. При превышении в сети уровня напряжения 280 в фильтр оповещает об этом сигналом.
Сетевой фильтр с 2-х обмоточным дросселем
СФ на основе дросселя с двумя обмотками применяют для чувствительной аудиотехники. Звуковые колонки чутко реагируют на помехи сетевого питания. Если таковые возникают, то динамики искажают звук и испускают посторонний фоновый шум. Радиоаппаратура, подключённая к сети через СФ с 2-х обмоточной катушкой, защищена от таких помех.
Схему собирают на отдельной печатной плате. Потребуются несколько конденсаторов и самодельный дроссель. Его изготавливают следующим образом:
- Кольцо из феррита марки НМ с показателем магнитной проницаемости от 400 до 3000 можно взять из старой электротехники.
- Магнитопровод оборачивают тканью и покрывают лаком.
- Для обмотки применяют провод марки ПЭВ. Его площадь сечения зависит от величины нагрузки. Мощные потребители требуют существенного увеличения этого параметра.
- Намотку ведут двумя проводами в разных направлениях.
- Делают 10, 12 оборотов каждого проводника.
- Конденсаторы устанавливают в начале и конце схемы. Они должны выдерживать напряжение до 400 в.
СФ с 2-х обмоточным дросселем
Обмотки катушки индуктивности включаются в последовательном порядке. Поэтому магнитные поля катушки взаимно поглощаются. При прохождении тока высокой частоты резко возрастает сопротивление дросселя. Ёмкости поглощают и закорачивают помехи.
Печатную плату помещают в отдельный металлический корпус. В крайнем случае схему отгораживают металлическими бортиками. Это делается с целью исключения дополнительных помех от блуждающих электромагнитных полей.
С каждым новым поколением электронного оборудования предъявляются повышенные требования к качественным характеристикам сетевого тока. Чтобы не заниматься ремонтом чувствительной электроники, нужно обязательно подключать её через сетевые фильтры. Если фильтровать ток нужно для небольшого количества потребителей, то можно пойти по экономному пути и изготовить сетевой фильтр своими руками.
Видео
Дефекты удлинителей и сетевых фильтров
Наиболее часто встречающиеся дефекты удлинителей и сетевых фильтров:
- повреждение шнура;
- повреждение вилки;
- повреждение колодки.
Необходимо отметить, что неисправности удлинителей, сетевых фильтров и прочих аналогичных изделий могут возникать по двум «глобальным» сценариям.
Первый сценарий предполагает наличие скрытых (неявных) производственных дефектов, эдакой мины замедленного действия, заложенной изготовителем. Сюда следует отнести не только огрехи, допущенные рабочими-сборщиками, но и конструкторские ляпы. Во многих случаях эти ляпы обусловлены отнюдь не низкой квалификацией инженеров-конструкторов (разработчиков изделий), а выходящим за все разумные рамки желанием снизить себестоимость изделия. Что хуже — некомпетентность или подлость? «Обе хуже», — сказали бы в Одессе, и были бы правы. Тем не менее, огромное количество подобных поделок продаётся и эксплуатируется везде — не только в этом колоритном черноморском городе, а на всём постсоветском пространстве…
Это капитализм, детка! Тут самолёты пачками разбиваются, чего уж удивляться по поводу каких-то удлинителей!
Скрытые дефекты могут проявить себя даже при неукоснительном соблюдении правил эксплуатации удлинителей. Фактически привести к тем же негативным последствиям, что возникают при, и чем интенсивнее эксплуатируется «недоделанный» удлинитель, тем раньше происходит авария.
Второй сценарий — прямое следствие нарушений условий эксплуатации удлинителей, систематически допускаемых пользователями электроустановки. Здесь уже обижаться не на кого: не соблюдаешь правила — получи проблему.
Дефекты удлинителей и сетевых фильтров —
частые причины электротехнических аварий.
Дефекты удлинителей и сетевых фильтров
как причины для списания
Дефектами (поломками / неисправностями) удлинителей и сетевых фильтров часто интересуются лица, ответственные за учёт / баланс имущества в различных организациях. Оформляя документы на списание вышедших из строя изделий, они раздумывают над формулировками причин поломки. Бумаги должны быть составлены так, чтобы нецелесообразность дальнейшей эксплуатации списываемого имущества не вызывала сомнений.
Пожалуй, с технической точки зрения мы дали исчерпывающую информацию о причинах возникновения неисправностей удлинителей и сетевых фильтров, а также изложили наше понимание ремонтопригодности и целесообразности ремонта (либо отсутствия таковой). Наверное, более или менее технически грамотные специалисты, адекватно владеющие русским языком, в состоянии извлечь практическую пользу из этого материала. Однако в бюрократической системе управления вопросы часто решаются не в интересах Дела, а из желания (осознанной необходимости) угодить начальнику. «Чем больше бумаги, тем чище задница», — говорится в одной распространённой бюрократической пословице, поэтому правила заполнения дефектных ведомостей, актов на списание оборудования и прочих документов обрастают субъективными нюансами. Говорят, что уровень бумажного маразма достигает пика в бюджетных учреждениях.
Как заменить предохранитель в сетевом фильтре
Две основные причины, по которым может выйти из строя предохранитель в сетевом фильтре — это перегрузка и повышенное напряжение. Сетевые фильтры предназначены для защиты оргтехники от разного рода колебаний в электрической сети, а поэтому включать в них приборы высокой мощности не стоит.
В неисправном предохранителе либо не слышен щелчок при переключении, либо кнопка вовсе неподвижна. Возможен и такой вариант: при включении сетевого фильтра в розетку происходит короткое замыкание из-за сработавшего одноразового варистора, установленного параллельно нагрузочным контактам.
Отремонтировать сетевой фильтр несложно, гораздо труднее найти нужные комплектующие. Для дорогих фильтров они продаются отдельно, а в случае с дешевыми придется искать другой неисправный сетевик и извлекать из него предохранитель.
Корпус пилота нужно разобрать, выкрутив несколько саморезов. Они могут быть расположены в пазах розеток или на тыльной стороне фильтра, могут быть закрыты заводскими наклейками. Некоторые корпуса имеют дополнительную фиксацию на пластиковых защелках, потому вскрытие фильтра нужно проводить с максимальной осторожностью.
Предохранитель установлен на одном из питающих проводов, за исключением желто-зеленого — это провод заземления. Соединение может быть выполнено пайкой или посредством винтового зажима. В последнем случае все просто: винты следует отпустить и извлечь старый предохранитель, затем установить новый. Если контакты нужно паять, то время нагрева не должно превышать полторы секунды, иначе корпус может расплавится и контактную группу заклинит. Если заменить предохранитель нечем, то два контакта можно просто соединить отрезком провода, но при этом сетевой фильтр превратится в обычный удлинитель.
В старых моделях сетевых фильтров используются одноразовые трубчатые предохранители со стеклянным корпусом. В этом случае сгоревший предохранитель нужно просто поменять на новый, с таким же значением максимального тока.
Замену предохранителя в сетевом фильтре можно не делать, если причиной поломки оказался сгоревший варистор. Аналог ему можно подобрать на точке продажи радиодеталей, но нужно извлечь неисправный элемент и взять его с собой как образец. Сетевой фильтр будет работать и без варистора, но следует помнить, что в этом случае не будет защиты отходящих линий от повышенного напряжения.