Схема сетевого фильтра: Как работают схемы сетевого фильтра: обзор – Как сделать сетевой фильтр своими руками

Сетевой фильтр из дешевого удлинителя

Еще давным-давно я заметил, что когда включается/выключается холодильник на кухне, в колонках стереосистемы звучит неприятный щелчок. Проблема решилась установкой конденсаторов в розетки – с этого началась моя “дружба” с сетевыми фильтрами. В наши дни электрическая сеть 220 вольт сильно загрязнена множеством помех и кратковременных всплесков напряжения, которые проникают из сети и мешают аппаратуре нормально работать. Для борьбы с сетевыми помехами применяются фильтры. Дешевые фильтры на самом деле фильтрами не являются, а дорогие (навроде вполне приличного фильтра “Pilot”) – слишком дороги, ведь обычно их требуется несколько штук (у меня дома их штук восемь, включенных постоянно). Поэтому хороший вариант – купить дешевый фильтр и переделать его.

В принципе, для доработки можно использовать и обычный удлинитель, но обычно в удлинителе нет свободного места для тех деталей, которые в него нужно будет вставить. А вот в удлинителе с выключателем (тоже полезная вещь) свободное место есть.

Мне недавно срочно понадобился такой вот фильтр, я купил в ближайшем киоске удлинитель и доработал его. На все (включая приобретение и фотографирование) ушло меньше чем полдня. Вот герой нашего рассказа:

Такие устройства на самом деле сетевым фильтром не являются. Там внутри находится только лишь варистор, ограничивающий кратковременные высоковольтные импульсы, которые иногда присутствуют в сети (немного про варисторы см. Маломощный блок питания). Вот и вся его фильтрация. Некоторые устройства (в том числе и мое) имеют токовый размыкатель, который должен по идее размыкаться при протекании большого тока (никогда не проверял, как они работают). В этом случае на корпусе есть кнопочка, которую нужно нажать, чтобы снова замкнуть размыкатель, если он сработал.

Разбираем удлинитель и смотрим что у него внутри:

Число “14”, нанесенное синим маркером, ничего не означает – так изначально и было. По нему можно судить, что собирали эту штуку не китайцы – иначе бы был иероглиф! Слева черная фуська – токовый размыкатель, Правее другая черная фуська (к ней подходит много проводов) – выключатель. Между ними варистор, но его плохо видно. На пересечении зеленого и коричневого проводов, голубой диск внизу – это он. Красные провода припаяны (проверьте качество пайки, оно бывает отвратительным!) к длинным металлическим пластинам, которые и являются контактами.

Теперь встраиваем внутрь фильтр, и готово. Вот схемы того, что было, и что будет (выключатель с лампочкой подсветки на схемах не показан):

На исходной схеме: Sc – токовый размыкатель, V1 – варистор типа 471 (числом кодируется максимальное напряжение, а от диаметра зависит максимальная энергия подавляемого импульса; диаметр 6…10 мм – самое то), надписью “Удлинитель” как раз и помечены эти самые контактные пластины.

В доработанном варианте добавляется RLC фильтр. Правда хороший фильтр сделать не удастся – все же мало места, да и для него нужно подбирать детали. Именно так делают “Пилоты” – сначала проектируют схему, а потом под нее уже делают корпус. Но тем не менее, такой вот фильтр, собранный из подручных материалов, работает достаточно хорошо.

Пройдемся по элементам. Катушки L1 и L2 вместе с конденсаторами С1 и С2 образуют LC фильтр. Сопротивление катушек на высоких частотах большое, а вот на низких – маленькое. Поэтому, чтобы и низкочастотные помехи хоть немного подавить, последовательно с катушками включены резисторы R1, R2. Резистор R3 разряжает конденсаторы при отключении от сети, иначе, заряженные конденсаторы могут нехило стукнуть током. Конденсатор С2 включен с другой стороны контактных пластин для того, чтобы создать “распределенную” емкость, чтобы индуктивность и сопротивление пластин не ухудшало фильтрацию. На самом деле, в нашем случае разницы, где включен С2 никак не заметно слишком уж маленькая индуктивность и сопротивление контактных пластин. Но все равно приятно, что мы об этом позаботились! И, кроме того, именно в том конце корпуса есть свободное место, куда можно поставить этот конденсатор.

Иногда возникают споры о размещении резисторов R1 и R2. Как их включать – до варистора, или после, как у меня? На самом деле это зависит от нашей цели. До варистора, резисторы нужно включать, если мы хотим улучшить работу варистора при подавлении кратковременных высоковольтных (до нескольких тысяч вольт) импульсов. Эти импульсы варистор “пропускает через себя”, ток через варистор достигает сотен ампер, и практически все напряжение импульса падает на сопротивлении проводов и контактов.

Сопротивление проводов довольно маленькое (это ведь чем лучше сеть, тем меньше сопротивление), и ток очень большой. Поэтому при большом токе на варисторе получается довольно большое напряжение (левый рисунок). Если же на пути тока поставить резисторы R1 и R2, то их сопротивление (совместно 1…2 Ома) заметно больше сопротивления проводов, и ток будет гораздо меньше (но все равно сотня-другая ампер!). А раз ток меньше, то и напряжение на варисторе меньше (правый рисунок).

Казалось бы, правый вариант намного лучше! Не совсем. Дело в том, что эти импульсы кратковременны, и большинство приборов их “не замечает” (они нередки в сети, вы их замечали?). Для чего же варистор? На всякий пожарный случай. Мало ли что. 100 раз импульс не подействует, а на 101-й придет импульс побольше, и спалит блок питания, или еще что. Так вот, если этот кратковременный импульс в 3000 вольт не всегда заметен, есть ли разница, останется от него 300 вольт, или 600? (Внимание! цифры 300 и 600 я взял “от фонаря”! На самом деле все это очень сильно зависит и от конкретной сети, и от конкретного варистора и от конкретного импульса! Но принцип верный!)

