Схемы сетевых фильтров: Как работают схемы сетевого фильтра: обзор

Сетевой фильтр своими руками: схема 220 В

Сетевой фильтр чаще всего используется для подключения к электросети компьютера, периферийных и других устройств. Благодаря фильтрующему прибору исключается проникновение помех, которые могут влиять на работоспособность оборудования. Рассмотрим в деталях, как сделать сетевой фильтр своими руками на 220 В, воспользовавшись схемой и пошаговой инструкцией.

Принцип работы фильтра

Сетевое напряжение 220 вольт является переменным и имеет синусоидальную форму. Однако синусоида представлена не в чистом виде, а с помехами электромагнитного характера. В идеале синусоида выглядит в виде волнообразной линии, но в реальности напряжение имеет всплески, перекосы фаз и т.п.

Сетевые помехи влияют на работоспособность чувствительных электроприборов. Поэтому возникает необходимость фильтровать ток от ненужных помех. Для этих целей используется сетевой фильтр, который подключается между электрической сетью и потребителем.

Фильтрующий прибор выполнен по своеобразной схеме из конденсаторов и дросселей. Основная функция фильтра – не пропускать высокочастотные помехи и паразитные импульсы. С первыми справляются индуктивности, со вторыми – емкости.

Как устроен сетевой фильтр

Рассматриваемые устройства бывают:

• встроенные;
• стационарные.

Первый вариант является частью какого-либо электроприбора и устанавливается непосредственно в его корпусе или блоке питания. Конструктивно изделие выполнено из конденсаторов, емкостей, катушек, термопредохранителя и варистора. Последний предназначен для защиты устройства от скачков напряжения.

Стационарные устройства выполнены в виде отдельного прибора с несколькими розетками. Это позволяет одновременно подключить к электросети несколько единиц электротехники, задействовав всего одну розетку. Очистка ВЧ-помех обеспечивается при помощи LC-фильтра. Скачки напряжения предотвращаются несгораемыми предохранителями.

Что находится внутри фильтра

В корпусе сетевого фильтра располагаются:

• фильтрующие элементы;
• варистор;
• выключатель;
• розеточные элементы.

Для подключения фильтра к сети используется сетевой кабель. Подобный конструктив применяется в качественных фильтрах.

Читайте также: Индукционный нагреватель металла своими руками

Сетевые фильтры для бытовой техники

Для безопасного подключения современной быттехники рекомендуется использовать сетевые фильтры. Они предназначены не только для подавления помех, но и для сглаживания скачков напряжения. Для питания старых холодильников, в которых из электрических компонентов использовались лишь двигатель компрессора и лампочка подсветки, перепады сетевого напряжения не страшны. Однако современные холодильники оснащены сложными электронно-вычислительными системами, и применение сетевого фильтра является крайне необходимым.

Аналогичная ситуация со стиральной машинкой. При наличии сетевого фильтра, в случае кратковременных скачков напряжения техника сохранит свою работоспособность благодаря накопленной энергии в конденсаторах. В стиралках, оснащенных сенсорным управлением, еще с завода должны устанавливаться фильтрующие устройства. В противном случае сенсор при скачках напряжения практически сразу выходит из строя.

Все это указывает на то, что для питания техники в квартире следует устанавливать фильтрующие приборы. К тому же сегодня есть широкий выбор таких устройств, рассчитанных на потребление как в 1 кВт, так и на 4 кВт.

Как самостоятельно сделать фильтр

Выяснив, для чего предназначен сетевой фильтр на 220 В, следует рассмотреть, как сделать его своими руками, используя разные схемы и пошаговые инструкции.

Простая схема

Чтобы собрать самый простой и лучший сетевой фильтр, понадобится переноска на несколько розеток с сетевым шнуром. Изделие изготавливается из доступных деталей по приведенной схеме:

Порядок работы таков:

1. Раскрываем корпус удлинителя.
2. Согласно схеме, припаиваем сопротивления соответствующего номинала и катушки индуктивности.
3. Обе ветви соединяем между собой посредством конденсатора C1 и сопротивления R3.
4. Между розетками устанавливаем концевой конденсатор C2.

Если места для установки конденсатора C2 внутри корпуса не найдется, то можно обойтись и без него. Подробнее с конструкцией простого фильтра можно ознакомиться в видео:

С дросселем из двух обмоток

Самодельный фильтр с двумя обмотками дросселя используется для аппаратуры с высокой чувствительностью. К таковой относится аудиотехника, колонки которой довольно чутко реагируют на помехи электросети. В результате динамики воспроизводят искаженный звук с посторонним фоновым шумом. Сетевой фильтр с двухобмоточным дросселем позволяет решить эту проблему. Монтаж удобнее выполнить в отдельном корпусе на печатной плате.

Сборку фильтра можно выполнить следующим образом:

1. Для намотки дросселя используем ферритовое кольцо марки НМ с проницаемостью 400-3000. Деталь можно найти в советской аппаратуре.
2. Сердечник изолируем тканью, а затем покрываем лаком.
3. Для обмотки используем провод ПЭВ. Его диаметр напрямую зависит от мощности нагрузки. Для начала можно взять провод 0,25-0,35 мм.
4. Обмотку ведем одновременно двумя проводами в разных направлениях. Каждая катушка состоит из 12 витков.
5. При конструировании применяем емкости с рабочим напряжением 400 В.

Обмотки дросселя включены последовательно, что приводит к взаимному поглощению магнитных полей. В момент прохождения тока ВЧ увеличивается сопротивление дросселя. Благодаря конденсаторам происходит поглощение и закорачивание нежелательных импульсов. Печатную плату желательно смонтировать в металлический корпус. Если он пластиковый, то необходимо установить металлические пластины, что позволит избежать лишних помех.

С развязкой от фазного провода

Чтобы исключить непосредственную связь между фазой и потребителем, можно собрать несколько схем. Самый простой вариант – подключить пару трансформаторов от старых источников бесперебойного питания по представленной схеме:

Однако в чистом виде такая схема не дает должного результата. Поэтому ее следует доработать.

При таком схематическом решении удается получить АЧХ, как на фото ниже:

Читайте также: Катушка Тесла своими руками

Для питания радиоаппаратуры

Современная техника, которая оснащается импульсными блоками питания, более чувствительна к различным явлениям в электрической сети. Например, для такой аппаратуры опасно попадание молнии в электросеть 0,4 кВ. Не меньшую опасность несет подключение к сети таких устройств, как мощные электромоторы, электромагниты, трансформаторы.

Приведенная схема отличается более высоким уровнем подавления сетевых помех, в отличие от стандартных недорогих устройств. Через такую схему можно подключать телевизор, усилитель, радиоприемник, ПК и компьютерную технику, которые рассчитаны на работу от сети 220 В/50 Гц.

Монтаж фильтрующего устройства приведен ниже. Выполнить его можно навесным способом. Силовые линии сделаны из медного провода с ПВХ-изоляцией сечением 1 мм². Резисторы можно использовать обычные МЛТ. Конденсатор С1 должен быть рассчитан на постоянное напряжение 3 кВ и иметь емкость около 0,01 мкФ, С2 – такой же емкости на напряжение 250 В переменного тока.

Дроссель L1 применяется двухобмоточный. Выполнить его можно на ферритовом сердечнике 600 НН диаметром 8 мм и длиной около 70 мм. Каждая обмотка состоит из 12 витков литцендрата 10х0,27 мм. Дроссели L2 и L3 изготовлены на броневых сердечниках Б36 из НЧ феррита. Каждый из них имеет по 30 витков провода, аналогичного L1. Намотка ведется виток к витку. В качестве разрядников можно использовать варистор на напряжение 910 В. В остальном сборка схемы не вызывает сложностей.

Стоит учесть, что в корпусе не должно быть никаких отверстий. После монтажа изделие начинает работать практически сразу и какой-либо настройки не требует.

Качественный фильтр сетевых помех для аудио

Сегодня фильтры хорошего качества хоть и продаются, но стоят они недешево. Если вы разбираетесь в электросхемах и умеете обращаться с паяльником, то самостоятельно можно изготовить фильтр ничем ни хуже заводского. Схему качественного фильтра и как она работает, разберем детальнее.

Блокировочная емкость

Устраняет ВЧ-помехи, исключая их прохождение в потребитель. В обязательном порядке следует поставить указанные резисторы, чтобы при выключении аппарата емкость разряжалась. Это исключит вероятность поражения электрическим током при случайном касании вилки фильтра после его отключения.

Дроссель

Индуктивность представляет собой Г-образный фильтр вместе с конденсатором. Дроссель должен использоваться с запасом по току, а конденсатор иметь напряжение не менее 310 В.

Трансформатор

Обмотки такого трансформатора одинаковые и имеют встречное включение. Сердечник трансформатора остается неподмагниченным основной нагрузкой. В результате создается большая индуктивность на пути прохождения синфазной помехи, препятствуя ее попаданию в аппаратуру.

Конденсаторы

Емкости после трансформатора коротят на массу синфазную помеху и создают вместе с трансформатором Г-образный фильтр. При отсутствии емкостей помеха все равно проникнет в радиоаппаратуру.

Антизвон

RC-цепочка совместно с первичной обмоткой трансформатора в потребителе формирует колебательный контур, чтобы погасить то, что «выскочит» из первички после отключения напряжения.

Разрыв контура заземления

Подобное включение выполнено между корпусом прибора и защитным заземлением. Схема позволяет исключить появление на корпусе прибора напряжения, опасного для жизни человека. На небольших напряжениях посредством диодов цепь разрывается. Сопротивление создает путь для малых токов. При отсутствии резистора даже малые утечки приводили бы к избыточному размаху напряжения на корпусе по отношению к земле.

Читайте также: Схема подключения люминисцентных ламп

Монтаж

Сборку фильтра удобнее выполнить на печатной плате. В целом конструкция во многом имеет сходство с теми, что устанавливаются в дорогих компьютерных БП. С последних можно использовать детали для конструирования приведенной схемы.

Рассмотрев назначение сетевого фильтра на 220 В, а также как сделать его своими руками с разными вариациями схем и пошаговой инструкцией, повторить подобное устройство сможет каждый, кто умеет обращаться с паяльником и разбирается в электросхемах. Минимальный перечень элементов позволяет собрать действительно качественное фильтрующее устройство, которое будет в полной мере выполнять свои функции, в отличие от многих заводских изделий.

