Ako sú sieťové filtre usporiadané a ako fungujú

Rušenie siete v okamihu, keď nastane. Sieťové filtračné zariadenie, účel jeho prvkov. Funkcie sieťových filtrov.

Teória otázok

Striedavý prúd v domácej sieti je sínusoidný. To znamená, že zmeny napätia, a teda aj prúdu, nastávajú pozdĺž sínusoidy, to znamená pozdĺž hladkého oblúka, ktorý osciluje symetricky okolo časovej osi. Počas jednej sekundy zmení napätie vo výstupe päťdesiatkrát svoju hodnotu z +310 na -310 voltov. Teoreticky teda funguje sieť na striedavý prúd s napätím 220 V a 50 Hz.

Ak sa však pozrieme na tvar vlny napätia v našej zásuvke, uvidíme, že nie je ani zďaleka ideálna. Čo je to sínusoid? Neustále vrcholy, impulzy, deformácie tvaru, zmeny amplitúdy, hádže a skoky - to uvidíme. To všetko kazí obraz a dokáže vypnúť domáce spotrebiče. Posledne menované sa týka predovšetkým hudobných centier, televízorov, napájacích zdrojov pre rádiotelefóny a iné zariadenia.

Existuje veľa dôvodov na skreslenie sínusoidného sieťového napätia. Patria medzi ne zapínanie a vypínanie výkonných elektrických prijímačov, atmosférické prepätia, skraty na hornej strane transformátorovej stanice, ako aj rôzne zložité prechodné situácie.

Z kurzu z matematiky je známe, že akákoľvek komplexná funkcia môže byť predstavovaná vo forme konvergujúcej trigonometrickej Fourierovej série. To znamená, že naše zdeformované sínusoidy sú jednoducho súčtom iných veľmi odlišných sínusoidov, z ktorých každý má svoju vlastnú frekvenciu a amplitúdu. A pre našu bezpečnú a spoľahlivú prevádzku našich domácich spotrebičov musíme nechať iba jeden sínusoid s amplitúdou 310 voltov a frekvenciou 50 Hz. Všetky ostatné sínusoidy alebo, ako je zvyčajné povedať, harmonické, musíme potlačiť, vybiť a neprekročiť prijímač energie.

Okrem toho existuje aj špeciálny druh aperiodickej interferencie, ktorú nemožno predpovedať alebo opísať pomocou matematických funkcií. Jedná sa o impulzné prepätia - veľmi krátkodobé, ale výrazné zvýšenie. Môžu sa vyskytnúť absolútne v akomkoľvek okamihu a samozrejme neprospievajú ani domácim spotrebičom. Preto musí byť potlačený aj impulzný hluk.

Na riešenie týchto dvoch problémov sa používajú prepäťové ochrany, Chráni zariadenie pred vysokofrekvenčným, nízkofrekvenčným a impulzným šumom v sieti. Ako však fungujú?

Prepäťová ochrana

Ak odpor rezistorov nezávisí od typu prúdu, ktorý nimi prechádza, potom je reaktancia takých prvkov obvodu, ako je kapacita a indukčnosť, priamo závislá od frekvencie prúdu. Napríklad odpor induktora prudko stúpa pri vysokofrekvenčných prúdoch.

Táto indukčnosť sa používa len v prepäťových ochránkach na potlačenie vysokofrekvenčného šumu - sínusové vlny s malými periódami. Stačí umiestniť dve cievky do série so záťažou - do neutrálu a do fázového vodiča. Indukčnosť každého z nich môže byť približne 60 až 200 μH.

Nízkofrekvenčné rušenie môže byť potlačené aktívnym odporom induktorov alebo jednotlivými odpormi, ktoré sú tiež usporiadané v sérii so záťažou. Odpor takýchto odporov by nemal byť veľký, inak budú mať významný pokles napätia. Preto odpory na potlačenie nízkofrekvenčného rušenia musia mať maximálny odpor 1 ohm.

