""

Сетевой фильтр с развязкой от фазного провода

Petrovich35 › Блог › Сетевые фильтры 220В, что у них внутри

Добрый день, друзья!

Почти у каждого из нас дома есть хотя бы один сетевой фильтр. Судя по тому, что ими завалены полки большинства магазинов, торгующих электротоварами, вещь это ходовая, пользуется популярностью у населения (фото 1):

Есть несколько подобных фильтров и у меня дома. Есть и дешевые, есть и подороже. А началось все с того, что я решил отремонтировать один из перегоревших фильтров, а потом мне стало интересно изучить внутренности и других фильтров, и я разобрал еще несколько. И как оказалось, не зря. Но обо всем по порядку.

Почему люди покупают сетевые фильтры?

Во-первых, они удобны: в большинстве случаев сетевой фильтр выполнен как удлинитель с несколькими розетками, обычно с сетевым выключателем на корпусе. Более продвинутые модели также имеют встроенные разъемы USB для питания и зарядки различных 5-вольтовых гаджетов.

Во-вторых, покупатели рассчитывают, что сетевой фильтр, в отличие от обычного удлинителя, защитит подключенное оборудование от различных неприятностей, случающихся в бытовой электросети — скачков напряжения, различных помех и т.д. Этим активно пользуются ушлые продавцы-консультанты, настойчиво впаривая рекомендуя покупателю бытовой техники (телевизора, холодильника и т.д.) приобрести попутно еще и сетевой фильтр.

Так что же за устройство мы покупаем в коробке с названием “сетевой фильтр”, могут ли имеющиеся в продаже фильтры носить это гордое имя? Как оказалось, ответ не так однозначен.

Чтобы ответить на этот вопрос, в данной записи заглянем внутрь нескольких подобных устройств, типичных представителей наиболее массового сегмента бюджетной ценовой категории около 400-700 российских рублей ($6-$10).

Внимание! Дальше будет много скучного текста и картинок. Кому не нужны подробности, читайте выводы в конце записи.

Перед тем, как перейти к конкретным фильтрам, давайте кратко освежим в памяти, какие помехи встречаются в бытовой однофазной сети переменного тока 220В/50Гц, т.е. в розетках наших квартир и домов.

Напомню, это не лекция по электрике и электронике, а наблюдения и размышления на бытовом уровне, поэтому сильно не придирайтесь к терминологии.

Как известно, по действующим в РФ стандартам, электроснабжающие организации должны обеспечивать в бытовой сети электричество с переменным напряжением 220В (с недавнего времени 230В) частотой 50Гц правильной синусоидальной формы.

По различным природным и техногенным причинам (грозы, электромагнитное излучение, аварии в электросетях, коммутация мощных электроприборов, работа импульсных блоков питания и др.), в сети возникают разнообразные помехи и искажения, которые вносят изменения в стандартную синусоиду. Это могут быть как кратковременные всплески и просадки напряжения, так и долговременные подъемы и понижения напряжения, а также высокочастотные помехи, отклонения от номинальной частоты, и т.д.

Помехи и искажения можно классифицировать до бесконечности, как по видам, так и по источникам их возникновения. Разумеется, простой бытовой фильтр не может и не обязан справляться со всеми из них. Поэтому, для упрощения, чтобы не залезать в излишние детали, сетевые помехи, в теории посильные простому сетевому фильтру, можно условно разделить на две крупные категории:

1. Импульсные помехи — кратковременные высоковольтные импульсы.
2. Высокочастотные (ВЧ) помехи — накладываются на несущую номинальную синусоиду.

Наиболее опасными из этих двух видов помех являются высоковольтные импульсы, они могут вывести бытовую электронику из строя. ВЧ помехи могут мешать работе чувствительных приборов, таких как телевизоры, радиоприемники и др. Пример: многие энергосберегающие и светодиодные лампы (а точнее, их блоки питания) мешают радиоприему, так как генерируют ВЧ помехи в сети и электромагнитные помехи в эфире.

Таким образом, мы должны понимать, что обычный бытовой сетевой фильтр не спасет ни от долговременных повышений и понижений напряжения, ни от изменения номинальной частоты 50Гц, ни от эфирных электромагнитных помех. Все, что он может сделать, это погасить высоковольтные импульсные помехи и, в лучшем случае, часть сетевых ВЧ помех.

Читайте также:  Светодиодный куб 4x4x4

Процесс работы простого сетевого фильтра проиллюстрирован на рис. 2:

Но соответствуют ли недорогие сетевые фильтры даже этим невысоким ожиданиям? Прочитаем, что указано на упаковке этих фильтров (фото 3):

Как сделать сетевой фильтр своими руками

Сетевой фильтр – это электрическая схема, реализующая функционал низкочастотного фильтра для цепей питания переменным током 220 В (сети бытового назначения).