Схема сетевого фильтра | Микросхема

Сетевые фильтры стали неотъемлемым обязательным аксессуаром оргтехники и некоторой бытовой техники и приборов. Вообще сетевой фильтр, прежде всего, должен представлять собой устройство, которое призвано защищать цепи питания компьютеров, периферии и другой электронной аппаратуры от ВЧ и импульсных помех, скачков напряжения, возникающих в результате коммутации и работы промышленного оборудования. Это основные задачи устройств, носящих название сетевой фильтр. Как бы он ни выглядел, в какой бы корпус его ни запихал производитель, какой бы прочей эргономичности не придумали, главное, чтобы все это внешнее изящество не затмило основных задач. А сегодня можно наблюдать, к сожалению, совершенно иную картину. Производители подобных устройств не задумываются об их функциях, берут простейшую электрическую схему сетевого фильтра, состоящую из двух дросселей и двух конденсаторов, суммарная стоимость которых копейки и камуфлирует это под красивый дизайн. Для примера:

Или:

Причем стоимость такого аксессуара под названием сетевой фильтр немаленькая. В итоге, мы покупаем обычный сетевой удлинитель в красивой обертке. При всем этом показатель цены, что якобы, чем дороже, тем лучше и качественней, в данной ситуации значения не имеет. Этим введением мы хотим показать и раскрыть суть вопроса о сетевых фильтрах. Отчасти это ещё и ответ на комментарий уважаемого радиолюбителя в публикации простейшей схемы сетевого фильтра. Конечно, мы согласны, что начинка очень даже влияет на стоимость. Но всё дело в нерадивых производителях сетевых фильтров, которые не хотят «заморачиваться» над их содержимым, не пытаются разрабатывать принципиально новые электрические схемы для улучшения эффективности. Поэтому многие опытные радиолюбители для ежедневных нужд проектируют схемы сетевых фильтров сами. И качество получается на высоте, и надёжность, и собираются в основном из подручных радиокомпонентов, что сводит затраты к минимуму, и приобретается дополнительный радиотехнический опыт. Также стоит заметить, что в большинстве случаев схемы сетевых фильтров входят в состав более сложных схем сетевых стабилизаторов напряжения, о которых мы неоднократно упоминали на страницах радиолюбительского сайта.

Сегодня мы опубликуем несколько электрических схем и их описаний, по которым вам не составит особого труда изготовить сетевой фильтр своими руками, по функциональности и характеристикам превосходящий покупной. На рисунке ниже приведена электрическая схема сетевого фильтра, предназначенного для защиты питаемого устройства от внешних помех (за это отвечает цепочка C3C4C5C7L1) и импульсных выбросов сети (варистор R5 с характеристическим напряжением 275 вольт). Приведенная схема также защищает сеть от помех, создаваемых питаемым устройством.

Дроссель L1 имеет индуктивность магнитосвязанных встречно включенных электрически изолированных половинок 5,6 мГн. Светодиод D4 светится в рабочем состоянии, а D2 – только при перегорании плавкого предохранителя F1. По сути, схема этого сетевого фильтра является модернизированным вариантом простейшей электрической схемы устройства.

Собранный по следующей схеме универсальный фильтр не пропускает высокочастотные сетевые помехи как в питающий прибор, так и обратно в электрическую сеть.

В фильтре используются конденсаторы С1…С4, С9…С12 — КПБ — 0,022 мкФ — 500 вольт, С5…С8, С13, С14 — КТП-3 — 0,015 мкФ — 500 вольт (керамические, красного цвета, с резьбой М8 — 0,75). Неоновая лампочка VL1 служит обычным индикатором работы. Дроссели Др1 и Др1′ намотаны обычным двойным сетевым проводом в изоляции 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 7 витков провода. Получившийся элемент больше похож на проходной трансформатор, чем на дроссель. Дроссели Др2, Др2′ (на керамических стержнях диаметром 12 мм и длиной 115 мм до полного заполнения), Др3 и Др3′ (бескаркасные, содержат по 9 витков, намотаны с шагом для уменьшения межвитковой емкости и лучшей защиты от самых высокочастотных наводок на оправке диаметром 10 мм и длиной 41 мм) намотаны проводом ПЭВ-2 диаметром 1,5 мм. Максимальный ток для дросселей равен: Imax=d2 * плотность тока(4…6) / 1,28 = 1,52*4,5/1,28=7,91 ампер. Отсюда мощность равна P=220*7,91=1740 ватт. Конструктивно, что показано ниже на рисунке, сетевой 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. Крепятся дроссели с помощью стоек из оргстекла толщиной 10 мм, в которых просверливают отверстия нужного диаметра.

Итак, с этим универсальным фильтром все, надеемся, понятно. Защита включает в себя и НЧ, и СЧ, и, наконец, ВЧ фильтрацию.

Далее рассмотрим знакомые большинству потребителей схемы сетевых фильтров Pilot. Они приведены ниже на рисунках.

Первая примитивная схема – Pilot L с максимальным током до 10 ампер.

Вторая схема более эффективная, от этого и соответствующее название сетевого фильтра производителем – Pilot Pro, максимальный ток которого также 10 ампер; но по существу тоже примитивная.

На последнем рисунке изображена электрическая схема фильтра APC E25-GR. Она идентична схеме Pilot Pro. Главное отличие в том, что вместо конденсатора 1 мкФ x 250 В установлен конденсатор 0,33 мкФ x 275 В и в качестве сердечника у катушек вместо воздуха используется ферритовый стержень. У каждой катушки свой. Оси катушек расположены под углом 90 градусов.

Также стоит сказать, что непосредственно в схемах самих блоков питания компьютера есть, хоть и примитивные, но все-таки сетевые фильтры, схемы которых как раз и копируют большинство нерадивых производителей.

Итак, кроме рассмотренной нами ранее универсальной (а пока только она, как вы, наверно, поняли, заслуживала внимания) мы вплотную подошли к эксклюзивной схеме сетевого фильтра. Функциональную схему работы устройства можно отразить на следующих диаграммах. Т.е. на них показано прохождение переменного тока через функциональные узлы и блоки фильтра, сглаживание посторонних разнородных помех и выделение на выход «чистого» напряжения.

Более детально это можно представить так:

Для реализации поставленных задач отлично справляются сетевые фильтры, собранные по схемам ниже:

Последний рассчитан для питания не только аналоговых приборов, но и цифровой техники.

В схемах можно применять варисторы типа CNR14D221 (S14K140) 220В, 60 Дж или JVR-14N221K (S14K140) 220В или FNR-14K221 220В, 40 Дж. В качестве катушек-дросселей можно применить вот такие уже готовые – скачать. В качестве конденсаторов подавления электромагнитных помех подойдут так называемые Y конденсаторы, которые подключаются между фазой и нейтралью, эффективны при подавлении асимметричной (дифференциальной) помехи.

Подытожим, что две последние, а также универсальная схема сетевого фильтра наиболее предпочтительны. В заключение для интереса приведу стандарты сети электропитания стран мира. Приведены значения напряжения и частоты бытовой электросети различных государств, а также показан внешний вид сетевых разъемов, применяемых для подключения электроприборов.

А вообще, если вы приобрели или собрали сетевой фильтр своими руками, проверить его эффективность можно, подключив к одной розетке, например, системный блок и радиоприёмник. Но до этого стоит проверить их «совместимость» без фильтра. Если при применении сетевого фильтра уровень помех, доносящихся из динамика радиоприемника, становится заметно меньше или вообще пропадает, то устройство выполняет свои непосредственные задачи. И напоследок. Если вы все-таки покупаете готовый сетевой фильтр, то обращайте внимание на устройства, прошедшие испытания по ГОСТ Р 53362-2009, который заменяет предыдущий ГОСТ Р 50745-99.

Обсуждайте в социальных сетях и микроблогах

Метки: полезно собрать

Радиолюбителей интересуют электрические схемы:

Стабилизатор сетевого напряжения
УНЧ на микросхеме TDA7293

Сетевые фильтры Pilot и APC.

Схемы

материалы в категории

Схемы сетевых фильтров Pilot и APC

Сетевой фильтр предназначен для защиты цепей электропитания компьютеров, перифери 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.

Схема сетевого фильтра Pilot L

 

Технические данные сетевого фильтра Pilot L

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

Схема сетевого фильтра Pilot Pro

 Технические данные сетевого фильтра Piliot Pro

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

фильтр сетевой APC E25-GR схема

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.

Основные технические данные сетевого фильтра APC E25-GR

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)………………….<15%
Ток помехи, выдерживаемый ограничителем………………не менее 40кА
Макс. поглощаемая энерги ( один 10х 100мкс импульс)……1400Дж
Уровень ограничения напряжения при токе помехи 100 А…..600 В
Фильтрация радиочастотных и электромагнитных помех
(режим “фаза – ноль”, 100 кГц-10 МГц)………………..20-70 дБ
Потребляемая мощность(не более)……………………..6 ВА

Варианты схем сетевого фильтра

3 685

Сетевые фильтра предназначены 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.

Первая принципиальная схема простого сетевого фильтра, который поможет защитить от помех радиоэлектронную аппаратуру с питанием от сети переменного тока.

Фильтр состоит из двух конденсаторов и дросселя. Схема очень простая, но тем не менее ее работоспособность во многом зависит от правильности изготовления дросселя 1-2-3-4.

1.Схема простейшего сетевого фильтра для защиты от помех.

Ферритовые кольца для изготовления дросселя.

Обмотки 1-2, 3-4 дросселя содержат по 15 витков провода МГТФ (провод во фторопластовой изоляции). Можно применить и обычный эмалированный провод диаметром 0,25 — 0,35мм.

Намотка дросселя для сетевого фильтра.

Берем ферритовое кольцо кольцо с диаметром примерно 20 мм, мотаем на него две обмотки в разные стороны и в разном направлении до встречи на другой половине кольца. Принцип намотки показан на рисунке выше. Таким образом обмотки получаются намотаны в разную сторону и каждая на своей половинке ферритового кольца.

Конденсаторы в схеме должны быть рассчитаны на напряжение 400В и больше.

Более удачная схема сетевого фильтра представлена на рисунке 2, здесь предполагается что вместе с питанием 220В у нас есть еще провод заземления. Также присутствует включатель S1 и предохранитель F1, которые служат для включения-отключения питания и защиты от перегрузки по току в нагрузке.

2. Схема более совершенного самодельного сетевого фильтра.

Дроссель изготавливаем по такому же принципу, как и для схемы на рисунке 1. Диаметр провода для дросселя, а также ток для предохранителя и мощность переключателя нужно выбрать исходя из потребляемой мощности в нагрузке.

Изготовив простой фильтр на основе дросселя и конденсаторов можно значительно снизить количество помех.Если же нужна более хорошая фильтрация то придется обратиться к более сложным схемам фильтров с несколькими звеньями фильтрации.

Сетевой фильтр Pilot L.

Вариант 3:

Вариант 4:

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.

Вариант 5:

Сетевой фильтр 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.

Вариант 6:

Сетевой фильтр 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 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)…………….<15%
Ток помехи, выдерживаемый ограничителем………………не менее 40кА
Макс. поглощаемая энергия ( один 10х 100мкс импульс)……1400Дж
Уровень ограничения напряжения при токе помехи 100 А…..600 В
Фильтрация радиочастотных и электромагнитных помех
(режим “фаза – ноль”, 100 кГц-10 МГц)………………..20-70 дБ
Потребляемая мощность (не более)……………………..6 ВА.