Filtre, ktoré nesú kódový názov LC, sú však najúčinnejšie proti rušeniu v sieti. Nie sú obmedzené na tlmivkya zahŕňajú kondenzátor s kapacitou 0,22 - 1,0 μF, pripojený paralelne so záťažou.Menovité napätie kondenzátora sa musí zvoliť s najmenej dvoma okrajmi vzhľadom na sieťové napätie, aby sa zohľadnili rozdiely v tomto napätí.

Účinok LC filtrov priamo súvisí s dvoma zákonmi o spínaní: cievka L potlačuje náhle zmeny v prúde a kondenzátor C tlmí kolísanie vysokofrekvenčného napätia.

Stále však máme pulznú krátkodobú interferenciu. Môžu sa riešiť pomocou špeciálneho polovodičového prvku, ktorý má nelineárnu charakteristiku prúd-napätie - varistor. Pri nízkom napätí sa varistor správa ako odpor s veľmi vysokým odporom a prakticky neprechádza prúdom. Ale ak napätie stúpne na nominálnu úroveň varistora, potom jeho odpor prudko klesá - prechádza cez neho prúdový impulz.

Ak je teda varistor zahrnutý v paralelnom zaťažení, potom „prevezme“ vysokonapäťové impulzy a posunie zaťaženie počas doby ich vystavenia. Menovité napätie varistora by malo byť asi 470 voltov.

To znamená, sieťový filter pre viac alebo menej úspešnú prevádzku by mal obsahovať: dva induktory 60 - 200 μH zapojené do série k chránenej záťaži, ako aj varistor 470 V a paralelne zapojený kondenzátor 0,22 - 1,0 μF., V prípade potreby môžu byť do obvodu zahrnuté odpory na potlačenie nízkofrekvenčného rušenia o maximum 1 Ohm. Prúdové zaťaženie prvkov obvodu musí byť zvolené v závislosti od výkonu záťaže.

praxe

Prevažná väčšina lacných sieťových filtrov, ktoré poznáme v každodennom živote, v skutočnosti nie sú sieťovými filtrami, Obsahujú iba varistor a bimetalový kontakt pre maximálnu ochranu prúdu.

Ale také filtre sa dajú ľahko upraviť rameno so spájkou a zhromaždiť všetky potrebné vymenované položky na zostavenie obvodu LC.

Výkon väčšiny prepäťových ochrán je nízky. Je to spôsobené skutočnosťou, že induktory a ďalšie filtračné prvky pre veľké zaťaženie budú príliš objemné a drahé. Pre prijímače s vysokým výkonom všeobecne sa často môžu používať iba filtre, ktoré sú polovodičovými prevodníkmi. A cena takýchto filtrov bude omnoho vyššia, ako aj zložitosť ich zariadení.

Našťastie výkonné elektrické spotrebiče pre domácnosť nemusia byť chránené pred rušením v sieti. A kachle, žehlička a rýchlovarná kanvica sa vôbec nestarajú o kvalitu elektriny, ktorú dostávajú. Preto nepotrebujú prepäťové ochrany.

Počítače, televízory a hudobné centrá spotrebúvajú len veľmi málo energie a na ich ochranu stačí samostatný sieťový filter s menovitým prúdom niekoľkých ampérov.

Alexander Molokov

Comments

[#1]

60-200 μg - koľko zákrut a aký priemer je zákruta?

[#2]

V skutočnosti sú moderné typy elektronických zariadení, ako sú televízia a počítač, už vybavené vlastnou ochranou. Tento vstavaný sieťový filter (LC) a napájacie napätie 100 - 260 V. (podľa môjho názoru automatické napätie) atď. Vo všeobecnosti sú navrhnuté pre nestabilnú a nekvalitnú elektrickú energiu, alebo sa mýlim? A má zmysel používať ďalšie filtre?