Почему же я включил резисторы после варистора? Чтобы максимально отделить от варистора конденсаторы. Конденсатор, включенный параллельно варистору, совсем даже ему не помогает (иногда мешает, иногда – нет). Кроме того, при ограничении варистором вражеских импульсов, образуется куча высокочастотных помех, у которых напряжение хоть и не высокое, но кому они нужны? Включив резисторы после варистора, я минимизировал прохождение помех на выход фильтра – ведь у меня получилось две ступени фильтрации – с высоковольтной гадостью справляется варистор, а с остальной – катушки с конденсаторами, которым резисторы очень даже помогают.

Вывод. Если у вас очень “грязная” сеть, в которую часто включают сварочные аппараты, ставьте резисторы до варистора. Если нет – ставьте их после. Возникает вопрос: а почему бы не включить две пары резисторов – одну до варистора. а другую после варистора? По одной простой причине – резисторы греются. Две пары резисторов увеличивают нагрев вдвое. А там и расплавится что-нибудь, или вообще загорится! А ставить резисторы маленького сопротивления (чтобы меньше грелись) – тоже не выход, они будут хуже работать.

Итак, берем детали

и прикидываем, куда их притулить (о самих деталях – ниже):

Все хорошо влазит, ни с чем не замыкает, можно паять.

Конденсатор С2 (он справа) должен иметь длинные выводы, иначе он не даст поставить на место контактные пластины (хотя длинные выводы ухудшают работу конденсатора). Поэтому его можно и не ставить – будет намного легче собирать все обратно.

Когда все обратно собрали – на вид ничего не изменилось, но начинка уже совсем другая. Чтобы окончательно перекрыть путь помехам, на сетевой провод возле самого удлинителя ставим ферритовую шайбу (удобнее всего разрезную на защелках):

(Это на другом проводе феррит – тот, который я поставил на этот удлинитель точно такой же, просто я забыл сфотографировать, а потом уже было далеко доставать)

Об этом поподробнее. В отличие от нормальной передачи энергии, когда по одному проводу ток приходит в нагрузку, а по другому возвращается обратно в источник, высокочастотная (ВЧ) помеха может распространяться сразу по двум проводам. Например, при ударе молнии вблизи электрических проводов, в них возникает ток, который идет сразу по обоим проводам в устройство, и, пройдя сквозь него, через емкость между корпусом и землей замыкается на землю.

Т.е. оба сетевых провода для помехи – это как два параллельных прямых провода (или как антенна), а земля – обратный провод. Внутри устройства, ток ВЧ помехи может воздействовать на разные цепи и мешать им жить. Нацепив ферритовое кольцо на сетевой провод, мы увеличиваем его (провода) индуктивность, а значит и сопротивление на высоких частотах. Поэтому ток помехи станет меньше.

Конструкция и детали

Схема очень непривередлива к деталям. Но все же некоторые правила нужно соблюдать. Разберем по порядку.

Варистор. Тип 471. Диаметр 6…10 мм. Это оптимально.

Резисторы R1, R2. Чем их сопротивление больше, тем лучше фильтрация, но больше нагрев и больше потери напряжения. С другой стороны, нагрев и падение напряжения тем больше, чем больше потребляемый ток (и мощность). Поэтому сопротивление резисторов выбираем в зависимости от суммарной мощности, потребляемой всеми теми устройствами, которые будут подключаться к фильтру:

Мощность нагрузки, Втдо 250до 380до 500
Сопротивления R1 и R2, Ом0,820,360,22

Если планируется подключать более мощные потребители, то возможно, придется вообще отказаться от резисторов. С другой стороны, зачем делать фильтр, чтобы подключать к нему утюг?!

Резисторы используются мощностью 5 Вт. Можно взять и двухватные, но не стОит – они должны иметь запас по мощности на случай, если вдруг ток окажется больше, чем ожидалось (или помеха проскочит, где ее энергия выделится?..).

Дроссели L1 и L2. Это самый “труднодоставаемые” элементы. Но с другой стороны, поскольку вместе с ними работают резисторы, требования к дросселям снижаются. Требования такие:

  • Ферритовый сердечник. Катушка без сердечника имеет слишком низкую индуктивность (при реальных габаритах), а стальной сердечник плохо работает на ВЧ.
  • Сердечник незамкнут, или с воздушным зазором – иначе сердечник может насытиться, и индуктивность сильно снизится.
  • Максимальный ток катушки (это ток, при котором индуктивность начинает снижаться из-за насыщения сердечника) не меньше, чем ток нагрузки.
  • Индуктивность дросселя не менее 10 мкГн. Чем больше, тем лучше (до 10 мГн).
  • Дроссели не имеют магнитной взаимосвязи.

Конденсаторы С1, С2. Если С2 поставить не удается, то вполне можно ограничиться одним конденсатором. Поскольку они соединены параллельно, то вполне можно рассматривать их как один конденсатор с емкостью, равной сумме емкостей С1 и С2. Требования к конденсатору:

  • Конденсатор пленочный, типа К73-17 или аналогичный (импортные меньше по габаритам).
  • Емкость не меньше 0,22 мкФ. Больше 1 мкФ тоже не нужно.
  • Напряжение 630 вольт. Зачем столько? А это запас, ведь при помехах, напряжение повышается. Да и по правилам напряжение на конденсаторе должно быть меньше максимально допустимого.

Резистор R3. Его мощность 0,5 Вт, хотя на нем выделяется в 10 раз меньше. К этому резистору прикладывается 220 вольт, и он должен иметь довольно большие геометрические размеры (отсюда и 0,5 Вт), чтобы такое напряжение выдерживать. Сопротивление от 510 кОм до 1,5 МОм.

Вот и все. Можно пользоваться, и удачи в борьбе с помехами!

По просьбе читателей, я измерил насколько фильтр подавляет помехи. Это не очень хорошо получилось – высоковольтные импульсы мне дома сгенерировать сложно, и я этого не делал. А вот ВЧ помеху генератор выдал (маленькой амплитуды, но какая разница?). Вот два теста. Они могут быть не совем точными – величина подавления может быть несколько занижена. В качестве нагрузки в фильтр был включен паяльник.