что делает, схема устройства, для чего предназначен

Поведение напряжения в бытовой электрической сети непредсказуемо. Причин, по которым параметры тока выходят за пределы допустимых отклонений, может быть несколько. Часто – это кратковременные перепады напряжения и помехи, а иногда – систематические нарушения стандартных норм. Вечернее напряжение в сети отличается от утреннего из-за большого количества подключенных приборов. Подключение мощного строительного или домашнего оборудования приводит к импульсным помехам, которые мешают работе аудио- и видеоаппаратуры. Результатом временных и постоянных отклонений напряжения от синусоиды становится ухудшение качества работы и поломки домашней техники. Один из способов избежать неприятностей – подсоединить электроприборы через сетевой фильтр (СФ). Если сказать простыми словами, то сетевой фильтр – это удлинитель с тумблером и встроенным блоком защиты, обеспечивающий пассивную фильтрацию входного напряжения. Рассмотрим подробнее конструктивные варианты разных моделей и выполняемые ими задачи.

Что делает сетевой фильтр и от чего он защищает

Проблемы бытовой электрической сети, с которыми борются различные модели сетевых фильтров:

• Короткое замыкание. Фаза и ноль соединяются без нагрузки. Такая ситуация возникает при обрыве провода или замыкании, происшедшем в каком-либо приборе. В этом случае сетевой фильтр отключает всю аппаратуру.
• Помехи. Возникают из-за подключенных к сети приборов с импульсными блоками питания. К такой аппаратуре относятся компьютеры и телевизоры. Высокочастотные помехи не выводят из строя электронику, но ухудшают качество ее работы. На экранах аналоговых телевизоров появляется рябь, искажается изображение, в аудиоаппаратуре появляются посторонние звуки. Посторонние сигналы искажают работу звукозаписывающих и звуковоспроизводящих устройств.
• Скачки напряжения. Их могут вызвать приборы с индуктивной нагрузкой, например, холодильники, сварочные аппараты.

Существует еще одна, многим неизвестная, опасность помех. С помощью специальной техники через электромагнитный шум, который передается по нулевому проводнику, находящемуся вне дома или квартиры, можно получить доступ к конфиденциальной информации.

Принцип работы сетевого фильтра

С факторами, искажающими идеальный вид синусоиды переменного напряжения, борются фильтры различных типов:

• Помехи высокой частоты. Для их ликвидации используют катушки индуктивности. Если в них подается ток высокой частоты, то сопротивление в катушках возрастает, и синусоиды периодов, приводящих к высокочастотным помехам, отсекаются. Достичь максимального эффекта позволяет использование двух катушек, устанавливаемых на фазном и нулевом проводах.
• Помехи низкой частоты. Бороться с такими помехами помогают активные сопротивления – резисторы. В сетевых фильтрах используются резисторы номиналом 0,5-1,0 Ом. Обычно устанавливаются 2 резистора.

Применение комплекса этих фильтров позволяет избавиться от высокочастотных и низкочастотных помех и в результате получить синусоиду частотой 50 Гц.

Почти все СФ оснащены функцией защиты от скачков перенапряжения. Но сетевые фильтры нужны только при наличии кратковременных импульсов напряжения. От длительного превышения этого параметра они не защищают. Если в данной местности длительно присутствует слишком высокое или слишком низкое напряжение, то рекомендуется установить стабилизатор, поскольку сетевой фильтр в этом случае бесполезен.

Устройство сетевых фильтров разной функциональности

Дешевые варианты СФ, по сути, представляют собой «переноску» с защитой от перенапряжения и тумблером «включить-выключить». Защиту от перенапряжения обеспечивает варистор.

Схемы более дорогих сетевых фильтров, включают:

• Встроенные LC-фильтры, представляющие собой катушки индуктивности. Предназначены для борьбы с высокочастотными помехами.
• Катушки с активным сопротивлением – резисторами. Присутствие этих элементов в схеме сетевого фильтра ликвидирует низкочастотные помехи.
• Автоматический предохранитель, который отключает электропитание при токовой перегрузке.
• Металл-оксидные варисторы, которые срабатывают при запредельно высоких напряжениях, которые возможны при грозе, коротком замыкании.

Стандартные номиналы применяемых деталей:

• Индуктивность катушек – 50-200 мкГн.
• Емкость конденсаторов – 0,22-1 мкФ.
• Варисторы – рассчитаны на напряжение до 470 В.

В схему может входить датчик перегрева, который обесточивает устройство при превышении температуры выше установленного значения. Датчик спасает СФ от поломки в случаях, если он находится возле отопительных приборов или к нему подключается слишком высокая нагрузка.

Конструктивные особенности

Основные элементы современного качественного сетевого фильтра:

• Вилка из негорючего ПВХ. В современных устройствах применяют эргономичные вилки улучшенной конструкции, которая обеспечивает простое вытаскивание из розетки.
• Провод из трех изолированных медных жил в общей оболочки. На месте присоединения провода к корпусу предусмотрена эластичная муфта, которая предохраняет кабель от заломов. Длина провода – 1,5, 1,8, 3,0, 4,0, 5,0, 10,0 м.
• Корпус. Выполнен из износоустойчивого ABS пластика. Выполняется в белом, светло-сером, сером цветах. В корпусе расположены блоки фильтрации помех, выключатель, терморазмыкатель. Отверстия розеток могут оснащаться защитными шторками, которые предотвращают попадание в них грязи. Защитные шторки также мешают маленьким детям прикоснуться к токоведущим частям.

Виды выключателей:

• Общие. Отключают от питания сразу все розетки устройства. Этот вариант встречается чаще всего.
• Индивидуальные. Отключают отдельные розетки.
• Пульты ДУ. СФ с пультами дистанционного управления встречаются редко и стоят довольно дорого. Удобны для людей с ограниченными физическими возможностями.

Дополнительно в конструкции может присутствовать световой индикатор, чаще всего соединенный с выключателем. Сигнализирует о включенном или выключенном состоянии устройства. Некоторые модели оснащены петлями с обратной стороны корпуса, предназначенными для крепления на стену.

Уровни защиты, обеспечиваемые фильтрами разной функциональности

Условно СФ по степени защиты можно разделить на следующие группы:

• Базовый уровень (Essential). Стоят недорого, конструктивно просты, применяются для подключения недорогой домашней техники. Отличие недорогих сетевых фильтров от обычных удлинителей – то, что они дают защиту от кратковременных скачков напряжения, принимают удар на себя и отключают аппараты.
• Продвинутый уровень (Home/Office). Широко используются для приборов, эксплуатируемых дома и в офисе. Представлены на рынке в богатом ассортименте.
• Профессиональный уровень (Perfomence). Такие сетевые фильтры способны гасить все помехи, поэтому они предназначены для подключения дорогой техники, чувствительной к помехам.

Количество и тип розеток

В современных устройствах предусмотрено от 4 до 8 розеток европейского типа. Такие розетки предназначены для вилок с двумя круглыми штырями. Выпускаются они двух типов – C и F. Розетки C изготавливаются без пластины заземления, в изделиях типа F она присутствует. Пластина заземления повышает безопасность пользования электрическими приборами.

Основные параметры сетевых фильтров

СФ различаются по сечению подводящих проводов. Наиболее распространенные варианты – жилы сечением 0,75 или 1,0 мм2. Таких сечений достаточно, чтобы обеспечить максимальный ток нагрузки в 10 А. Если необходимо обеспечить номинальный ток в 16 А, то приобретают СФ с сечением жил 1,5 мм2.

Выбирая устройство, обращают внимание на максимально допустимую мощность нагрузки, которую можно подключать. Этот показатель равен произведению максимально допустимой величины тока нагрузки и напряжения в сети. Для обеспечения работы компьютеров и периферийных устройств подойдет практически любая модель. А вот перед покупкой сетевого фильтра для бытовой техники необходимо примерно определить суммарную мощность приборов, которые планируется подключать. Если суммарная мощность аппаратуры выше мощности, допустимой для данной модели, то покупать такой СФ не стоит.

Способы усовершенствования схем простых сетевых фильтров

Радиолюбители могут модернизировать сетевой фильтр с выключателем и варистором путем усовершенствования его схемы. 

Для этого необходимо:

• вскрыть корпус;
• в параллельные ветви после выключателя и варистора впаять резисторы R1, R2 и индуктивные катушки (дроссели) L1, L2;
• поочередно замкнуть ветви через конденсатор C1 и резистор R3;
• концевой конденсатор C2 можно установить между розетками в любом месте. Если внутри корпуса места нет, можно обойтись без него. В этом случае корректируются параметры конденсатора C1.

Рекомендации по выбору деталей:

• дроссели с незамкнутыми ферритовыми сердечниками индуктивностью от 10 мкГн;
• конденсаторы – 0,22-1,0 мкФ;
• резисторы – для нагрузки 500 Вт применяются резисторы 0,22 Ом, R3 не менее 500 кОм.

Схемы подключения сетевого фильтра к электрической сети

Во многих современных моделях СФ провод заземления не имеет связи с внутренней схемой, кроме заземляющих контактов евророзеток и евровилки. Это прогрессивное решение, которое обеспечивает важное преимущество. При функционировании от сети с заземлением все розетки СФ заземляются, как положено. Если в сетевой розетке «земля» отсутствует, то все розетки СФ объединяются между собой по заземляющему контакту. Сам сетевой фильтр при этом не заземлен. Рассмотрим, что же может случиться при разных вариантах подключения компьютера и его периферийных устройств:

• Подключение к заземленной сети питания. Это идеальный вариант, поскольку при пробоях или повреждении изоляции любого из устройств «лишнее» напряжение направляется в провод заземления.
• Подключение к сети без заземления. В этом случае корпуса компьютера и периферийных устройств связаны только слаботочным интерфейсным кабелем. При возникновении разности потенциалов появляются уравнивающие токи, которые при течении от большего потенциала к меньшему приводят к сгоранию входных и выходных портов устройств.
• Подключение к сети без заземления через СФ с розетками, объединенными по заземляющему контакту. В этом случае выравнивающие токи пойдут через заземляющие контакты евророзеток и порты останутся невредимыми.

Сетевой фильтр

С приходом компьютерной техники в наши дома вошли такие необходимые устройства, как многорозеточные удлинители с сетевыми фильтрами. Многие пользователи не особо задумываются о функции фильтрации сетевого напряжения. «Действительно, работает же, что еще надо?» — говорят они. Их больше интересует внешний вид, а основным критерием выбора сетевого фильтра/удлинителя является количество розеток, толщина и длина питающего сетевого кабеля. Для того чтобы развеять миф о бесполезности сетевого фильтра и доказать, что данный функционал не менее важен, чем, скажем, напряжение питания, мы решили написать эту статью. В ней читатель узнает о том, что такое сетевые фильтры, их виды и предназначение. Вкратце расскажем о принципе работы сетевого фильтра. Потребителям предоставим критерии выбора качественного продукта при покупке фильтра. Юные конструкторы смогут познать азы проектирования подобного рода устройств, а опытным радиолюбителям будет интересны готовые инженерные решения реализации сетевых фильтров. Но прежде чем начать говорить о столь важной вещи, как сетевой фильтр, необходимо уяснить, что такое гармонические искажения в сети.

Вред гармонических искажений в сети

Все устройства, работающие от сети, питаются переменным синусоидальным напряжением с частотой 50 или 60Гц. Блоки питания разрабатываются с учетом этих характеристик. Идеально чистая питающая сеть несет в себе напряжение синусоидальной формы, но на практике наша сеть полна гармонических искажений. Гармонические искажения представляют собой частотные сигналы, накладывающиеся на питающее напряжение и видоизменяющее его. Частота таких помех кратна частоте питающей сети.