Суть работы устройства сводится к тому, чтобы отсечь побочные электромагнитные излучения и наводки (ПЭМИН), возникающие вследствие облучения электрических проводов бытовой сети питания сторонними радиоизлучающими приборами (радиостанции, ретрансляторы, базовые станции для беспроводного Интернета и т.п.) или мощной бытовой техникой без надлежащей защиты цепи питания (кондиционеры, холодильники, сплит-системы и др.).

Возникающие в сети питания ПЭМИН могут оказывать губительное влияние на работу других слаботочных приборов (цифровой техники, телевизоров, радиоприемников и т.п.) или вызывать помехи в приеме различных сигналов.

Кроме того, ПЭМИН могут стать источником утечки конфиденциальной информации, например, в работе спецтехники (информация может перехватываться по цепям питания или заземления).

Защитить приборы поможет сетевой фильтр, который выполняет сразу две функции:

  1. отсекает высокочастотные сторонние сигналы в цепи питания,
  2. предохраняет приборы от скачков напряжения.

Многие часто сталкиваются с сетевыми фильтрами, встроенными в электрический удлинитель. Однако, производители и/или продавцы зачастую вводят в заблуждение покупателей.

Недорогие модели удлинителей на самом деле не выполняют заявленных функций фильтров, они лишь обеспечивают защиту от кратковременных перегрузок при повышении напряжения или силы тока (короткого замыкания).

В состав таких «сетевых фильтров» входит всего один варистор (элемент электрической цепи, который реализует функцию переменного резистора, повышающего свое сопротивление при увеличении прикладываемого к нему напряжения) и автоматического выключателя (предохранителя, срабатывающего при резком увеличении силы тока). Помочь такое устройство сможет только, например, от помех, создаваемых разрядом молнии во время грозы.

Устройства, в полной мере реализующие функционал сетевых фильтров стоят гораздо дороже своих упрощенных аналогов. Так, сетевыми фильтрами можно назвать продукцию компании Pilot (серии начиная с Pilot L, Pilot GL и др., исключая Pilot S), цены на которую стартуют с 1 тыс. руб. Или аналоги от APC, IPPON, BURO и др.

По этой причине возникает вполне закономерное желание изготовить недорогой, но при этом не менее функциональный сетевой фильтр своими руками.

Что потребуется — подбор инвентаря и схем

В первую очередь можно переделать под высокочастотную (ВЧ) фильтрацию купленный недорогой фильтр с варисторной защитой.

Для его модификации понадобятся:

  • Катушки индуктивности / дроссели,
  • Варистор (можно оставить имеющийся в удлинителе, если он там был),
  • Конденсаторы,
  • Резисторы,
  • Ферритовый фильтр.

Схема сетевого фильтра 220в

Простой варисторный фильтр выглядит так.

Возможны две простые его модификации.

Первая на RLC-фильтре:

Вторая схема на LC-фильтре:

Такие элементы и схемы выбраны не случайно, так как все комплектующие могут поместиться в старый корпус удлинителя без необходимости монтирования отдельного корпуса на проводе и т.п.

Принцип работы, как и всех низкочастотных LC-фильтров, прост:

  1. Высокочастотные колебания, попадая на катушку индуктивности, повышают ее сопротивление и потому не проходят дальше (сопротивление индукции прямо пропорционально частоте),
  2. Попадая на контакты конденсатора высокие частоты гасятся при правильном подборе емкости (сопротивление емкости при таком подключении обратно пропорционально частоте колебаний электрического тока).

На обоих схемах параллельно конденсатору включается резистор с большим сопротивлением. Он выполняет роль нагрузки для конденсатора при отключении питания (на конденсаторе может накапливаться свободный заряд, который будет опасен даже после полного отключения фильтра от сети переменного тока).

Ферритовый фильтр лучше всего приобрести разъемным по диаметру кабеля удлинителя. Его назначение в работе схемы – гашение высокочастотных помех по цепи питания за счет повышения индуктивности проводника, а также поглощения излучений самим ферритом. Это отличное решение для подключения к сети питания цифровой техники.

Возможны и другие реализации сетевого электрического фильтра. В качестве примера можно привести схемы, используемые в технике Pilot.

Инструкция по сборке простого сетевого фильтра своими руками

Собрать фильтр из указанных схем (рис.2 и рис.3) достаточно просто, для этого не понадобится печатных плат или отдельного корпуса на удлинителе. При правильном подборе габаритов элементов и их компоновке можно уместить их в корпусе недорогого варисторного сетевого фильтра.