Первый тест – подавление частоты 30 кГц. Эта частота часто используется в импульсных блоках питания (компьютерных, например), и этой частотй “засорена” сеть. Вот осциллограммы напряжения на входе и выходе:

Синий – вход, красный – выход. Масштабы одинаковы. Подавление раз в 8, что очень неплохо для простого фильтра, да еще сделанного из подручных материалов.

Второй тест – действительно высокочастотная помеха частотой 200 кГц:

Здесь выходное напряжение в 100 раз большем масштабе, чем входное. Подавление помехи примерно в 350 раз!!! Так что ВЧ помехи не пройдут.

Новенькое!

В продаже появились неплохие катушки:

Они намотаны довольно толстым проводом на ферритовом сердечнике, по форме напоминающем гантелю. Снаружи надета термоусадочная трубка. У этих катушек довольно большая индуктивность при приличном токе (и несколько типоразмеров – чем больше размер, тем больше произведение индуктивности на максимальный ток). Имея такие катушки, фильтры делать – одно удовольствие. Схема почти такая же, теперь катушки “мощные” и резисторы в цепь гашения помех не нужны:

В принципе, все осталось прежним, но кроме катушек изменился конденсатор. Это специализированный конденсатор, предназначенный доя работы в фильтрах (такие стоЯт в компьютерах и бесперебойниках. И напряжение 280 В, на которое рассчитан конденсатор – это действующее значение переменного тока (об этом говорит знак “280V ~” на корпусе). Такое же, как и 220. Т.е. не нужно делить напряжение, написанное на конденсаторе на корень из 2, чтобы узнать на какое макс. напряжение переменного тока его можно включить. Как раз на 280 вольт. А у нас – 220, запас приличный. Вот что получилось:

Голубой – варистор, который и был в этом “фильтре”-удлиннителе; рядом с ним черные – катушки, по хорошему их надо размещать так, чтобы их оси были перпендикулярны, но я сначала сфотографировал, потом отогнул (нижнюю на фото) катушку, потом все закрутил, а уж потом вспомнил, что сфотографировал неправильно! Снова разбирать было лень, уж извиняйте! Желтый – это конденсатор. Насколько я с ними встречался – они все желтые.

Резистор, разряжающий конденсатор, здесь не установлен – в этот фильтр будет все время включено устройство, которое и разрядит конденсатор. А если один раз в жизни я этот фильтр сниму, то уж не забуду разрядить. Просто быо лень искать и паять резистор, но всем я категорически рекомендую в этом с меня пример не брать, и резистор устанавливать!

Вот и все! Очень просто и очень неплохо!

18.08.2007 – 24.04.2008

Схема и детали сетевого фильтра из ЭЛТ-монитора

Однажды хочется/нужно сделать сетевой фильтр для защиты какого-нибудь маломощного самодельного электронного устройства от помех в электросети. Также верно и обратное: такой фильтр защищает электросеть (и все подключённые к ней другие приборы) от помех-шума, создаваемого импульсным блоком питания (или мотором) данного прибора.

И тут вспоминаешь, что таких фильтров было уже миллион выброшено на помойку, т. к. они были во всех ЭЛТ-мониторах и телевизорах (90-х и начала 2000-х), видео- и аудио-магнитофонах, хороших компьютерных блоках питания и т. п. Так что его можно вытащить из чего-нибудь ещё случайным образом не выброшенного, или же собрать обратно из ранее вытащенных деталек… вот только схема нужна. А также фотографии-описание используемых деталей, т. к. они все тут специфические: конденсаторы должны быть специализированными шумоподавляющими, катушки-дроссели имеют встречную намотку и т. п.

Схема и фотографии деталей сетевого фильтра из ЭЛТ-монитора LG 14 дюймов

Сетевой фильтр питания из ЭЛТ монитора LG

Итак, вот сетевой фильтр + выпрямитель из монитора LG 14″ 520Si 1999 г. Сверху на картинке [можно увеличить в 2 раза] детали расположены в таком порядке, как они были распаяны на плате. Далее воссозданная схема. Далее фотки деталек и надписей на них крупным планом. Далее, под картинкой, текстовое описание всех деталей. Сетевой фильтр тут, по существу, до резистора R2 и диодного моста, но дальше ещё есть конденсаторы C5 и C7, которые тоже зачем-то нужны.

Описание деталей

  1. R1. Резистор 470 кОм, 0.5 Вт.
  2. F1. Предохранитель T3.15A250V. На 3.15 ампер, 250 вольт.
  3. C1, C2. Конденсаторы MKP 220n 275V~ X2. MKP — металлизированный полипропиленовый, 220 нФ, 275V~ — предназначен для работы в сети переменного тока с напряжением 275 вольт, X2 — шумоподавляющий, класса безопасности X2 [подробнее, что означают эти X1-X2-Y1-Y2 и другие значки на корпусе конденсатора; на английском].
  4. T1. Как бы трансформатор в жёлтом, 6200TLE001B, — дроссель: встречная намотка 2-х одинаковых обмоток на едином сердечнике, индуктивность каждой — 20.0 мГн, диаметр провода — 0.45 мм.
  5. C3, C4, C7. Конденсаторы 222M X1Y2 250V~: 2.2 нФ (2200 пикофарад), предназначен для работы в сети переменного тока с напряжением 250 вольт, X1Y2 — шумоподавляющий, «безопасный», подробнее тут: KEMET Safety Disc Capasitors.
  6. L1. Отрезок проволоки в ферритовой цилиндрической бусине.
  7. T2. Тороидальная катушка индуктивности, 509DNYa1G, — тоже дроссель: встречная намотка 2-х одинаковых обмоток (каждая на своей половине ферритового кольца), индуктивность каждой — 2.4 мГн, диаметр провода — 0.35 мм.
  8. R2. Резистор 4R7 5W — 4.7 Ом, 5 Вт.
  9. VDS1. D2SBA60 — диодный мост из 4-х диодов на 600V 1.5A каждый.
  10. C5. Конденсатор 472M X1Y2 250V~: 4.7 нФ.
  11. R3. Резистор 560 кОм, 0.25 Вт.
  12. C6. Конденсатор электролитический 220 мкФ, 400 вольт.