Вся силовая электроника бытового и промышленного значения при включении в сеть вносит свои искажения, причем, чем больше нагрузка потребителей, тем больше искажений поступают в сеть. Вызваны они большей частью коммутационными процессами включения и выключения. Искажая частоту питающего напряжения, гармоники приводят к увеличению потерь сети, излишнему перегреву трансформаторов в блоках питания, уменьшают срок службы оборудования. Звуковая техника с трансформаторными блоками питания начинает издавать низкочастотный фон. Сильно искажает чистоту сети мощное коммутационное оборудование: двигателя, сварочные аппараты, старые холодильники, частотные преобразователи, микроволновые печи, газоразрядные лампы. Данные потребители за счет коммутационных процессов полупроводниковых приборов внутри них искажают форму питающего напряжения. Показателем качества сетевого напряжения является коэффициент гармоник КU или THD. Данный коэффициент определяет наличие гармонической составляющей в полезном сигнале. По ГОСТу 13109-97 для напряжения питающей сети 380В. КU не должен превышать 12%. Дальнейшее его повышение ведет к выходу аппаратуры из строя или резкому снижению сроков ее эксплуатации. Уровень гармонической составляющей зависит от мощности питающей сети, мощности подключенных к ней потребителей, вносящих искажения, протяженности и сечения питающей линии от силового трансформатора до потребителя. Ради интереса, обратите внимание, где установлен силовой развязывающий трехфазный трансформатор на вашей улице и представьте, какое количество потребителей подключено к каждой из 3-х его линий. А ведь каждый из них вносит в сеть свои, хоть и мизерные, но искажения. Суммируя все показатели, картина питающего напряжения в сети вырисовывается просто ужасающая. А мы после этого удивляемся: почему у нас так часто ломаются компрессора в холодильниках, или выходят из строя блоки питания старых телевизоров. В промышленности способов борьбы с искаженным питающим напряжением довольно много, но в быту основное применение нашли сетевых фильтры.

Сетевые фильтры. Их предназначение и принцип действия

Сетевые фильтры играют двойную роль. Со стороны питающей сети они препятствуют проникновению гармонической составляющей в блоки питания аппаратуры, либо в домашнюю сеть. С другой стороны они исключают влияние коммутационных процессов оборудования на питающую сеть, защищая ее при этом от гармонических искажений. В простом приближении сетевой фильтр представляет собой последовательно соединенный конденсатор и катушку индуктивности. Эта связка настроена в резонанс частоты паразитной гармоники и подключается параллельно шине питающей сети возле силовых трансформаторов или выпрямительной установки. Существует три типа топологии сетевых фильтров: резонансный шунт, демпфированный фильтр и активный фильтр. На частоте паразитной гармоники конденсатор и дроссель обладают малым сопротивлением, поэтому являются шунтом, препятствующим прохождение частотных помех в сеть. Данный тип фильтрования называется резонансным. Демпфированные фильтры еще называют широкополосными. Их обычно применяют в промышленности, например, в электродуговых печах. При постоянном излучении нагрузкой в сеть существует вероятность, когда частота коммутационных помех сможет совпасть с частотой антирезонанса, поэтому необходимо не только отфильтровать гармоники, но и снизить антирезонанс от нагрузки или другими словами демпфировать их. Погасить многочисленные резонансные помехи можно применив большое количество резонансных шунтов, включенных последовательно, но этот способ экономически не эффективен. Экономический баланс для реализации такого сетевого фильтра между гашением антирезонанса и резонанса можно получить применением демпфированного фильтра второго порядка (рис. слева). Существуют активные сетевые фильтры – довольно сложные и дорогостоящие схемотехнические решения. Их работа основана на генерации противоположного сигнала, относительно помехи, по своей структуре полностью повторяющего ее форму и амплитуду, но в противоположной полярности. Иногда активные фильтры используют в тандеме с пассивными фильтрами. Такое сочетание называют гибридными сетевыми фильтрами.

Критерии выбора сетевого фильтра

Для потребителя, пожалуй, это будет самая интересная часть статьи, в которой мы расскажем, на что обращать внимание при покупке удлинителя с фильтром, либо однорозеточного сетевого фильтра и как не ошибиться с приобретением оного.

Как показывает практика, многие думают, что цена сетевого фильтра является основополагающим фактором его качества. На самом деле это утверждение в корне не верно. Как правило, производитель должен указывать на своих изделиях следующие параметры: количество розеток для подключения источников питания, длину кабеля, предельное значение суммарного тока подключенных потребителей, максимальную мощность нагрузки, максимальный ток и напряжение помехи, рассеиваемую энергию помех. Самые ответственные производители дополнительно в паспорте указывают степень подавления высокочастотных помех в зависимости от частоты, измеряемую в децибелах. Для выбора качественного сетевого фильтра необходимо обращать внимание на наличие в документации значка о том, что фильтр сертифицирован, обратить внимание на толщину соединяемого кабеля. Чем больше диаметр кабеля, тем больше сечение его проводников, а, следовательно, провод будет способен без нагрева передать в нагрузку большую мощность. При этом, чем длиннее кабель, тем больше должна быть его толщина. На хорошем кабеле нанесена его маркировка и сечение токопроводящей жилы. Для мощности в 2кВт сечение должно быть не ниже 0,75мм2. Немаловажным фактором в качестве изготовления сетевого фильтра является наличие утолщения кабеля в месте его входа в корпус. Качественное изделие выполнено из плотного негорючего (!) пластика, который не всегда будет презентабельным на внешний вид, к тому же на его корпусе вы не найдете винтов и отверстий для разборки или креплений к стене. Наличие терморазмыкателя и варистора говорит о наличии защиты от скачков тока и перегрева, но визуально их не видно, так как они встроены в кнопку включения фильтра с припаянным к ее контактам радиоэлементом. Некоторые фильтры изготовляют в защищенном корпусе с наличием защитных шторок от попадания пыли, влаги и грязи. Это, как правило, признак качественного товара. Наличие цветных металлов в контактах фильтра говорит о его высокой энергопроводимости с малым удельным сопротивлением. Подавляющее большинство изделий западных производителей имеют контактные проводники из тонкой промышленной стали с большим удельным сопротивлением. При подключении большой нагрузки к такому «фильтру», корпус быстро нагревается. С таким продуктом пожар вам будет обеспечен! Проверить наличие цветных металлов можно магнитом. При их наличии фильтр магнититься не будет. К сожалению, проверить фильтрующие свойства покупки можно только в домашних условиях при наличии специального оборудования (как минимум индикатора качества сети или осциллографа с делителем).

Устройство сетевого фильтра

На рисунке слева показано устройство, которое обычные покупатели называют «сетевым фильтром». На самом деле внутри находится термовыключатель — кнопка с подсветкой и предохранителем на 10А и обычный варистор, подключенный параллельно контактам питания. Варистор – полупроводниковый резистор, способный в зависимости от величины протекающего через него тока, изменять свое сопротивление с ГОм до единиц Ом с определенного порога, на который он рассчитан В нашем случае он стоит с маркировкой 471KD, т.е. на напряжение 470В. Согласно расчету 220В*2=440В, берем ближайшее значение по номиналу на 470 вольт. В результате, при возникновении импульсных всплесков в сети выше 470В, его сопротивление будет уменьшаться, и он будет работать в качестве разрядника, т.е. рассеивать избыточную энергию. При замене варистора стоит учитывать, что на 250В ставят 391KD, 275В – 431KD, 300В – 471KD. Варисторы выпускаются на напряжение до 20кВ. Таким образом, возвращаясь к нашему устройству, мы видим, что данный удлинитель имеет защиту от кратковременных всплесков напряжения, тепловую защиту от перегрева или от повышенной нагрузки. Называть это устройство «сетевым фильтром» ни в коем случае нельзя, поскольку в нем нет ни единого элемента фильтрации помех сети, за исключением варистора.

Качественный сетевой фильтр должен состоять из множества радиоэлементов, каждый из которых несет в себе определенный функционал. К примеру, вышеуказанный удлинитель можно без труда доработать вполне функциональным сетевым демпферным фильтром, который действительно будет защищать входные питающие цепи домашней аппаратуры от различного рода помех. Схема доработки приведена ниже. Дросселя L1, L2 и неполярные металлопленочные конденсаторы C1, C2 образуют LC фильтр 1-го порядка. По высокочастотным помехам дросселя имеют высокое сопротивление, препятствующее их проникновению в устройства. В то же время по частоте в 50Гц активное и реактивное сопротивление контуров составит доли Ом, что позволит без нагрева элементов проводить через себя полезный сигнал питающего напряжения.

Качественный фильтр, состоящий из множества последовательно стоящих защит:
1. Помехоподавляющие входные конденсаторы, которые устанавливают из расчета максимально допустимых сетевых всплесков. Корпус конденсатора противопожарный. Маркировка на конденсаторе X2 определяет его для сети с номинальным напряжением 250В. Пиковое значение помехи для них 2,5 кВ. X1 для промышленных устройств. Выдерживают помехи в 4кВ.
2. Тороидальный балансировочный дроссель.
3. Термопредохранитель мембранного типа – в случае перегрева мембраны большими токами разъединяет цепь.
4. Мощные дросселя (индукторы) – совместно с VHF конденсатором (6) образуют LC фильтр, подавляющие сетевые помехи.
5. Варисторы – сглаживают импульсные скачки напряжения.

Стоит сказать, что импульсные блоки питания любой современной аппаратуры от монитора, компьютерного ATX блока питания, навороченного телевизора, уже содержат собственный сетевой фильтр. На рисунке представлен фрагмент схемы АТХ блока питания FSP. Некоторые дешевые блоки питания из поднебесной лишены этого важного модуля, что приводит к быстрой поломке не только блока питания, но и компьютера в целом .

Делаем сетевой фильтр своими руками

Задача нашего фильтра не пропустить в устройство дифференциальные и синфазные помехи. Дифференциальные помехи присутствуют в напряжении питания, а синфазные помехи идут между корпусом устройства и обеими шинами питания. Схема простого сетевого фильтра приведена ниже.

Рассмотрим назначение элементов схемы:
F1 – предохранитель, перегорающий (термопредохранитель) при превышении нагрузки
R1 и R2 – сопротивления, снимающие заряд C1
C1 – конденсатор, шунтирующий дифференциальные ВЧ помехи совместно с L1
L1 – фильтрующий дроссель, определяющий частоту среза и рассчитанный на ток нагрузки *1,5
L2 – синфазный трансформатор, устраняющие электромагнитные помехи, наведенные проводом от розетки к нашему фильтру
С2 и С3 – конденсаторы, закорачивающие синфазную помеху на землю. Совместно с L2 образуют синфазный фильтр
С4 и R4 – цепь Цобеля (антизвонная цепочка), устраняющая выбросы противоположного ЭДС самоиндукции при выключении нагрузки.
VDS1 – диодный мост, разрывающий контур заземления, в случае утечки токов внутри корпуса.