Eugene,
Môžete použiť pripravené zo starých dosiek, napríklad z televízie. Priamo hovoria, koľko ICG.

[#3 s]

hmm, prečo od -310 do 310 voltov?

[#4]

Pretože 220 V je skutočná hodnota napätia. Maximálna hodnota, to znamená amplitúda, je asi 310 voltov.

[#5]

Chcem venovať osobitnú pozornosť skutočnosti, že existujú sieťové filtre, v ktorých sú varistory spojené nielen medzi fázou a nulou, ale aj medzi fázou a zemou a nulou a zemou! Preto nie všetky prepäťové ochrany sa môžu používať bez uzemnenia v zásuvke! Keď napätie stúpne nad 231 voltov, varistor zvyčajne „vypne“ medzi fázou a nulou a nad 250 až 300 voltov dôjde k resetovaniu na uzemňovací vodič. Ak nedôjde k uzemneniu, prúd pôjde po ceste najmenšieho odporu, t. prostredníctvom domácich spotrebičov na miesto „poruchy“.

Na fotografii v článku vidíme skvelú prepäťovú ochranu APC SurgeArrest® Home / Office PH6T3, je prísne zakázané používať ju bez uzemnenia.

Pri pripájaní takého filtra bez uzemnenia som si všimol, že kontrolka uzemnenia sa rozsvietila zelenou farbou, čo ukazuje úplnú použiteľnosť! Po vypnutí počítača zhaslo svetlo a po vypnutí telefónu zhaslo.

Z toho istého dôvodu dôrazne neodporúčam inštaláciu zásuviek s uzemňovacím kontaktom v byte bez uzemnenia! Používajte bežné predlžovacie káble s vypínačom, s uzemňovacím kontaktom, a skúste pripojiť zariadenie, ktoré je pripojené dátovými káblami, k jednému takému predlžovaciemu káblu.

Je to potrebné na vyrovnanie potenciálu medzi zariadeniami. (Príklad 1: systémová jednotka, monitor, tlačiareň, reproduktory. Príklad 2: TV, DVD prehrávač.)

UZO, Difavtomat, napäťové relé a poistky z takýchto SIEŤOVÝCH FILTEROV nebudú šetriť, vaše zariadenie, budú šetriť iba pred požiarom vinou predajcov, ktorí vám nehovoria úplné informácie, a vinou výrobcov, ktorí nepíšu o potrebe uzemnenia ich „zázračného zariadenia“. ,

Nie je ľahké rozpoznať takéto filtre vedenia: ak po prečítaní používateľskej príručky nie je jasné, či je potrebné uzemnenie, alebo sa predpokladá, uzemnite, prejdite na vizuálnu kontrolu. Takéto prepäťové chrániče majú zvyčajne ochrannú žiarovku alebo symbol uzemnenia a navyše tieto filtre stoja viac ako 20 dolárov.

Ak máte uzemnené všetky zásuvky, ale vyradili ste RCD alebo diferenciálny stroj, venujte pozornosť svojim sieťovým filtrom. Prepäťové ochrany sú určite užitočnou vecou, ​​ale nie všetky filtre je možné zapnúť postupne (jeden k druhému) a bod tu nie je celková záťaž, ale rezonančné javy a zvýšené prúdy na zemi!

Ak nemáte uzemnenie a už ste si zakúpili prepäťovú ochranu s variostatickou ochranou voči zemi (a od dátumu nákupu uplynulo 14 dní), nesnažte sa tento filter vrátiť do obchodu. Nepokúšajte sa aktualizovať obvod prerušením uzemňovacieho vodiča, takýto filter odložte „až na lepšie časy“.

(Samozrejme, môžete z toho vystrihnúť všetko a priamo to dať dokopy, ale je to škoda.)