P. S. Чаще сетевые фильтры (в мониторах, компьютерных БП и др.) устроены проще: Простой сетевой фильтр, возможно своими руками.


5 / 5 ( 22 голоса )

Универсальный сетевой фильтр и его конструкция


Универсальный сетевой фильтр и его конструкция

  Включив однажды в одну сетевую розетку радиоприемник «ВОЛНА-К» и компьютер «Пентагон-128» с дисководом и блоком питания, обнаружилось, что эти устройства оказались плохо совместимыми. Вся компьютерная техника выдавала мощный и широкий спектр радиопомех, так что бедняжка «ВОЛНА» ревела практически в любой точке диапазона от 12 кГц до 23,5 МГц. Помехи были и на TV. Все это и навело на мысль сделать и установить сетевой фильтр, что не помешало бы и в случае эксплуатации любительской радиостанции, но все откладывалось «на потом». Спектр помех был очень широк и решение пришло по аналогии с анодным дросселем в выходном каскаде лампового усилителя мощности. Прикинув коэффициент полезного действия [1] для разных частот, я понял — фильтр должен быть трехсекционным.

  Классический вариант [2] на ферритовом кольце, рис.1 при намотке 10 витков на магнитопроводе 600НН К32х16х6 или 400НН К40х25х7,5 и конденсаторах С1 … С4 = 0,01 мкФ показал худшие результаты. Возможно, из-за малой емкости конденсаторов, которая должна быть как минимум на порядок больше 0,1 … 0,22 мкФ.

  Найти проходные (высокочастотные) конденсаторы такой емкости мне не удалось. Максимальная емкость конденсаторов КТП-3 0,015 мкФ. Бумажные проходные конденсаторы имеют большие величины емкостей, но позволяют эффективно подавлять в основном низкочастотные помехи бытового и промышленного происхождения, проникающие в радиоприемник из сети переменного тока.

  Поэтому потребовалось сделать сделать универсальный сетевой фильтр, который бы не пропускал высокочастотные помехи из сети в радиоприемник или трансивер при приеме и, наоборот, в электрическую есть при передаче. Схема сетевого фильтра приводится на рис.2.


рис.2

  В фильтре используются конденсаторы С1 … С4, С9 … С12 — КПБ — 0,022 мкФ — 500 В С5 … С8, С13 … С14 — КТП-3 — 0,015 мкФ — 500 В (керамические, красного цвета с резьбой М8 — 0,75). Как видно из схемы, керамические и бумажные проходные конденсаторы включены попарно-параллельно. «Неонка» VL1 -индикатор включения фильтра в сеть. Дроссели L1 и L1′ намотаны обычным двойным сетевым проводом, в изоляции (например, от сгоревшего паяльника) на семи, сложенных вместе плоских ферритовых стержнях для магнитной антенны. Общее сечение магнитопровода 4,2 см2. Стержни плотно уложены друг на друга и обмотаны тремя слоями лакоткани. Поверх нее намотана обмотка, содержащая семь витков. Получившийся элемент больше похож на проходной трансформатор, чем на дроссель, рис.3.

  Дроссели L1 и L1′ можно намотать и на ферритовом кольце проницаемостью 400 — 2000 НН. Его поперечное сечение выбирается из расчета 0,25 см2 на 100 Вт, потребляемой из сети мощности, с целью избежать подмагничивания из-за асимметрии сетевого напряжения. Данные по сечению магнитопровода приводятся с некоторым запасом. В нашем случае мощность равна максимальной (по сечению) и составляет Pmax = 4,2 * 100 / 0,25 = 1680 Вт

  Дроссели L2 — 2′ и L3 — 3′ намотаны проводом ПЭВ-2 диаметром 1,5 мм. Максимальный ток определяется по формуле Imax = d2 j / 1,28 (A) где d — диаметр провода в мм, j — плотность тока в А/мм2, которую можно принять 4…6 А/мм2.

  При плотности тока 4,5 А/мм2 максимальный ток составит Jmax = 1,52 4,5 / 1,28 = 7,91 A

  Можно допустить, что мощность фильтра может достигать 2000 Вт, так как он рассчитан с некоторым запасом. Для обычной работы такая мощность вряд ли потребуется, но фильтр изготовлен на все случаи жизни.

  Дроссели L2 — 2′ намотаны на керамических стержнях диаметром 12 мм и длиной 115 мм до полного заполнения. Дроссели L3 — 3′ — бескаркасные, содержат по 9 витков и намотаны с шагом для уменьшения межвитковой емкости и лучшей защиты от самых высокочастотных наводок на оправке диаметром 10 мм и длиной 41 мм.

  Сетевой фильтр, состоит из трех секций, каждая из которых с некоторым перекрытием работает в определенной области частот — L3 — 3′ в области высоких частот, L2 — 2′ в области средних частот, L1 и L1′ в области низких частот. В целом же, в работе принимают участие все секции фильтра совместно.

  Эскиз фильтра приведен на рис.4. Конструктивно фильтр собран в трех экранированных секциях, которые помещаются в металлический корпус 190х190х70 мм. Дроссели, находящиеся в соседних секциях, соединяются через проходные конденсаторы, установленные на вертикальных перегородках. Крепление дросселей осуществляется при помощи стоек из оргстекла толщиной 10 мм, в котором высверливают иди растачивают соответствующие отверстия.

  Для подключения используются разъемы МРН. К нему подводятся сетевые экранированные провода от трансивера и усилителя мощности и, который, обладая распределенной емкостью, дополнительно снижает высокочастотные наводки. Экранирующие оплетки проводов соединяются с клеммой «земля», а сам фильтр (корпус) коротким толстым проводом (оплетка коаксиального кабеля РК-3) заземляется. Фильтр снабжен обычной сетевой розеткой или розетками для подключения бытовой аппаратуры, например, компьютера и блоков его составляющих.