В действительности мы привели наиболее простое решение, упускающее многие моменты защиты. Для тех кто желает собрать более серьезное устройство, советуем посмотреть схемы в интернете, где Вы сможете найти их огромное множество.

Сетевые фильтры

Сетевое напряжение, обеспечиваемое нашими розетками, должно (в России) быть чистой синусоидой с частотой 50 Гц и среднеквадратичным значением около 220 В – это в идеале. Увы, на практике величина сетевого напряжения меняется даже в течение дня и в нем почти всегда присутствуют самые разные помехи. Они попадают в сеть не только с магистральных линий электропередачи, но и создаются приборами, находящимися в вашем доме – холодильником, кондиционером, а также всеми устройствами с импульсными блоками питания (а это почти все современные гаджеты). И аудиофилы справедливо опасаются, что нестабильность сетевого напряжения, как и наличие помех в нем, могут ухудшить звучание Hi-Fi техники. Поэтому для борьбы с помехами в электросети принято использовать различные фильтры.

На самом деле, таких сетевых фильтров существует большое количество, а самые простые схемы фильтрации сетевого напряжения встраиваются даже в AV-технику. Есть пассивные и активные фильтры, при этом последние иногда работают, как маленькие электростанции, вырабатывая собственное питающее сетевое напряжение. При этом в наиболее эзотерических конструкциях для питания самих этих «энергоблоков» используется даже не сетевое напряжение, а встроенные аккумуляторы.

Однако, давайте рассмотрим поближе более простые пассивные сетевые фильтры, которые получили наибольшее распространение благодаря своей хорошей эффективности и вполне доступной стоимости.

Пассивная защита

Пассивные сетевые фильтры состоят из катушек индуктивности, конденсаторов и резисторов – то есть пассивных компонентов. Их задача – защита подключенной техники от высокочастотных помех, имеющихся в электросети. Вас не должно вводить в заблуждение их название– такие фильтры, при правильном расчете и качественном изготовлении, способны эффективно противостоять сетевым помехам. Схема простейшего сетевого фильтра изображена на рис.2, и часто именно такие фильтры устанавливаются в AV-технике для фильтрации сетевых помех.

В электронике такие фильтры называют «фильтром высоких частот первого порядка», так как они имеют всего один фильтрующий каскад или звено. На самом деле, эта схема работала бы хорошо, если бы при ее создании можно было точно знать значение импеданса сети (в сетевой розетке) и подключенного устройства (в его сетевом разъеме). Но эти параметры зависят от многих факторов и не являются постоянной величиной. Поэтому и расчет такого фильтра является только приблизительным, что и снижает эффективность его работы (степень подавления помех).

Поэтому в качественных сетевых фильтрах используются более сложные схемы, которые позволяют в значительной степени снизить влияние импеданса сети и нагрузки. На рисунке 3 показаны примеры схем, которые в значительной степени свободны от недостатков более простого решения. На обеих уже несколько фильтрующих каскадов (звеньев) и с точки защиты от помех они работают гораздо более эффективно.

Однако у пассивных схем есть два принципиальных недостатка. Как видно из приведенных здесь схем, катушка индуктивности в них включена последовательно с нагрузкой и, фактически, ограничивает ток через нее. В случае с устройством с небольшой и постоянной потребляемой мощностью, например, плеером или ЦАП, это не будет существенной проблемой. Однако, подключив к такому фильтру мощный аппарат, например, усилитель или AV-ресивер, потребляемая энергия которого не только значительна, но должна нарастать почти мгновенно, можно сузить динамический диапазон звука в системе. И чем совершеннее фильтр (то есть чем больше фильтрующих звеньев он имеет), тем это ограничение будет существеннее. Поэтому в качественных сетевых фильтрах, рассчитанных на использование в AV-системах, всегда оставляют одну или несколько розеток с прямым подключением к сети. Хотя за пользователем все равно остается свобода выбора и, если уровень помех в сети значителен, то подключение к фильтрованной розетке даже мощного усилителя может оказаться предпочтительнее.

Сетевой фильтр TAGA Harmony PF-2000 оснащен и розетками с фильтрацией, и с прямым подключением к сети

Вторым недостатком простых пассивных схем является то, что через их фильтрующий конденсатор всегда будет протекать ток с частотой 50 Гц. Это вызовет некоторое постоянное потребление энергии, даже когда вся AV-система выключена. На самом деле, величина этой энергии незначительна, но все же такие потери будут существовать. И чем совершеннее фильтр (состоящий из большего числа конденсаторов), тем эти потери будут выше.

Никаких скачков

Еще одним элементом, применяемым в пассивных сетевых фильтрах, являются варисторы. Задача этого элемента – защитить подключенное устройство от резкого повышения (бросков) сетевого напряжения. Варистор обладает свойствами резистора, сопротивление которого резко уменьшается при возрастании приложенного к нему напряжения выше определенного значения.

Внутреннее устройство сетевого фильтра-распределителя TAGA Harmony PF-1000

«Скачки» или переходные процессы в сети, как правило, создают мощные бытовые приборы – холодильники или кондиционеры. Эти помехи обычно длятся доли секунды, но при этом амплитуда их во много раз превышает величину сетевого напряжения. На практике такие скачки могут вызывать слышимые помехи в аудиосистеме. Варистор в значительной степени гасит эти помехи, при этом обладает высоким быстродействием.

Преимуществом варисторов является и то, что они не влияют на чистую сеть, то есть не оказывают влияние на работу подключенной техники, пока «все спокойно». Они также могут помочь блокировать переходные процессы на низких частотах, от которых не защищают фильтры, рассчитанные на подавление ВЧ.

Фильтровать или нет?

В современных условиях использование хотя бы простых пассивных фильтров для подключения Hi-Fi техники (особенно таких чувствительных к помехам устройств, как предусилители и фонокорректоры, ЦАП или усилители для наушников) является весьма желательным. Разумеется, такие фильтры не смогут поддерживать на требуемом уровне величину сетевого напряжения или восстановить его форму (которая может отличаться от классической синусоиды). Для этих целей предназначены гораздо более сложные и дорогие активные фильтры, которые называют сетевыми кондиционерами. Но в качестве первого этапа в борьбе за качественный звук пассивные сетевые фильтры достойны внимания меломанов.

Внимание!

Приведенные в статье электрические схемы сетевых фильтров являются только иллюстрациями. Мы категорически не приветствуем попыток самостоятельной сборки сетевых фильтров меломанами и рекомендуем использовать только продукцию, выпущенную специализированными компаниями, имеющую все необходимые сертификаты безопасности.

Зачем нужен фильтр линии электропередачи и где его разместить? | SCHURTER

Модуль входа EMCInletMedicalPower

В настоящее время практически невозможно выполнить требования стандартов EMC. Компоненты Schurter EMC помогут вам в этом.

Это архивная статья, опубликованная 08.01.2019. Некоторая информация может быть устаревшей и соответствовать текущему состоянию. Пожалуйста, свяжитесь с нами в случае заинтересованности.

Schurter предлагает широкий спектр компонентов ЭМС:

● Модули ввода питания с фильтром для токов от 0,5 до 20 А.
● Фильтры ЭМС (1-фазный, 3-фазный переменного и постоянного тока). Самый маленький, 1-фазный, 6 А / 250 В переменного тока FMLB-09 5500.2031, имеет размеры 50x45x28,6 мм и вес 116 г. Один из самых больших — 3-фазный, 1100A / 520VAC FMAC-0974-K152I с размерами 590x230x200 мм и весом 47 кг.
● Дроссели с компенсацией тока (1-фазные и 3-фазные) для токов от 0,4 до 50A.

Большинство модулей ввода питания оснащены системой блокировки V-Lock.Разъем питания оснащен штифтом, который блокируется с выемкой в ​​модуле ввода питания и, таким образом, надежно предотвращает непреднамеренное выдергивание шнура.

Дополнительную информацию обо всех компонентах Schurter EMC можно найти в обзорах PEM, фильтров и дросселей.

Зачем нам нужен фильтр линии электропередачи?

В настоящее время в электронном оборудовании обычно используется импульсный источник питания и быстрая цифровая схема. Такие устройства генерируют высокочастотные напряжения и токи при нормальной работе.Без фильтра линии электропитания практически невозможно выполнить требования стандартов ЭМС.

Две основные функции фильтра линии питания:
● Предотвращение попадания высокочастотных сигналов, генерируемых в устройстве, во входную линию питания.
● Предотвращение попадания высокочастотных сигналов в систему распределения питания переменного тока (помех) в оборудование.

В настоящее время оборудование информационных технологий (ITE) должно соответствовать требованиям стандарта излучения EN55032 и стандарта помехоустойчивости EN55035 .

EN55032 определяет пределы для кондуктивных помех на сетевых клеммах в диапазоне частот от 150 кГц до 30 МГц и излучаемых помех в диапазоне от 30 МГц до 1 ГГц.

Линейные фильтры Schurter оптимизированы для диапазона частот от 150 кГц до 30 МГц, где они обеспечивают наилучшее затухание, но в то же время они также имеют затухание около 20 дБ на частоте 400 МГц, что помогает уменьшить излучение антенны, создаваемое шнуром питания.

Нормативы наведенного излучения предназначены для контроля излучения от системы распределения электроэнергии переменного тока общего пользования, которое возникает в результате высокочастотных токов, возвращаемых обратно в линию электропередачи.Обычно эти токи слишком малы, чтобы создавать помехи другим изделиям, подключенным к той же линии электропередачи, однако они достаточно велики, чтобы вызвать излучение линии электропередачи и, возможно, стать источником помех, например, для AM-радио.

(Например, EN 55032 требует кондуктивных помех от устройств класса A ≤ 60dBuV = 1 мВ в диапазоне частот от 500 кГц до 30 МГц.)

Сетевой фильтр также эффективно ослабляет непрерывные радиочастотные помехи во время испытаний в соответствии с EN 55035 §4.2.2.3, где РЧ-сигнал 3 В RMS в диапазоне от 150 кГц до 10 МГц, от 3 до 1 В в диапазоне от 10 МГц до 30 МГц и 1 В в диапазоне от 30 МГц до 80 МГц вводится в линию электропередачи.

В сочетании с защитой от перенапряжения фильтр также помогает пройти испытания в соответствии с EN 55035 §4.2.4 — быстрые электрические переходные процессы и EN 55035 §4.2.5-скачки.

Где разместить сетевой фильтр?

Эффективность фильтра в равной степени, если не больше, зависит от того, как и где он установлен, и от того, как подводятся провода к фильтру, чем от электрической конструкции фильтра.На рисунке ниже показаны три распространенные проблемы , связанные с установкой сетевого фильтра, значительно снижающего его эффективность.

1. Фильтр не устанавливается близко к точке, где линия питания входит в корпус. Открытая линия электропередачи (антенна) может улавливать шум от электрических и магнитных полей внутри корпуса.
2. Провод, соединяющий фильтр с корпусом, имеет большую индуктивность, что снижает эффективность Y-конденсаторов в фильтре.Производитель собирает Y-конденсаторы так, чтобы соединение с крышкой имело минимальную индуктивность.

3. Емкостная связь возникает между зашумленной проводкой источника питания к фильтру и линией питания переменного тока.