Читайте также:  Лабораторный блок питания 0-30в, 0-2а

Имеющаяся цепь разрезается (контакты от варистора к розеткам, сам варистор оставляется), элементы размещаются в соответствие со схемой и спаиваются.

Должно получится так по схеме из рис.2:

Только катушки индуктивности необходимо разместить перпендикулярно друг другу.

Касательно схемы с рис.2. Сопротивления R1 и R2 следует подбирать исходя из предполагаемой нагрузки. Например, при фактической мощности потребителя до 250 Вт, подойдут резисторы 0,82 Ом, до 380 Вт – 0,36 Ом, до 500 Вт – 0,22 Ом. Если планируется большая мощность – резисторы можно исключить из схемы, однако работа дросселей ухудшится.

Дроссели L1 и L2 – должны иметь ферритовый сердечник, показатель максимально допустимого тока должен быть не менее планируемого тока нагрузки, индуктивность – от 10 мкГн до 10 мГн (лучше всего в большую сторону, то есть чем больше, тем лучше, но до 10 мГн).

Конденсаторы C1 и C2 можно объединить в один, если позволяет свободное место и показатели. Или наоборот, набрать несколькими параллельно соединенными, если позволяет свободное место. Лучше всего использовать пленочные емкости от 0,22 до 1 мкФ. Максимально допустимое напряжение лучше взять с запасом (на случай помех со скачками напряжения), например, до 680 В.

Сопротивление R3 должно быть в пределах 0,5-1,5 МОм. Мощность тоже лучше взять с запасом для лучшей теплоотдачи – 0,5 Вт.

В схеме на рис.3 изменяются конденсатор и катушки, последние обладают самыми оптимальными показателями индуктивности при миниатюрных габаритах и стоящих перед ними задач. Соответственно меньше деталей к пайке.

Меры предосторожности — что стоит учесть

Самодельный сетевой фильтр 220в своими руками – это сложное техническое устройство. Его сборка невозможна без знаний в области электротехники.

Все работы должны проводиться с соблюдением мер безопасности. В противном случае возможно поражение электрическим током.

Как и было сказано выше, конденсаторы рассчитаны на высокое напряжение. Они могут накапливать остаточный заряд. Удар током будет возможен даже после полного отключения фильтра от сети переменного тока. Поэтому наличие параллельно включенного сопротивления обязательно!

Перед пайкой следует убедиться в исправности всех элементов (тестером замеряются основные параметры и сравниваются с заявленными).

Не стоит допускать пересечения проводов, особенно в местах потенциального нагрева (на резисторах, оголенных контактах и т.п.). Перед включением в сеть обязательно следует убедиться («прозвонить» тестером) в отсутствии замыкания.

Сетевые фильтры

на страницах сайта

www.electrosad.ru

Сетевой фильтр предназначен для защиты цепей электропитания компьютеров, периферии и другой 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.

Некоторые особенности сетей

Все продающиеся в магазинах фильтры выполненные по Европейскому стандарту и стандартам США и Канады предназначены для работы в симметричных трехпроводных линиях. Эта линия (розетка) имеет два фазных провода (например фазы А и В) и провод заземления.

Вы наверное обратили внимание на более толстые штыри на вилках выполненных по Евростандарту. Причина в том, что они сделаны для работы при более низком напряжении, а это значит при большем токе (при той же мощности).

По их стандарту принято включение “ТРЕУГОЛЬНИК” на стороне потребителя, которое показано на рис. 1.

Потребители подключаются к такому источнику по трем симметричным двухпроводным линиям, подобным двухпроводным линиям для передачи сигнала. Э то линии A-B, B-C, C-A . Нулевой провод используется только для “заземления”. Практически по каждой фазе течет ток для двух потребителей. В такой схеме по фазовым проводам A, B, C течет потребляемый нагрузкой ток, а нулевой провод не предназначен для передачи мощности, по нему только стекают заряды, фильтруемые токи помех. Напряжение в такой сети может быть 120 или 230 вольт. Эти 230 вольт Вы и видите на шильдике своего устройства, а на поставляемых в Россию иногда пишут 220-250 вольт или просто 220 вольт. Что недалеко от истины, тем более они аттестуются в России.

Рисунок 2. Упрощенная схема симметричного фильтра.

Читайте также:  Новые цифровые потенциометры от компании microchip с spi интерфейсом

Вот для применения в таких электросетях и предназначены продаваемые Фильтры.

А что в нашей особенной России?