  Качество работы фильтра кратко можно охарактеризовать следующим образом. Радиоприемник «Волна-К» с подключенным компьютером смог принимать любительские радиостанции на комнатную антенну и были слышны лишь отдельные «попискивания» компьютера с уровнями не более 3-5 баллов.

Литература:
1. Ю. Рогинский «Экранирование в радиоустройствах», 1970
2. Журнал «Радио» №10, 1983 г.

А.Кузьменко
RV4LK
Радио — Дизайн №1-98

Источник: shems.h2.ru

СЕТЕВОЙ ФИЛЬТР

СЕТЕВОЙ ФИЛЬТР

   Сетевой фильтр необходим для устройств, постоянно включенных в электрическую сеть, которые чувствительны к перенапряжениям в сети и помехам. Осветительные лампы, нагревательные приборы и пылесосы менее требовательны к качеству электропитания, и для них сетевой фильтр можно использовать лишь в качестве удлинителя-разветвителя электропитания. Импульсы, возникающие в результате подключения и отключения большого количества потребителей, работа промышленного оборудования и городского электротранспорта, аварии на подстанциях, выбросы тока – это техногенные помехи. Природные помехи: грозовые разряды и удары молнии вблизи кабелей наружной электросети и линий электропередач. Постоянное воздействие электромагнитных импульсов может привести как к полному выходу аппаратуры из строя, так и к потере накопленной информации. Первым уровнем защиты и являются сетевые фильтры. Причиной помех телевидению во многих случаях является недостаточная высокочастотная развязка выходящих из передатчика проводов и особенно провода сетевого питания. Высокочастотная энергия передатчика, попадая в питающую сеть, подводится через провода этой сети к телевизорам и радиоприемникам, включенным в нее, а также излучается в пространство. Для высокочастотной развязки проводов, выходящих наружу от передатчика, применяют дроссели, резисторы и конденсаторы, образующие цепи, шунтирующие на землю высокочастотные сигналы в проводах или образующие заградительные фильтры для высоких частот. В зависимости от номиналов применяемых деталей и частоты сигнала уровень ослабления меняется. Существенно улучшает развязку на высоких частотах применение проходных конденсаторов вместо обычных или конденсаторов опорного типа, поскольку у проходных конденсаторов паразитная индуктивность сведена к минимуму. При выборе типа проходного конденсатора необходимо учитывать допустимый ток, пропускаемый внутренним проводом конденсатора.

   Хорошую блокировку проводов по высокой частоте можно обеспечить, если поместить их в заземленный экран. Экран создает распределенную емкость вдоль провода и таким образом шунтирует провод на высокой частоте по всей длине, Увеличить сопротивление провода на высокой частоте можно путем увеличения его погонной индуктивности. Для этого на провод одевают ферритовые кольца соответствующего типоразмера с магнитной проницаемостью порядка нескольких сот. Если требуется локально увеличить индуктивность провода, его несколько раз продевают сквозь ферритовое кольцо, образуя таким образом тороидальную катушку с необходимой индуктивностью. Осуществляя развязку сетевого провода передатчика, следует помнить, что ток в нем может быть значительной величины, что накладывает дополнительные требования к катушкам фильтра, индуктивность которых не должна существенно изменяться под действием тока. В противном случае характеристики фильтра будут меняться в зависимости от нагрузки. Это относится к катушкам с сердечниками из магнитных материалов. Для исключения влияния тока подмагничивания катушку наматывают в два провода, в результате чего магнитное поле тока компенсируется. Но все эти меры защиты являются недостаточными и для того чтобы получить хорошее напряжение питания необходимо использовать специальное устройство — сетевой фильтр. Как известно, сетевой фильтр предназначен для защиты цепей электропитания компьютеров и другой электронной аппаратуры от импульсных перенапряжений и выбросов тока, возникающих в результате коммутации и работы промышленного оборудования; высокочастотных помех, распространяющихся по сетям электропитания и импульсных перенапряжений, возникающих в результате грозовых разрядов. Без специального фильтра, помехи и выбросы, попадающие в прибор от сети, могут беспрепятственно проходить через межвитковые емкости силового трансформатора. Помехи от близлежащих радио и телевизионных станций, другой передающей аппаратуры могут серьезно нарушать работу при наладке и эксплуатации устройств.

сетевой фильтр для аппаратуры

   Обычно используют для их подавления простые покупные сетевые фильтры с несколькими розетками, которые и фильтрами то назвать сложно. Такие устройства полноценными сетевым фильтром не являются. Там внутри находится только лишь варистор, ограничивающий высоковольтные импульсы, которые иногда появляются в сети. Конечно в самом простейшем случае можно использовать готовый сетевой фильтр отечественного или зарубежного производства, но качественный сетевой фильтр с подавителем помех лучше изготовить самостоятельно.

военный сетевой фильтр

   Типовая схема фильтра изображена на рисунке ниже. 

сетевой фильтр схема

   Для примера указана схема трёхсекционного фильтра, однако на практике достаточно и двух. Сетевой фильтр, состоит из секций, каждая из которых с некоторым перекрытием работает в определенной области частот — Др3 — 3′ в области ВЧ, Др2 — 2′ в области СЧ, Др1 и Др1′ в области НЧ. Дросселя вместе с конденсаторами и образуют LC фильтры. Сопротивление катушек на высоких частотах большое, а на низких — маленькое, что препятствует проникновению помех дальше. В фильтре синфазных помех обмотки катушки индуктивности находятся в фазе, но переменный ток, который протекает через эти обмотки – в противофазе. В итоге, для тех сигналов, которые совпадают или противоположны по фазе на двух линиях электропитания, синфазный поток внутри сердечника уравновешивается. Проблема проектирования фильтра синфазных помех заключается в том, что при высоких частотах идеальные характеристики компонентов искажаются через паразитарные элементы. Основным паразитарным элементом является межвитковая емкость самого дросселя. Это небольшая емкость, которая существует между всеми обмотками, где разница напряжений между витками ведет себя подобно конденсатору. Этот конденсатор при высокой частоте действует как шунт вокруг обмотки и позволяет ВЧ переменному току протекать в обход обмоток. Частота, при которой это явление является проблемой, выше частоты авторезонанса обмотки. Между индуктивностью самой обмотки и этой распределенной межвитковою емкостью формируется колебательный контур. Выше точки авто резонанса влияние емкости становится большим от влияния индуктивности, что снижает уровень затухания при высоких частотах.

