Что такое сетевой фильтр и для чего он нужен?

Предназначение сетевого фильтра

Вы знаете, что ваша розетка имеет сетевое напряжение 220 В. «Напряжение (ток) переменного тока» означает, что его величина и / или знак не постоянны, а меняются со временем в соответствии с законом.

Электрические машины, вырабатывающие электричество (генераторы), имеют такую ​​природу, что на их выходных клеммах генерируется синусоидальная ЭДС. Однако все было бы хорошо, если бы все устройства были резистивными по своей природе, не имели пусковых токов и импульсных преобразователей. К сожалению, это не так, поскольку большинство устройств представляют собой индуктивные и емкостные устройства, щеточные двигатели и вторичные импульсные источники питания. Весь этот запутанный набор слов — главный виновник EMI.

Мы начали эту статью с объяснения причин электромагнитных помех. Эти возмущения «портят» гладкую синусоиду. Возникают так называемые гармоники. Если мы разложим реальный сигнал из розетки в виде ряда Фурье, мы увидим, что синусоида увеличивается на различные функции, с разной частотой и амплитудой. Форма напряжения в реальной розетке стала далека от идеальной.

Итак, каков конечный результат? Плохая мощность — проблема для устройств, передающих радиосигналы. Проще говоря, телевизор или радио будут работать с помехами. Помимо сбоев в работе потребителей, существуют случайные сбои, которые мы не можем предсказать. Это перенапряжения, колебания напряжения из-за отключения электроэнергии, включения большой нагрузки и т. Д.

Сетевой фильтр нужен для:

  1. Отфильтровывает помехи, чтобы ваши устройства оставались чистыми.
  2. Снижение шума, производимого силовым оборудованием.

Как работает сетевой фильтр

Фильтрация ненужных составляющих сигнала происходит, что удивительно, с помощью специальных фильтров, они состоят из катушек (L) и конденсаторов (C). Ограничение пиков высокого напряжения осуществляется варисторами. Это работает благодаря таким электрическим концепциям, как постоянная времени и законы коммутации, реактивное сопротивление.

Постоянная времени — это время, в течение которого конденсатор заряжается или сохраняет энергию за счет индуктивности. Это зависит от фильтрующих элементов (R, L и C). Реактивное сопротивление — это сопротивление элементов, которое зависит от частоты сигнала, а также от их номинального значения. Он присутствует в катушках и конденсаторах. Это происходит только из-за передачи энергии переменного тока в электрическое или магнитное поле.

Проще говоря — с помощью реактивного сопротивления можно уменьшить или ограничить высокочастотные гармоники нашей синусоиды. Известно, что частота сети в розетке 50 Гц. Следовательно, необходимо рассчитывать фильтр для более высоких или более высоких частот. В случае индуктивности сопротивление увеличивается с частотой, в случае конденсатора — уменьшается. Это означает, что принцип работы сетевого фильтра заключается в подавлении высокочастотных составляющих синусоидальной волны сети с минимальным воздействием на основную составляющую частотой 50 Гц.

Смотрим что внутри

Мы разобрались, где используются ОПН, поэтому теперь перейдем к тому, из чего состоит настоящий ОПН, оставив в стороне теорию.

  1. Фильтр шума.
  2. Кнопка или переключатель.
  3. Варистор.
  4. Группа выходов.
  5. Шнур питания.

Внутри дорогого и качественного фильтра обратите внимание на конденсаторную батарею справа и размер дросселя посередине:

Дальше по порядку — фильтр. Конструкция такого элемента представляет собой ЖК-фильтр. Нейтральный и фазный проводники от розетки будут подключены к индуктору (каждый к своему) с одним или несколькими конденсаторами между ними. Типовые характеристики деталей:

  • Индуктивность каждой катушки 50-200 мкрт.
  • Конденсаторы 0,22-1 мкФ.

Варистор — это полупроводниковый элемент с нелинейной характеристикой. Достигнув приложенного к нему определенного напряжения, он защищает нагрузку путем короткого замыкания входных цепей питания, забирая «удар» на себя. Применяется для защиты оборудования от «плохого питания».Наиболее распространен варистор на напряжение 470 В. Принцип такой защиты очевиден — в случае перенапряжения защищаемая цепь нагрузки шунтируется варистором.

В комплекте дешевый фильтр, дросселя нет совсем — эффективность его минимальная, но есть варистор (синий в центре кадра), который защитит от скачков напряжения:

Зачем нужен коммутатор, если без него все может работать? Просто чтобы вам не приходилось каждый раз выдергивать вилку из розетки, ведь чаще всего вы подключаете стационарное оборудование через сетевой фильтр. Это снизит износ контактных пластин розетки.

Схема подключения ограничителя перенапряжения:

Где применяется фильтр и что делать, если его нет

Дело в том, что в качественных блоках питания он должен устанавливаться непосредственно на плате, а уж тем более на мощных блоках питания, например блоках питания компьютеров. Но, к сожалению, зарядные устройства вашего смартфона, блоки питания ноутбука, ЭКГ люминесцентных ламп и светодиодных ламп их обычно не содержат. Это связано с тем, что китайские производители упрощают схемы своих устройств, чтобы снизить их стоимость. Часто на плате есть места для элементов, задача которых отфильтровать помехи, но они просто не припаяны, а вместо них стоят перемычки. Компьютерные блоки — отдельная тема, схема практически такая же, но исполнение другое, а в самых дешевых моделях нет фильтра.

Вы можете снизить шум телевизора или другого устройства, которое хотите защитить, и улучшить характеристики его блока питания, дополнив обычный удлинитель таким фильтром. Вы можете собрать его самостоятельно или вынуть из хорошего, но избыточного или поврежденного блока питания.

Напоследок рекомендуем посмотреть это удобное видео по этой теме:

Сетевой фильтр — это простое, но полезное устройство, которое улучшит качество электропитания ваших устройств и уменьшит ущерб от его частоты из-за работы импульсных источников питания, а сфера его применения достаточно широка — используйте его для любых современное оборудование. Его устройство позволяет повторить схему даже начинающему радиолюбителю, и ремонт не представляет труда. Использование устройств защиты от перенапряжения очень желательно для потребителей любого типа.