Во времена промышленной революции в России дальновидные энергетики решили повысить мощность передаваемую по сетям, не меняя сами сети. Считалось это особенно важно для России, где на ее просторах применялись длинные линии питания потребителей. Поступили просто, выбрали схему включения на источнике электоэнергии (трансформатор, генератор) схему “ЗВЕЗДА” (Рис. 3). Это позволило при питании по трем линиям фаза – ноль ( A-0, B-0, C-0) использовать напряжение 220 вольт (3х220 вольт) (передаваемые к потребителю по несимметричным линиям), а для 3х фазных потребителей по фазам A, B, C 3х380 вольт (симметричная схема), при тех же токах, но больших мощностях. Передача мощности по сетям от распределительного устройства к конечным потребителям осуществляется на напряжении 380 вольт, что дает возможность при том же сечении провода передавать по сетям большую мощность по сравнению с европейским стандартом.

Принимая такое решение не думали что пройдет время и возникнут проблемы. Они подробно описаны в статье О.Григорьева “Компьютер в нагрузку” , Компьютера №472 http :// www . computerra / ru / offline /2002/22266 для наших трехфазных питающих сетей.

Эта схема не симметричная, здесь для питания потребителя используется любая фаза и нулевой провод.

Рисунок 4. Упрощенная схема несимметричного фильтра при “идеальном” нуле.

С этой несимметричной линией добавляется проблем.

Вроде один из проводов “0” сети, и на нем должны отсутствовать помехи, наводки.

Но по нему течет ток к потребителю и могут поступать и наводиться помехи как и в симметричных линиях, выполненных по евро стандарту. А вот отдельного заземляющего провода нет. И главный недостаток реального “нуля”, описанный в статье “Компьютер в нагрузку”. Это появление на нулевом проводе помех вызванных характером нагрузки и равномерностью загрузки фаз. Эту помеху средствами фильтра подавить невозможно.

Получается, и в наших сетях с реальным “нулем” возможно распространение помех по обоим проводам, поэтому необходимо использовать стандартный сетевой фильтр, Но заземления в нашей сети не предусмотрено. Поэтому необходимо применят специально спроектированное и построенное заземление, подключаемое к заземляющим контактам фильтра. Нулевой провод нашей трехфазной сети можно использовать только в целях техники безопасности, как раньше это называли – для защитного зануления оборудования.

Схемы существующих фильтров

Для примера, ниже приведены схемы и характеристики двух выпускаемых сейчас фильтров. Наиболее простого Pilot L, где нет катушек индуктивности, а в их качестве работает индуктивность линии. И более сложного APC E25-GR. Сейчас существуют даже модели с микропроцессорным контролем.

Pilot L

Технические характеристики.Значение
Номинальное напряжение/частота220 В/50-60 Гц
Суммарная мощность нагрузки2,2 кВт
Номинальный ток нагрузки10А
Ослабление импульсных помехИмпульсы 4 кВ, 5/50 нсне менее 10 раз
Импульсы 4 кВ, 1/50 мксне менее 4 раз
Ток помехи, выдерживаемый ограничителемне менее 2.5 кА
Макс. поглощаемая энергия80 Дж
Уровень ограничения напряжения при токе помехи100 А. 700 В
Ослабление высокочастотных помех0,1 МГц5 дБ
1 МГц10 дБ
10 МГц30 дБ
Потребляемая мощность(не более)2 ВА
APC E25-GR

В качестве сердечника у катушек вместо воздуха используется ферритовый стержень, у каждой катушки свой. Оси катушек расположены под углом 90 градусов.
Имеется детектор защитного заземления и газовый разрядник.

Технические характеристики.Значение
Номинальное напряжение/частота220-240V ,50-60 Гц
Суммарная мощность нагрузки2,2 кВт
Номинальный ток нагрузки10А
Пропускаемое напряжение (режим “фаза – ноль” при напряжении 6 кВ – категория А, тест кольцевой волны)Фильтр снабжен устройством автоматического определения режима потребления энергии, основанным на микропроцессорном контроле. При завершении работы устройство автоматически прекращает подачу питания к подключенной аппаратуре. Четыре розетки фильтра всегда включены и обеспечивают постоянное электропитание.

Фильтр включается с помощью любого пульта дистанционного управления, находящегося у вас дома или в офисе. Модель имеет дисплей, отображающий значение подключенной токовой нагрузки и снабжен индикаторами состояния питания и защиты.

Не рекомендуется подключать электронагревательные приборы.

Фильтр обеспечивает:

  • 4 постоянно включенные евророзетки с заземлением
  • 4 евророзетки с заземлением и функцией сбережения электроэнергии
  • Индикаторы состояния питания и защиты
  • Сбрасываемый предохранитель
  • Технология безопасного отключения
  • Защита кабельной линии
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
×
×
Adblock
detector