На следующем рисунке показан правильно установленный сетевой фильтр.

Фильтр устанавливается там, где линия переменного тока входит в корпус, чтобы предотвратить попадание электромагнитного поля на фильтруемую линию питания. Металлический корпус теперь также блокирует любую емкостную связь между входным кабелем фильтра и линией питания с фильтром.

Фильтр установлен таким образом, что металлический корпус фильтра находится в прямом контакте с корпусом устройства, что устраняет любую дополнительную индуктивность последовательно с внутренними Y-конденсаторами. Любой провод между корпусом фильтра и корпусом снижает эффективность фильтра из-за его индуктивности.

Провода между фильтром и источником питания должны быть проложены близко к корпусу, чтобы свести к минимуму любые наводки. Не прокладывайте входные провода фильтра рядом с выводами выходного постоянного тока, так как это максимизирует связь паразитных емкостей.Входные провода также следует держать вдали от сигнальных кабелей (особенно цифровых кабелей), и их нельзя прокладывать над печатной платой цифровой логики или рядом с ней.

Дополнительным усовершенствованием схемы, показанной выше, является установка источника питания рядом с фильтром линии питания.

Приведенный выше факт указывает на преимущества сетевого фильтра, имеющего встроенный разъем для кабеля питания переменного тока.

Эта конфигурация требует установки фильтра там, где шнур питания входит в корпус и где металлический фланец фильтра привинчен или приклепан к корпусу (на неокрашенной проводящей поверхности), чтобы Y-конденсаторы были должным образом заземлены.

Для получения дополнительной информации о продукции Schurter свяжитесь с нами по адресу [email protected]

Не пропустите эти статьи

Вам нравятся наши статьи? Не пропустите ни одного из них! Вам не о чем беспокоиться, мы организуем вам доставку.

Меня интересует

Дата публикации 08.01.2019.
При размещении статьи на своем сайте просьба указывать ее источник: https: //www.soselectronic.com / article / schurter / why-do-we-need-a-power-line-filter-and-where-to-place-it-2261

Что такое входной линейный фильтр?

Входной линейный фильтр

Входной линейный фильтр: Внутренний или внешний фильтр нижних частот или режекторный фильтр на входе источника питания, который снижает шум, подаваемый в источник питания.

Входной линейный фильтр состоит из электронной схемы, подключенной между сетью переменного тока и входным каскадом выпрямителя импульсного источника питания.Все входное переменное напряжение должно пройти через фильтр, прежде чем достигнет выпрямителя. Следовательно, эффективный фильтр должен ослаблять все более высокие частоты и пропускать только сеть 50 Гц или 60 Гц на следующую ступень.

Входные линейные фильтры встроены в большинство импульсных источников питания, чтобы уменьшить помехи от электромагнитных и других электрических шумов, присутствующих в линиях переменного тока. Фильтры также используются для обеспечения соответствия источников питания государственным постановлениям и стандартам агентств.

Две основные функции входного линейного фильтра:

• Предотвращение попадания сигналов EMI, генерируемых в блоке питания, во входную линию переменного тока и воздействия на другое оборудование, подключенное к той же линии.
• Предотвращение прохождения высокочастотного напряжения и электромагнитных помех в линии электропередачи на выходе источника питания.

Дизайн и выбор компонентов входного фильтра важны для гарантии того, что он не приведет к излишнему увеличению объема и стоимости источника питания или ухудшению характеристик источника питания.

Несмотря на то, что существуют различные конструкции фильтров с различными характеристиками и влиянием на характеристики источника питания, пассивный фильтр L-C выполняет обе функции фильтра, описанные выше, при этом обеспечивая наилучший баланс между размером, стоимостью и производительностью. Однако пассивные фильтры могут вызывать нежелательные эффекты, поэтому важно понимать нагрузку и использовать соответствующую конструкцию фильтра.

Пассивные фильтры L-C могут быть классифицированы по конструкции и характеристикам.К распространенным типам относятся незатухающий LC-фильтр, параллельный демпфированный фильтр и последовательный демпфирующий фильтр.

Многосекционные фильтры

Можно использовать несколько фильтров, чтобы обеспечить лучшую производительность и позволить использовать компоненты меньшего размера, такие как конденсаторы и катушки индуктивности. Типичный фильтр показан ниже

Рисунок 1. Двухсекционный входной фильтр (изображение: Texas Instruments)

Выбор компонентов

Выбор компонентов имеет решающее значение для работы фильтра.Конденсаторы с низким ESL и ESR необходимы для высокочастотного затухания и характеристик пульсаций тока.
Алюминиевые конденсаторы, обычно используемые для этой цели, могут быть подключены параллельно с меньшим размером и меньшей емкостью, чтобы получить большое результирующее значение.

Чтобы избежать возникновения паразитной емкости от катушек индуктивности, используются группированные или однослойные обмотки, при этом их входные и выходные выводы находятся отдельно.

Основы и принцип работы сетевого фильтра

Основы сетевого фильтра

Фильтр линии электропередачи, также называемый фильтром линии электропередачи EMI, представляет собой пассивную двунаправленную сеть, электрическое оборудование, которое эффективно фильтрует конкретную частотную точку в линии электропередачи или частоту за пределами конкретной частотной точки.Сетевые фильтры предназначены для защиты от электромагнитных помех (EMI) в сети и представляют собой частотно-избирательную двухпортовую сеть, обычно состоящую из катушек индуктивности, конденсаторов и резисторов. Фактически это своего рода фильтры, которые по принципу работы также могут называться отражательными фильтрами. Он обеспечивает высокий последовательный импеданс и низкий параллельный импеданс в полосе заграждения фильтра, сильно несовпадая между источником шума и его импедансом с импедансом нагрузки, тем самым передавая нежелательные частотные составляющие обратно к источнику шума.

При выборе фильтра линии питания следует учитывать три основных показателя: первый — это напряжение и ток, второй — вносимые потери, и, наконец, это размер и структура. Поскольку фильтр внутри обычно герметичен, окружающая среда не является основной проблемой. Однако температурные характеристики всех заливочных материалов и конденсаторов фильтра имеют некоторое влияние на характеристики окружающей среды силового фильтра.

Структура фильтра линии электропередачи

Сетевые фильтры

обычно представляют собой пассивные фильтры, состоящие из резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности, без активных компонентов, таких как транзисторы.Согласно характеристикам электромагнитных помех в порте питания, линейный фильтр электромагнитных помех является пассивным фильтром нижних частот, который передает переменный ток в источник питания без затухания и значительно ослабляет электромагнитные помехи, поступающие с переменным током. В то же время он эффективно подавляет электромагнитные помехи, создаваемые силовым оборудованием, чтобы предотвратить его попадание в сеть переменного тока и создание помех другим электронным устройствам.

На рисунке ниже показана типичная схема фильтра линии электропередачи, и ее структуру легко понять.Это пассивная сеть, подходящая как для переменного, так и для постоянного тока с функцией подавления двунаправленных сигналов. Он размещается между электросетью переменного тока и источником питания, что эквивалентно экранированию помех от электромагнитных помех между ними. Такой простой пассивный фильтр играет роль двустороннего шумоподавления, что широко применяется в различных электронных устройствах.

Как показано на рисунке выше, C ₁ и C ₂ — это конденсатор дифференциального режима, обычно называемый конденсатором X, с подходящим выбором емкости от 0.От 01 мкФ до 2,22 мкФ; C ₃ и C ₄ — синфазный конденсатор, называемый Y-конденсатором, с емкостью от нескольких нанофарад (нФ) до десятков. Емкость C ₃ и C ₄ не следует выбирать слишком большой; в противном случае это может привести к такой опасности, как утечка тока из фильтра или даже корпуса. L — синфазный дроссель, представляющий собой пару катушек, скрученных в одном направлении вокруг одного и того же ферритового кольца, с индуктивностью около нескольких миллигенри (мГн). Для синфазного интерференционного тока магнитные поля, создаваемые двумя катушками, имеют одинаковое направление, а синфазный дроссель имеет больший импеданс и, таким образом, ослабляет сигнал помехи.Для сигнала дифференциального режима (здесь это низкочастотный ток питания) магнитные поля, создаваемые двумя катушками, компенсируются, поэтому функция передачи мощности схемы не изменяется. Обратите внимание, что это одноступенчатая схема фильтра. Если вы хотите получить лучший эффект фильтра, можно использовать двухступенчатый фильтр.

Принцип работы сетевого фильтра

Обычно используемые схемы фильтров сетевых фильтров имеют пассивную фильтрацию и активную фильтрацию.Основными формами пассивной фильтрации являются емкостная фильтрация, индуктивная фильтрация и комплексная фильтрация (включая инвертированный L-тип, LC-фильтрацию, LC-фильтрацию π-типа и RC-фильтрацию π-типа и т. Д.). Основная форма активной фильтрации — это активная RC-фильтрация, также известная как электронные фильтры. Величина составляющей пульсаций в электричестве постоянного тока представлена ​​коэффициентом пульсаций S: чем больше значение, тем хуже фильтрующий эффект фильтра.

Коэффициент пульсаций (S) = максимальное значение основной волны переменного тока составляющей выходного напряжения / составляющей постоянного тока выходного напряжения

Принцип действия фильтра линии питания

— это сеть адаптации импеданса: чем больше несоответствие импеданса между входом и выходом сетевого фильтра и стороной питания и нагрузки, тем более эффективно ослабление электромагнитных помех (EMI).Конкретный принцип работы заключается в следующем. После выпрямления переменного тока диодом направление одноразовое, но сила тока все еще постоянно меняется. Обычно эта пульсация постоянного тока не используется напрямую для питания. Чтобы преобразовать пульсацию постоянного тока в гладкую форму волны, нужно сделать одну вещь — фильтрацию. Другими словами, задача фильтров — максимально уменьшить пульсации выходного напряжения выпрямителя и преобразовать его в почти постоянный постоянный ток.

ATO предлагает вам недорогие, но высококачественные линейные фильтры EMI, однофазные 1A, 3A и 6A, трехфазные 1-ступенчатые и 2-ступенчатые 10A, 20A, 30A…

Линейные фильтры: фильтры электромагнитных помех | Фильтры RFI

Технические характеристики сетевого фильтра

Соответствие стандартам выбросов

Пределы выбросов, которым должна соответствовать единица оборудования, будут зависеть от предполагаемого рынка для этой единицы оборудования. Если существует более одного рынка, может потребоваться соблюдение более одного стандарта выбросов. Это может существенно повлиять на схему, размер и стоимость фильтра. Такие стандарты, как CISPR или Часть 15 правил FCC, имеют пределы частоты от 150 кГц до 30 МГц.

Измерения электромагнитных помех обычно выполняются с использованием анализаторов спектра с детекторами средних или квазипиковых значений в соответствии с методами, описанными в CISPR 16. Квазипиковые измерения отличаются от измерений средних значений путем усреднения пиков в сумме.

Оборудование, отвечающее этим требованиям, может использовать фильтр с довольно высокой частотой среза. Другие стандарты, такие как FCC 18 с нижним пределом частоты 10 кГц, приведут к тому, что оборудование будет использовать более низкие фильтры среза. Как и следовало ожидать, чем ниже частота среза, тем больше физический размер и выше стоимость фильтра.