сетевой фильтр своими руками

   В устройстве на фото выполнена только подавление ВЧ и НЧ. Как видно, керамические и бумажные проходные конденсаторы включены попарно-параллельно.

самодельный сетевой фильтр

   Проходные конденсаторы имеют ёмкость по 0,015 мкФ, а конденсаторы НЧ секции — 1 мкФ. Напряжение от 250 В и выше. На фото показан сетевой фильтр, используемый в старой военной радиолокационной аппаратуре.

сетевой фильтр для компьютера

   К числу защищаемых устройств относят разнообразную аппаратуру: компьютеры, телевизоры, радиоприемники. Сетевой фильтр включают между сетью и устройством потребления. Конструктивно фильтр собран в трех экранированных секциях, которые помещаются в толстый металлический корпус. Дроссели, находящиеся в соседних секциях, соединяются через проходные конденсаторы, установленные на вертикальных перегородках. Ввод и вывод напряжения желательно реализовать кабелем, с нулевой точкой, которую необходимо заземлить. 

   Форум по сетевым фильтрам

   Схемы блоков питания

Сетевой фильтр схема | Техника и Программы

Для подключения аппаратуры к сети на рабочем месте необ­ходимо иметь 4-5 розеток. Обычно используют удлинители или сетевые фильтры. Сетевой фильтр — это удлинитель с дополни­тельными устройствами, предотвращающими проникновение помех из сети на подключаемую аппаратуру. Помехи и выбросы, попадающие в схему от сети, могут беспрепятственно проходить в приборы через межвитковые емкости силового трансформатор-ра. Помехи от близлежащих радио- и телевизионных станций, медицинской аппаратуры могут серьезно нарушать работу при наладке устройств. Кроме защиты от помех сетевой фильтр часто снабжается специальной схемой, защищающей аппаратуру от перенапряжений. Практика показывает, что примерно 100 раз в год в сети возникают перенапряжения — короткие импульсы с напряжением 350… 1000 В. Можно использовать готовый сете­вой фильтр отечественного или зарубежного производства, на­пример, «Лидер», «Пилот», «Импульс», Vector, Optima, Sven и др. Сетевой фильтр с подавителем помех нетрудно изготовить са­мостоятельно. Устройство такого фильтра показано на рис. 1.1. Фильтр состоит из основания i, выполненного из какого-либо изоляционного материала — текстолита, гетинакса или фанеры толщиной 10… 15 мм. На основании закреплены 4 соединенных параллельно стандартных розетки 2, предназначенные для от­крытого монтажа. Размеры основания — 200 х 80 мм. Напряже­ние на розетки подается через подавитель высокочастотных по­

Рис. 1.1. Устройство сетевого удлинителя — подавителя помех

мех 4, закрытый крышкой из изоляционного материала. На верхней части крышки размещен индикатор включения сети (светодиод) 3 и выключатель сети 5, на боковой — предохраните­ли б. К сетевому фильтру подключен шнур электросети 7.

ПринципиЕшьная схема подавителя высокочастотных помех изображена на рис. 1.2. Напряжение сети через выключатель SA1 и предохранители FU1, FU2 поступает на высокочастотный продольный трансформатор Т1. Симметричному току двухпро­водной линии (току питания) обмотки трансформатора не ока­зывают сколь-либо существенного дополнительного индуктив­ного сопротивления, так как включены встречно. Вместе с тем по отношению к синфазным помехам, наводимым в сети, транс­форматор создает большое последовательное индуктивное сопро­тивление, возрастающее с повышением частоты помех. Дгшь-нейшему снижению помех способствует конденсатор С1. Кроме того, данный конденсатор снижает выбросы напряжения, кото­рые могут возникнуть при включении и выключении аппарату­ры от сети. Это увеличивает срок службы выключателя сети и уменьшает помехи и перенапряжения в схемах приборов. Для индикации включения сети имеется цепь VD1, R1, HL1. Здесь для индикации сети использован светодиод HL1, имеющий большой срок службы по сравнению с неоновыми лампами и лампами накаливания, обычно используемыми для этих целей.

Рис. 1.2. Принципиальная схема подавителя помех

Детали подавителя помех размещены на печатной плате (рис. 1.3). Печатный монтаж необязателен, можно выполнить плату на пустотелых заклепках, заменив печатные проводни­ки голым луженым проводом диаметром 0,8… 1,2 мм.

Высокочастотный продольный трансформатор Т1 выполнен на кольцевом сердечнике из феррита марки 1000НН,.,2000НЕ

Рис. 1.3. Размещение деталей на плате подавителя помех

диаметром 20…30 мм. Кольцо оборачивается слоем лакоткани или фторопластовой ленты и на него одновременно двумя про­водами в хорошей изоляции наматывается 4…6 витков. Мож­но использовать провод МГТФ сечением около 0,8 мм^ или применить провод, которым будет выполнен монтаж сетевого шнура. Следует обеспечить строгую идентичность обмоток трансформатора. Начало и конец обмоток трансформатора за­крепляют нитками. Трансформатор приклеивают к плате тер­моплавким клеем. Начала обмоток трансформатора показаны на схеме рис. 1.2 и 1.3 точками.

Конденсатор С1 типа К78-2, К73-17 на рабочее напряжение не ниже 400 В (лучше 600 или даже 1000 В). Резистор R1 ти­па МЛТ-2, ОМЛТ-2. Диод VD1 кроме указанного на схеме мо­жет быть типа Д223 с индексом А, Б; КД102 с любым буквен­ным индексом. Светодиод HL1 АЛ307, КИПД-24 или АЛ310А. Можно использовать и неоновую лампочку, например, ТН-0,2. В этом случае резистор R1 должен быть мощностью 0,5 Вт и иметь сопротивление 150 кОм. Диод VD1 из схемы следует ис­ключить. Держатели предохранителей типа ДПМ, выключа­тель любого типа на напряжение 250 В и ток не менее 10 А.