[#6]

1. Je skutočne zvláštne, že jednotlivé impulzy sú tiež usporiadané v Fourierovej sérii. Napríklad, bleskový impulz je jednosmerný prúd, ale počas rozkladu je zrejmé, že ide o vysokofrekvenčné oscilácie. Elektromagnetický impulz z takého jednosmerného prúdu sa skutočne rozširuje na kilometre od miesta úderu blesku a horí na leteckých zosilňovačoch vo vzduchu a 10 m obyčajného drôtu (zdanlivo nezmyselná indukčnosť) predstavuje významný odpor voči blesku.
2. Na lepšie pochopenie problému je potrebné povedať, že prepätie môže prechádzať fázovými aj neutrálnymi vodičmi, preto sa podľa pravidiel má na oba drôty umiestniť ochrana (obmedzovače). Toto je najzreteľnejšie vidieť, keď sa ochrana aplikuje na celý byt pomocou uzemnenia (nie uzemnenia!), Dobre vysvetlené v katalógu IEK. Musí existovať skutočné uzemnenie (ak neexistuje TN-S, beriem to zo spevnenia železobetónových budov)!
3. Možno uviesť, že existuje klasifikácia filtrov (prepäťových supresorov) podľa rušivého výkonu a napätia, konečné prenosné filtre sú síce najslabšie, ale obmedzujú rušenie na minimálne napätie.
4.Pre sériové pripojenie filtrov je pravdepodobne vyradenie RCD lepšie vysvetlené nie rezonanciou, ale zvýšením netesnosti na zem cez kondenzátory filtra - čím viac filtrov je, tým viac únikov je.
5. Mimochodom, pri vstupe do výkonnej práčky je tiež vlastný filter z kondenzátorov na ochranu vlastnej elektroniky. Myslím si, že moderné varné dosky a rúry s elektronikou majú svoje vlastné filtre. Možno už nejaké kompetentné čajníky a žehličky majú. Takže sa nemusíte uvoľňovať, musíte porovnať náklady na domáce spotrebiče a ochranu pred rušením.

[#7 Dmitry]

Môj sieťový filter vykonáva funkciu zariadenia. Manželka rád zapína televízor, sušič, kúrenie, žehličku a pár silných spotrebiteľov súčasne :-)

[#8 alexander]

Áno, nie je možné urobiť bez uzemnenia - je nebezpečný nielen pre technológiu, ale aj pre život ...

[#9]

Pokiaľ ide o silné jednotlivé impulzy:
Vyskytujú sa nielen z blesku, ale aj zo spínacích a výkonných zariadení a nie sú príliš silné. Jednotlivé nano- a pikosekundové impulzy je takmer nemožné detegovať, pokiaľ s šťastím nie je to pamäťový osciloskop.
Ochrana proti nim je komplikovaná a nákladná - vysokonapäťové kondenzátory s malou kapacitanciou a toroidné indukčnosti na feritoch s nízkou priepustnosťou s veľmi zriedkavým vinutím - na zníženie kapacitancie medzi zákrutami. To všetko je v špeciálnom priereze so strieborným vnútorným povrchom.
Skutočne to funguje, chráni počítačovú technológiu pred zamrznutím.
PS: Najjednoduchší spôsob, ako upchať sieť a obťažovať svojich susedov, je použitie stmievačov :)

[#10]

Veľa nových z oblasti elektrotechniky, tj know-how.

[#11 maxima]

Andrew,
Môžete odporučiť prepäťovú ochranu, ktorá sa dá použiť v zásuvke bez uzemnenia?

[#12 kapcheny]

Mám vo filtri 3 konektory: 1 priame pripojenie, 2 ochrana batérie, takže prestali pracovať, v čom je problém?

[#13 igor]

Zdá sa, že nemáte filter, ale nepretržitý. A v nepretržitých batériách batérie v priebehu času zlyhávajú, s najväčšou pravdepodobnosťou je to príčinou zlyhania ochrany batérií, ale môže to byť iba porucha (nepravdepodobná).