Восприимчивость к наведенным радиопомехам

Проблема восприимчивости может быть чрезвычайно сложной, потому что амплитуда и частота вызывающего нарушения РЧ-шума редко известны и часто бывают прерывистыми. Если неисправность может быть продублирована путем изоляции оборудования от линии электропередачи с помощью LISN (сети стабилизации импеданса линии) и использования генераторов сигналов для ввода радиочастотных сигналов различной амплитуды и частоты, можно получить некоторое представление о природе проблемы.Однако необходимо будет определить критерии приемлемой производительности, чтобы фильтр, обеспечивающий этот уровень производительности, мог быть получен в ходе процедуры тестирования. К сожалению, это по-прежнему не устраняет необходимости окончательного тестирования в реальной операционной среде, которое во многих случаях происходит в полевых условиях.

Выбор подходящего фильтра лучше всего зависит от типа источника питания или входного импеданса оборудования, а также от режима вызывающих помехи радиочастотных помех.

Режимы шума

Сетевые фильтры ослабляют шум в двух разных режимах.

Общий режим: Также известен как шум между линией и землей, измеряемый между линией питания и потенциалом земли.
Дифференциальный режим: Также известен как линейный шум, измеряемый между линиями питания.

Сетевые фильтры

предназначены для ослабления одного или обоих видов шума. Необходимость использования одной конструкции по сравнению с другой будет зависеть от величины каждого типа шума. Затухание измеряется в дБ (децибелах) на различных частотах сигнала.

Конфигурация цепи

Фильтры радиопомех для линий электропередач обычно имеют двух- или трехполюсные сети фильтров. По мере увеличения количества полюсов и соответствующего количества компонентов стоимость также будет увеличиваться. Попытка типизировать импеданс оборудования как высокий или низкий для целей выбора фильтра может оказаться безуспешной. Если это комплексный импеданс, он, вероятно, может быть низким на одних частотах, высоким на других и некоторым промежуточным значением на других частотах.

Хотя мы в целом успешно рекомендовали двухполюсную сеть для линейных источников питания и трехполюсную сеть для импульсных источников питания и синхронных двигателей, вы не должны ограничивать свое тестирование только одним типом цепи, если либо дополнительные характеристики схемы, либо более низкая стоимость желательно. Примите во внимание следующее: если бы оборудование выглядело строго емкостным, производительность двухполюсной сети снизилась бы до производительности однополюсного фильтра.

Основы работы с фильтром электромагнитных помех — Принципы работы и неправильная установка

Ⅰ Введение

1.1 Определение фильтра EMI

Фильтр EMI (фильтр электромагнитных помех) представляет собой схему фильтра, состоящую из конденсатора, катушки индуктивности и резистора, также называемую фильтрами RFI или фильтрами радиочастотных помех. Его схема фильтра состоит из конденсатора, катушки индуктивности и резистора. Пассивная двусторонняя сеть: один конец — это источник питания, а другой — нагрузка. Принцип действия фильтра EMI — это схема согласования импеданса: чем больше согласование импеданса между входной и выходной сторонами фильтра EMI и стороной источника питания и нагрузки, тем более эффективно ослабление электромагнитных помех.Фильтр может эффективно отфильтровывать частоту определенной частоты в линии электропередачи или внешнюю частоту, чтобы получить сигнал мощности определенной частоты или исключить сигнал мощности после определенной точки частоты. Фактически, фильтр электромагнитных помех — это электрическое устройство / цепь, которая ослабляет высокочастотный электромагнитный шум, присутствующий в силовых и сигнальных линиях.

Фильтр электромагнитных помех — распространенный электрический элемент в источниках питания. В этом видео мы представляем его и изучаем его схему.

Каталог

---

1.2 Источники электромагнитных помех

EMI — это электронный шум, который мешает электрическим сигналам и снижает целостность сигнала. Любое электрическое или электронное соединение устройства может стать потенциальным источником электромагнитных помех. Он генерируется извне космической энергией, такой как солнечные вспышки, удары молнии, атмосферный шум, электронное оборудование, линии электропередач и так далее. Большая его часть вырабатывается по ЛЭП и передается оборудованию по ЛЭП.Фильтры электромагнитных помех — это устройства или внутренние модули, предназначенные для уменьшения или устранения шумовых помех.

1.3 Синфазный шум и дифференциальный шум

Рисунок 1. Схема синфазного и дифференциального режимов

С этой характеристикой фильтра EMI группа прямоугольных сигналов или составной шум, проходящий через фильтр источника питания, может быть преобразован в синусоидальную волну определенной частоты.

Шум, подавляемый сетевым фильтром, можно разделить на следующие два типа:

1) общий режим: одинаковый шум на двух (или более) линиях электропередачи можно рассматривать как шум линий электропередач на землю.

2) дифференциальный режим: шум между линиями электропередач

Фильтр EMI будет иметь разные возможности подавления синфазного шума и дифференциального шума и обычно описывается спектром частоты, соответствующей подавлению (в децибелах).

1.4 Зачем нужны фильтры электромагнитных помех?

Электромагнитная совместимость ( EMC ) является важным показателем для измерения качества электронных продуктов и все чаще становится ключевым при разработке электронных продуктов.В процессе проектирования энергосистемы внедрение конструкции электромагнитной совместимости может улучшить общую противоинтерференционную способность энергосистемы, продлить срок службы системы и обеспечить безопасность использования. Таким образом, фильтр электромагнитных помех — это устройство, обеспечивающее звуковую электромагнитную совместимость.

Ⅱ Принцип адаптации фильтров электромагнитных помех

Цепи фильтров, обычно используемые в фильтрах источника питания, включают пассивную фильтрацию и активную фильтрацию. Основными формами пассивной фильтрации являются конденсаторный фильтр, фильтр индуктивности и комплексный фильтр (включая инвертированный L-тип, LC-фильтр, LCπ-фильтр и RCπ-фильтр и т. Д.). Основная форма активного фильтра — это активные RC-фильтры, также известные как электронные фильтры. Величина пульсирующей составляющей постоянного тока представлена ​​коэффициентом пульсации S. Чем больше значение, тем хуже эффект фильтрации.

Коэффициент пульсации (S) = основной максимум составляющей переменного тока выходного напряжения / составляющей постоянного тока выходного напряжения

Конкретный принцип работы заключается в следующем: после выпрямления переменного тока диодом направление одноразовое, но ток все еще постоянно меняется.Этот пульсирующий постоянный ток обычно не используется напрямую для питания радиоприемника, поэтому необходимо преобразование пульсирующего постоянного тока в постоянный ток с плавной формой волны, который является фильтрацией. Другими словами, задача фильтрации состоит в том, чтобы максимально уменьшить флуктуационную составляющую выходного напряжения выпрямителя и преобразовать ее в почти постоянную мощность постоянного тока.

В соответствии с характеристиками электромагнитных помех порта питания, фильтр EMI может передавать мощность переменного тока на источник питания без затухания и значительно ослабляет шум EMI, передаваемый с помощью переменного тока, и в то же время эффективно подавляет шум EMI, создаваемый источником устройства электропитания, предотвращающие их попадание в сеть переменного тока, чтобы создавать помехи другим электронным устройствам.

Это пассивная сетевая структура, которая подходит для источников питания как переменного, так и постоянного тока и имеет двустороннее подавление. Вставьте его между сетью переменного тока и источником питания, что эквивалентно добавлению блокирующего барьера между их электромагнитными помехами, то есть двустороннего подавления шума, поэтому он широко используется в различной электронике.

Фильтр электромагнитных помех разработан с учетом характеристик электромагнитных помех силовых клемм. Обычно это селективная двухконтактная сеть, состоящая из катушки индуктивности, конденсатора, резистора или ферритового устройства.Фактически по принципу работы он называется отражающим фильтром. Он обеспечивает высокий последовательный импеданс и низкий параллельный импеданс в полосе заграждения фильтра, что приводит к его сильному рассогласованию с импедансом источника шума и сопротивлением нагрузки, тем самым передавая нежелательные частотные составляющие обратно к источнику шума.

Ⅲ Принципы работы

На следующем рисунке представлена ​​типичная принципиальная схема фильтра электромагнитных помех: C1 и C2 — конденсаторы дифференциального режима, обычно называемые конденсаторами X, емкость часто находится между 0.01 мкФ и 0,47 мкФ; Y1 и Y2 — синфазные конденсаторы, обычно называемые Y-конденсатором, емкость не должна быть слишком большой, обычно в десятки нанофарад, слишком большой, чтобы легко вызвать утечку; L1 — синфазный дроссель, представляющий собой пару катушек, намотанных в одном ферритовом кольце в одном направлении. Индуктивность составляет около нескольких миллигенри. Для синфазного интерференционного тока магнитные поля, создаваемые двумя катушками, имеют одинаковое направление, а синфазная дроссельная катушка имеет большой импеданс для ослабления сигнала помехи.Для сигнала режима магнитное поле, создаваемое двумя катушками, смещается, поэтому оно не влияет на работу схемы. Следует отметить, что это схема первичного фильтра, если вы хотите лучших результатов, вы можете использовать вторичную фильтрацию.

Рисунок 2. Типовая принципиальная схема фильтра электромагнитных помех

Чтобы судить об электромагнитном фильтре, необходимо разбираться в его характеристиках. Основные параметры: номинальное напряжение, номинальный ток, ток утечки, сопротивление изоляции, выдерживаемое напряжение, рабочая температура, вносимые потери и т. Д.Самый важный из них — вносимые потери. Вносимые потери часто обозначают как «IL», иногда их также называют вносимыми затуханиями. Этот индикатор является основным показателем работоспособности фильтра EMI. Обычно выражается числом децибел или кривой частотной характеристики. Он относится к коэффициенту мощности или соотношению напряжений на клеммах тестового сигнала от источника питания к нагрузке до и после подключения фильтра к цепи. Чем больше количество децибел, тем сильнее способность подавлять помехи.Например, некоторые вносимые потери можно проверить с помощью тестовой системы на 50 Ом. На следующем рисунке показаны вносимые потери фильтра электромагнитных помех.

Рисунок 3. Вносимые потери фильтра EMI

Ⅳ Классификация фильтров EMI

Существует два основных типа фильтров EMI: кондуктивные EMI ​​и излучаемые EMI. Кондуктивные электромагнитные помехи проходят через такие проводники, как провод, а излучаемые электромагнитные помехи распространяются по воздуху. В конструкции высокоскоростной печатной платы используются высокочастотные сигнальные линии, контакты интегральной схемы, различные разъемы и т. Д.Все они могут стать источниками излучаемых помех, которые могут излучать электромагнитные волны и влиять на нормальную работу систем или подсистем.

Ⅴ

Выбор

Следовательно, при покупке фильтра электромагнитных помех необходимо полностью учитывать номер фазы, номинальное напряжение, номинальный ток, ток утечки, сертификацию, объем и форму, вносимые потери и т. Д. Номинальное напряжение / ток должны соответствовать требованиям продукта, и ток утечки не может быть слишком большим.Можно выбрать фильтр электромагнитных помех с соответствующей системой сертификации, объем и форма определяются в соответствии с фактическим применением, более сильная способность подавления при больших вносимых потерях и т. Д.