Центральные выводы держателей предохранителей соеди­нены с выводами выключателя SA1. Такое подключение необ­ходимо с точки зрения безопасности при смене предохраните­лей. При монтаже используйте для изоляции трубки в поли­хлорвиниловой изоляции или специальные термоусадочные трубки. Ни в коем случае не применяйте изоляционную ленту!

Монтаж розеток должен быть выполнен проводом в двой­ной изоляции сечением не менее 1…1,5 мм^. Такие же требо­вания предъявляются к сетевому шнуру. Его длина может быть 2…4 м. Испытания устройства показали, что высокочас­тотные помехи с частотой 100 кГц подавляются на 8 дБ, а с частотой 1 МГц — 36 дБ.

Для защиты аппаратуры от высоковольтных импульсов в сети можно дополнить сетевой фильтр микросборкой ЗА-1-1,5-400А(Б), выполненной в виде пластмассовой сетевой вилки с жесткими штырями для установки в одну из свободных розе­ток сетевого фильтра. Защитные микросборки выпускаются серийно, их характеристики приведены в [66].

На лицевую сторону микросборки выведены три светодиод­ных индикатора. Средний индикатор — зеленого света, два дру­гих — красного. Зеленый светодиод светит при наличии сетево­го напряжения и при исправных ограничителях напряжения. Светодиоды красного свечения (оба или один) включаются при выходе из строя обоих или одного ограничителя соответственно.

Если удастся приобрести микросборку ЗА-0-1,5-400А (мож­но с индексом Б), имеющую гибкие проволочные выводы, ее впаивают в сетевой фильтр параллельно выводам розеток.

СХЕМЫ СЕТЕВЫХ ФИЛЬТРОВ

СХЕМЫ СЕТЕВЫХ ФИЛЬТРОВ

СХЕМЫ СЕТЕВЫХ ФИЛЬТРОВ.


Предназначен для защиты цепей электропитания компьютеров, перифери и 
идругой электронной аппаратуры от: 

импульсных перенапряжений и выбросов тока, возникающих в результате
коммутации и работы промышленного оборудования 
высокочастотных помех, распространяющихся по сетям электропитания 
импульсных перенапряжений, возникающих в результате грозовых разрядов 
Информация взята с http://www.zis.com.ru

Pilot L.

Вариант #1

Вариант #2

Технические данные. Номинальное напряжение/частота...........................220 В/50-60 Гц Суммарная мощность нагрузки..............................2,2 кВт Номинальный ток нагрузки.................................10А Ослабление импульсных помех Импульсы 4 кВ, 5/50 нс...................................не менее 10 раз Импульсы 4 кВ, 1/50 мкс..................................не менее 4 раз Ток помехи, выдерживаемый ограничителем..................не менее 2.5 кА Макс. поглощаемая энергия................................80 Дж Уровень ограничения напряжения при токе помехи 100 А.....700 В Ослабление высокочастотных помех 0,1 МГц..................................................5 дБ 1 МГц....................................................10 дБ 10 МГц ..................................................30 дБ Потребляемая мощность(не более)..........................2 ВА

Pilot Pro.

Технические данные.
Номинальное напряжение/частота...........................220 В/50-60 Гц
Суммарная мощность нагрузки..............................2,2 кВт
Номинальный ток нагрузки.................................10А
Ослабление импульсных помех
Импульсы 4 кВ, 5/50 нс...................................не менее 30 раз
Импульсы 4 кВ, 1/50 мкс..................................не менее 6 раз
Ток помехи, выдерживаемый ограничителем..................не менее 8 кА
Макс. поглощаемая энергия................................300 Дж
Уровень ограничения напряжения при токе помехи 100 А.....600 В
Ослабление высокочастотных помех
0,1 МГц..................................................20 дБ
1 МГц....................................................40 дБ
10 МГц ..................................................20 дБ
Потребляемая мощность(не более)..........................15 ВА

APC E25-GR.


 Основное отличие фильтра: вместо конденсатора [1мкФ 250В] установлен 
 конденсатор [0,33мкФ 275В].
 В качестве сердечника у катушек вместо воздуха используется
 ферритовый стержень, у каждой катушки свой.
 Оси катушек взаиморасположены под углом 90 градусов.
 Уменьшение емкости - в 3 (три !) раза меньше потребляемая мощность в 
 сравнении с Pilot Pro.

 Ещё добавили схему детектора защитного заземления.
 (IMHO нафиг не нужна, поэтому рисовать не стал)
 В последних схемах Pilot Pro присутствует.
 И ещё материалы/сборка на порядок лучше. Каждая деталь радует глаз.
Технические данные.
Номинальное напряжение/частота...........................220-240V ,50-60 Гц
Суммарная мощность нагрузки..............................2,2 кВт
Номинальный ток нагрузки.................................10А
Пропускаемое напряжение 
(режим “фаза – ноль” при напряжении 6 кВ – 
 категория А, тест кольцевой волны)......................




Назад

Как устроены и работают сетевые фильтры в бытовых приборах и нужны ли они?