В дополнение к этому необходимо учесть некоторые детали. Например, некоторые фильтры электромагнитных помех являются военными, а некоторые — промышленными. Некоторые из них предназначены для бытовой техники, некоторые — для инверторов, а некоторые — для медицинского оборудования. Только когда объект будет определен, вы сможете выбрать подходящий.При соблюдении основных условий цена является ключевым фактором, который следует учитывать.

Ⅵ

Установка

1. Фильтр электромагнитных помех не может иметь путь электромагнитной связи.

1) Линии электропередач слишком длинные.

2) Линии электропередач расположены слишком близко.

Обе эти установки неверны. Суть проблемы в том, что существует очевидный путь электромагнитной связи между входным проводом фильтра и его выходным проводом.Таким образом, сигнал EMI, присутствующий на одном конце фильтра, избегает подавления фильтра и напрямую связан с другим концом фильтра без ослабления. Следовательно, в первую очередь необходимо эффективно разделить входные и выходные линии фильтра.

Кроме того, если два вышеуказанных типа фильтров источника питания установлены внутри экрана устройства, сигнал EMI на внутренних цепях и компонентах устройства будет напрямую связан с внешней стороной устройства из-за генерируемого сигнала EMI. излучением на (силовом) выводе фильтра.Таким образом, экранирование устройства теряет подавление электромагнитного излучения, создаваемого внутренними компонентами и цепями. Конечно, если есть сигнал EMI на фильтре (источнике питания), он также будет связан с компонентами и цепями внутри устройства из-за излучения, тем самым нарушая подавление сигнала EMI.

2. Не связывайте кабели вместе.

В общем, при установке фильтра электромагнитных помех в электронное устройство или систему будьте осторожны, чтобы не связать провода между концом питания и концом нагрузки вместе, потому что это, несомненно, усугубляет электромагнитную связь между ними и вызывает плохое подавление сигналов электромагнитных помех.

3. Старайтесь избегать использования длинных заземляющих проводов.

Рекомендуется подключать инвертор или двигатель к выходу фильтра EMI на длине не более 30 см. Поскольку слишком длинная линия заземления означает большую индуктивность и сопротивление заземления, это может серьезно повредить подавитель синфазного сигнала в фильтре. Лучше прикрепить экран фильтра к корпусу на входе питания устройства с помощью металлических винтов и шайб со звездообразной пружиной.

4.Линии ввода и вывода должны быть разделены.

Отсутствие расстояния означает параллельное соединение, поскольку это снижает эффективность фильтра.

5. Корпус фильтра электромагнитных помех должен плотно прилегать к корпусу.

Металлический корпус фильтра для преобразователя частоты и кожух корпуса должны быть хорошо соединены, а также заземляющие провода.

6. Линии подключения должны быть витой парой.

Для входных и выходных соединительных линий предпочтительно выбирать экранированные витые пары, которые могут эффективно устранять некоторые высокочастотные сигналы помех.

Часто задаваемые вопросы по основам работы с фильтрами электромагнитных помех

1. Что такое фильтр электромагнитных помех?
Фильтры электромагнитных помех или фильтры электромагнитных помех, также называемые фильтрами радиочастотных помех или фильтрами радиочастотных помех, являются эффективным способом защиты от вредного воздействия электромагнитных помех.

2. Что вызывает EMI?
Кондуктивные помехи
Кондуктивные электромагнитные помехи вызываются физическим контактом проводников, в отличие от излучаемых электромагнитных помех, вызываемых индукцией (без физического контакта проводников).Для более низких частот электромагнитные помехи вызываются проводимостью, а для более высоких частот — излучением.

3. Для чего используется фильтр электромагнитных помех?
Большая часть электроники содержит фильтр электромагнитных помех, либо как отдельное устройство, либо встроенный в печатные платы. Его функция заключается в уменьшении высокочастотного электронного шума, который может создавать помехи другим устройствам. В большинстве стран существуют нормативные стандарты, ограничивающие уровень создаваемого шума.

4. Что такое фильтр постоянного тока EMI? Фильтр
обеспечивает подавление шума в обоих направлениях, защищая ваши линии постоянного тока от шума, создаваемого конкретным оборудованием, или защищая ваше чувствительное оборудование от шума, исходящего от источника постоянного тока или других нагрузок.

5. Где мне разместить фильтр электромагнитных помех?
Линия электропередачи или сетевой фильтр электромагнитных помех помещается в точке входа питания оборудования, в которое он устанавливается, чтобы предотвратить выход или проникновение шума в оборудование. По сути, фильтр электромагнитных помех состоит из двух основных типов компонентов — конденсаторов и катушек индуктивности.

6. В чем разница между RFI и EMI?
Термины EMI и RFI часто используются как синонимы. EMI — это фактически любая частота электрического шума, тогда как RFI — это определенная подмножество электрического шума в спектре EMI…. Излучаемые электромагнитные помехи похожи на нежелательные радиопередачи, исходящие от линий электропередач.

7. Как уменьшить электромагнитные помехи?
Используйте экранированный кабель витой пары для передачи сигналов КИП. Скручивание проводов уравновешивает влияние электромагнитных помех на оба провода, что значительно снижает погрешность из-за электромагнитных помех. Окружение проводов прибора экраном защищает их от электромагнитных помех и обеспечивает путь для тока, генерируемого электромагнитными помехами, для прохождения через землю.

8. Как работает фильтр электромагнитных помех?
EMI, или электромагнитные помехи, определяются как нежелательные электрические сигналы и могут быть в форме кондуктивных или излучаемых излучений…. Конденсаторы обеспечивают путь с низким импедансом, чтобы отвести высокочастотный шум от входа фильтра, либо обратно в источник питания, либо в заземление.

9. Как проверить фильтр электромагнитных помех?
Для проверки фильтра электромагнитных помех используйте омметр. Измерьте расстояние от одного контакта того места, где вы подключаете шнур питания (линию) к одной из выходных линий, мимо фильтра электромагнитных помех (нагрузки). Вы должны получить около 0,4 Ом.

10. Что такое фильтрация электромагнитных помех?
При подключении к устройствам или цепям фильтры электромагнитных помех могут подавлять электромагнитный шум, передаваемый через проводимость.Эти фильтры удаляют любой нежелательный ток, проходящий через проводку или кабели, позволяя при этом свободно течь желаемым токам.

Вам также может понравиться

Принцип и принцип действия фильтра

Общие применения фильтра

Классификация электронных фильтров

Что такое цепь фильтра нижних частот?

Важные меры по предотвращению электромагнитных помех — технология фильтрации

Источник питания

— Когда использовать сетевой фильтр переменного тока

Фильтр линии питания переменного тока обеспечивает фильтрацию устройств с питанием от сети двумя способами.Эффективность фильтрации будет до некоторой степени зависеть от типа корпуса и экранов продукта.

Случай 1: переходный шум в линии, проникающий в корпус продукта.

Сетевой фильтр переменного тока может помочь предотвратить попадание внешних переходных процессов и всплесков напряжения в линию питания в корпус продукта. Этот тип помех может быть вызван включением и выключением других устройств с питанием от переменного тока, а также двигателями, работающими в той же подсистеме питания. Последовательная индуктивность и емкость между фазой и фазой и нейтралью, встроенные в сетевой фильтр переменного тока, могут ослаблять переходные процессы, чтобы они не нарушали чувствительные схемы внутри корпуса.Конечно, существует процесс выбора, чтобы определить, какое конкретное фильтрующее устройство обеспечит правильную изоляцию для данного диапазона переходных пиковых напряжений и частот.

Случай 2: Высокочастотный радиочастотный шум выходит из изделия по проводам линии электропередачи.

Линии питания переменного тока, входящие в корпус продукта, могут действовать как антенна и как проводящий путь с низким сопротивлением для высокочастотных сигналов, которые существуют внутри продукта. Эти сигналы могут поступать в провода линии питания переменного тока индуктивно или емкостно от схем на печатных платах, другой внутренней проводки или от других компонентов, таких как трансформаторы, катушки или проложенные рядом провода.В меньшей степени, но это все еще потенциальная проблема, линии переменного тока могут также принимать наведенные токовые сигналы от магнитных полей внутри корпуса. Поскольку существуют установленные агентством правила относительно частот и уровней сигналов, которым разрешено выходить из продукта через шнур питания, может быть преимуществом использование фильтра линии питания переменного тока, чтобы удерживать сигналы внутри корпуса в максимально возможной степени и удерживать часть, которая выходит за пределы установленных законом пределов для кондуктивных выбросов. Еще раз, сетевой фильтр переменного тока должен быть выбран с характеристиками, которые соответствуют характеру внутренних сигналов, требующих ослабления.

TDK-Lambda FAQ: фильтры EMC / EMI

Фильтры EMC / EMI

Как работает входной фильтр электромагнитных помех?

Большая часть электроники содержит фильтр электромагнитных помех, либо как отдельное устройство, либо встроенный в печатные платы. Его функция заключается в уменьшении высокочастотного электронного шума, который может создавать помехи другим устройствам. В большинстве стран существуют нормативные стандарты, ограничивающие уровень создаваемого шума.
EMI, или электромагнитные помехи, определяются как нежелательные электрические сигналы и могут быть в форме кондуктивных или излучаемых излучений.Кондуктивные электромагнитные помехи — это места, где шум распространяется по электрическим проводникам, а излучаемые электромагнитные помехи — это места, где шум распространяется по воздуху в виде магнитных полей или радиоволн.
Электромагнитные помехи возникают в результате переключения электрического тока и поступают от различных источников, включая электронные блоки питания. Источники питания преобразуют входное напряжение в регулируемое и изолированное (в большинстве случаев) напряжение постоянного тока для работы множества электронных компонентов. Это преобразование выполняется на высоких частотах от нескольких кГц до более чем 1 МГц.Светодиодное освещение, компьютеры, драйверы двигателей, реле постоянного тока и зарядные устройства — все зависит от источников питания.

Фильтр электромагнитных помех для источника питания обычно состоит из пассивных компонентов, включая конденсаторы и катушки индуктивности, соединенных вместе, образуя LC-цепи. Индуктор (ы) пропускают постоянный ток или токи низкой частоты, блокируя вредные нежелательные высокочастотные токи. Конденсаторы обеспечивают путь с низким импедансом, чтобы отводить высокочастотный шум от входа фильтра либо обратно в источник питания, либо в заземление.

Фильтр не только отвечает требованиям EMI, но и отвечает стандартам безопасности. Измеряется повышение температуры индуктора, и для работы от сети контролируется минимальное электрическое расстояние между линией, нейтралью и землей. Это снижает риск возгорания и поражения электрическим током. Конденсаторы также индивидуально сертифицированы по безопасности, в зависимости от их положения в цепи. Специальные конденсаторы «X» должны использоваться на входных клеммах, а конденсаторы «Y» — от цепи переменного тока до земли.

На рисунке 1 показан простой одноступенчатый фильтр источника питания

.

Дополнительная информация:

Дополнительные ресурсы технического центра

.