Как устроены и работают сетевые фильтры?
В бытовой домашней электросети, которая приходит в наши квартиры, имеется большое количество всплесков (бросков) напряжений, которые возникают на очень короткое время и имеют порой достаточно большую амплитуду, возникающие в следствии переходных процессов, наведенные молнией, грозовыми разрядами и др.
Всплески от переходных процессов, порожденные оборудованием, Варисторпричиной которых разряды запасенной энергии индуктивными и емкостными элементами. Электродвигатели используемые в лифтах, системе отопления, кондиционирования, охлаждения и другие индуктивные нагрузки создают непрерывный поток всплесков разной амплитудой до 1000В. Приводы постоянного тока, с переменной скоростью вращения, импульсные источники питания, переносной электроинструмент и т.п. являются так же источниками переходных процессов и следовательно, дополнительных всплесков напряжений.
Пример схемы подавления импульсного перенапряжения состоит из варистора (VDR)и газового разрядника (GDT), соединенных последовательно. Схема предназначена для защиты чувствительных электронных устройств от перенапряжения, переходных процессов, и короткого замыкания.
Схема сетевого фильтра    Схема защиты включается в разрыв между источником напряжения, в данном случае это розетка, и нагрузка. В обычном нормальном режиме ток не протекает через GDT и VDR1, но когда напряжение становится больше, чем сумма напряжения срабатывания GDT и VDR1 (GDT UZ470B и VDR S20K250 общее напряжение 250v), то ток начинает протекать через элементы. Чем больше превышение напряжение, тем больше протекает ток через GDT и VDR1.
   При уменьшении напряжения до нормального значения, схема переводится в исходное состояние. Из-за физических свойств разрядника и варистора, протекающий ток через защитные элементы не увеличивается больше определенного значения в течение короткого периода времени. Когда напряжение возвращается к нормальному значению, ток через элементы G1 и VDR1 прекращается, схема возвращается к обычному режиму.
Если протекающий ток значительно увеличиться, то срабатывает защитный предохранитель, нагрузка обесточивается. Две неоновые контрольные лампы, примененные в схеме, показывают наличие напряжения на входе и на нагрузке.
* VDR варистор — полупроводниковый резистор, представляет собой электронный компонент имеющий нелинейную вольт амперную характеристику (ВАХ). Название происходит от английского слова — переменный резистор.
Фото сетевого фильтра Подобные схемы часто используются для защиты цепей от чрезмерных переходных напряжений путем включения их в схему таким образом, что при их срабатывании, они будут шунтировать возникающий чрезмерный ток, создаваемый высоким напряжением для чувствительных компонентов. Задача VDR еще в том, чтобы защитить от увеличения тока через устройства, когда напряжение становиться чрезмерным.
Преимущества
1) Нормальное рабочее напряжение 230V AC / DC
2) Максимальная номинальный ток 16A
3) Максимальный ток 16A
4) Напряжения отключения => 300В RMS
5) Защита от перегрузок.
6) Защита от короткого замыкания.
Применение
1) Защита чувствительных компонентов.
2) Защита двигателя.
3) Защита телефонных линий.

Самому собрать фильтр

Сетевой фильтрСхема высококачественного сетевого фильтра.
Высококачественный сетевой фильтр позволяет отфильтровать помехи и кратковременные импульсные скачки напряжения. Особенно актуальна схема для проживающих в поселках, где электричество подводится по воздушным линиям и когда во время грозы, при разрядах молний наводится высокое напряжение. Детали применяются от ненужных компьютерных блоков питания, которые могут заваляться дома или выбрасываются на работе — дайте им вторую жизнь! Необходимо намотать симметрирующие дроссели-трансформаторы, варисторы и конденсаторы выпаять из блоков питания, лучше всего подойдут класса Y2 и X2.
Номиналы элементов для фильтра могут иметь значения:
  1. Конденсаторы С2-4 серии Y2 номиналом по 0,047 мкФ (стандартные конденсаторы из БП например, Kh572N)
  2. Конденсаторы С1, С5 серия класса Х2, номинал 0,47МкФ.
  3. GAS — разрядник типа BHS 2500V.
  4. Варисторы MV, диаметр корпуса 20мм (можно 25 и более), напряжение пробоя 470В.
  5. Трансформаторы TR1-TR2 имеют две обмотки 2*10 витков, намоточный проводом сечением 2кв.мм. В качестве сердечника использованы кольца от симметрирующего трансформатора 350 Ватного компьютерного блока питания.
  6. L1, L2 — ферритовые стержни проницаемостью М2000, намотано 10 витков проводом, желательно пропитать эпоксидным лаком.
Розетки можно дополнительно зашунтировать разрядными резисторами номиналом 470 КОм, мощностью 0,5 Вт (для того чтобы не щелкало, правильнее составить из двух резисторов общим номиналом)
Фильтр Для исключения резких бросков тока добавьте последовательно с каждым варистором резистор 1Вт по 10Ом.
Для исключения возгорания и разлета осколков керамики, наденьте сверху на варисторы термоусадочную трубку.
Бытовые фильтры-удлинители и схемы фильтров применяемые в них. Задумывались Вы, что Вам необходимо:просто удлинитель или удлинитель с фильтром?
Если Вы подключаете электрический чайник, лампу освещения, то конечно, фильтр здесь абсолютно не нужен, зачем тратить деньги впустую. Здесь важно качество розеток в удлинителе, толщина провода и его длина, но в тоже время излишняя длина не нужна, иначе придется сматывать в клубок.
Если несколько бытовых приборов расположенных рядом друг с другом, для подключения можно использовать тройник. А что делать, если дорогая бытовая техника: телевизор, компьютер, аудиоцентр, то в этом случае ответ однозначен — надо защищать приборы как минимум сетевым фильтром.

Удлинитель типа Пилот

Фото сетевого фильтра

  • Бытовая техника, такие как микроволновые печи, холодильники, электрочайники, стиральная машины не должны подключаться через удлинитель. Они должны подключаются непосредственно в электрические стационарные розетки в квартире.
  • Запрещается перегружать розетки, удлинители по потребляемой мощности (току)!
  • В случае срабатывания автоматических выключателей — это является предупреждением что линия перегружена, не следует ни в коем случае игнорировать!
  • Если Вы не знаете какое количество оборудование может быть подключено к одной розетке или удлинителю, уточните у профессионалов, в крайнем случае спросите в жэке…
  • Не пользуйтесь вилками, не имеющие контакт для заземления (металлический лепесток).
  • При использовании электрооборудованием расположенного возле источника влаги, оно в обязательном порядке должно подключено к защитному заземлению.
  • Не пользуйтесь удлинителями имеющие признаки повреждений, или при работе шнур удлинителя нагревается!

 

Фото сетевого фильтра

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *