Ivalt.ru

И-Вольт
4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сетевой фильтр с защитой от перенапряжения 1 розетка

Как выбрать сетевой фильтр с предохранителем от скачков напряжения

Практически в каждой квартире стоит холодильник, стиральная машина и другая бытовая техника. Данные устройства упрощают жизнь, терять такую помощь хочется меньше всего. Из-за резких перепадов напряжения и посторонних шумов в сети техника может выйти из строя. В первом случае все происходит мгновенно, а во втором процесс длится долгий промежуток времени. Чтобы уберечься от ненужных трат, необходимо обзавестись надежной защитой в виде сетевого фильтра или стабилизатора.

  1. Защита бытовой техники
  2. Устройства защиты
  3. Особенности работы
  4. Фильтр или стабилизатор

Защита бытовой техники

Сетевые фильтры SVEN

Инженеры современной бытовой техники делают уклон в сторону компактности и эффективном энергопотреблении. Подход имеет минус — чувствительность к перепадам напряжения. В результате владелец получает неприятный счет за ремонт и испорченные нервы.

Стандартное напряжение в сети должно быть 220В, ГОСТ предусматривает погрешность 10%. В теории сеть не должна быть менее 198 и более 240 В, но на практике сеть скачет от 35 до 400 вольт. Даже защищенная от перепадов техника не сможет выдержать такой нагрузки.

При скачке напряжения первыми выходят из строя холодильник и компьютер. В блоке питания предусмотрена минимальная защита на подобные ситуации. Чаще всего все заканчивается сгоревшими катушками и вздутыми конденсаторами. То же касается плоских телевизоров и мониторов.

С мелкой бытовой техникой все просто, а с холодильниками и стиральными машинами дела обстоят хуже. Если в момент перенапряжения техника была в сети,зачастую выходит из строя мотор. Сгоревшие детали подлежат только замене. В итоге ремонт обходится намного дороже, чем обычный стабилизатор или фильтр напряжения.

Устройства защиты

Скачки в электросети могут нанести большой материальный ущерб, поэтому важно выбрать качественный товар. Инженеры предлагают несколько вариантов, отличающихся по принципу работы и стоимости. Существует три основных вида защиты от скачков напряжения:

  • бесперебойный источник питания;
  • стабилизатор напряжения;
  • фильтр электрический сетевой.

ИБП (источник бесперебойного питания), отлично подходит для использования в паре с настольным компьютером. Емкий аккумулятор способен продлить работу монитора и системного блока от 3 до 30 минут. Длительность работы зависит от емкости и износа аккумулятора. Но аккумулятор дорогостоящий и быстро выходит из строя. Замена в среднем производится раз в год.

В стабилизаторе не предусмотрены дорогостоящие расходные материалы. После сильного скачка придется заменить лишь перегоревшие плавкие предохранители. Из минусов — ограниченное количество подключаемых устройств и высокая цена. Прибор не поможет сохранить данные во время потери напряжения. В тоже время он защищает дорогостоящие детали подключенной бытовой техники.

Сетевой фильтр — относительно бюджетный вариант с большими возможностями. Принцип стандартного устройства заключается в срабатывании кнопки, отсекающей подачу напряжения во время большого скачка. Данный вид защиты работает как предохранитель. Некоторые модели способны собирать шумы, что положительно сказывается на чувствительной технике Чем больше стоимость изделия, тем лучше характеристики.

Особенности работы

Принцип работы сетевого фильтра

Каждый фильтр комплектуется автоматом, который отсекает подачу электроэнергии при замыкании или критично высоком напряжении. Также удлинители способны фильтровать шумы в электросети. Такие помехи могут создаваться от генератора, болгарки или сварочного аппарата. Только хорошие устройства способны устранять шум. Дешевые удлинители комплектуются простыми автоматами.

Фильтр от помех в электросети будет корректно работать только с подключенным к нему кабелем с заземлением. Принцип работы заключается в сбрасывании всех помех на заземление. Таким образом продлится срок эксплуатации важных СМД элементов чувствительной техники.

Практически все сетевые фильтры с защитой от скачков напряжения имеют одну схему построения цепи. На входе расположены выключатель с подсветкой, варистор и LC фильтры. Принцип работы варистора заключается в том, что когда происходит скачок, он перегревается и выходит из строя, разрывая при этом цепь. LC фильтры представляют собой обмотанный кабелем ферритовый сердечник, который улавливает высокие частоты и выравнивает синусоиду переменного тока.

Фильтр или стабилизатор

Чтобы выбрать устройство, нужно определиться, какие перед ним будут стоять задачи

Чтобы определить, какой вариант подходит лучше всего, необходимо ознакомиться с положительными и отрицательными сторонами устройств.

Стабилизатор напряжения, в отличие от удлинителя с установленным предохранителем с защитой от скачков напряжения, имеет сложную многоступенчатую систему. Некоторые модели способны в реальном времени показывать входящее напряжение и преобразованное.

Если напряжение постоянно понижается (моргает или тускнеет свет), сетевой фильтр не поможет. Современный удлинитель со встроенным стабилизатором входного напряжения способен не только гасить высокие скачки, но и поднимать заметную просадку.

Устройство достаточной мощности можно поставить на весь дом и тем самым обезопасить все электроприборы. В случае с сетевыми фильтрами это невозможно.

При высоких скачках напряжения стабилизатор выполняет плавное отключение. Такой подход помогает сохранить все элементы защиты. В фильтре все наоборот. При резком скачке гарантированно сгорает предохранитель. В итоге приходиться разбирать корпус и производить замену, либо покупать новое устройство.

Удлинитель с фильтром и стабилизатор — устройства разной ценовой категории. Если необходима надежная защита любой ценой, дорогой преобразователь будет лучшим вариантом. Стабилизатор рекомендуется ставить на дорогую технику с длительным сроком эксплуатации.

Для небольших зарядных устройств или недорогой техники подойдут дешевые сетевые фильтры. Они надежно сработают в экстренной ситуации, а также уберут посторонние шумы. Такой фильтр отлично справляется с высокими скачками. Поэтому его лучше ставить там, где нет просадки электросети.

Лучшие сетевые фильтры для ПК с защитой от скачков напряжения

Чтобы защитить дорогостоящий компьютер от внезапных скачков напряжения, способных вывести его из строя, пригодится такой прибор, как сетевой фильтр. В настоящий момент на рынке есть не мало подобных решений, но качественными назвать можно лишь единицы. Именно о последних мы и расскажем вам в данной статье. В ней собраны лучшие сетевые фильтры с защитой от скачков напряжения 2019 года. Подбирая модели, мы учитывали исключительно отзывы владельцев и именно поэтому проигнорировали продукцию бренда Navigator, получившую негативную оценку.

№10 – SVEN SF-05L

Цена: 440 рублей

Доступная модель оснащена термопрерывателем, так что она способна препятствовать импульсным помехам в электросети. В ее арсенале есть 5 розеток, к которым можно подключить современную технику с вилками европейского типа. Шнур достаточно длинный — 1.8 метра, чего должно хватить для стандартных сценариев эксплуатации. Включается и выключается прибор за счет традиционной кнопки со световой индикацией.

Фильтр компактный, при желании его можно зафиксировать на стене. Специально для этого на его корпусе есть 2 точки крепления. Надежной модель назвать не получится — она может выйти из строя после первого же скачка напряжения, но этим и обусловлена ее низкая стоимость.

№9 – Defender DFS 751 (99751)

Цена: 430 рублей

Defender DFS 751 (99751) — хороший и недорогой сетевой фильтр. Он отличается тем, что не издает постороннего запаха во время работы, а также не греется. В каждую из пяти розеток вилки входят хорошо и плотно фиксируются. Дополнительным бонусом стоит считать наличие пары портов USB на корпусе. Они подойдут для зарядки смартфона или другого гаджета. Во всем остальном это стандартная модель — включается она кнопкой со световой индикацией, длина шнура равна 1.8 метрам.

Слабой стороной решения является характерный писк. Пользователи предполагают, что он связан с USB-портами. Тем не менее, если вы не знаете какой сетевой фильтр выбрать и при этом ваш бюджет ограничен — обратите внимание на девятую строчку нашего рейтинга.

№8 – ЭРА USF-5es-USB-W

Цена: 480 рублей

Продолжает наш топ лучших сетевых фильтров модель ЭРА USF-5es-USB-W. Пользователи о ней отзываются очень хорошо. Как и у прошлого конкурсанта тут 5 розеток, а также 2 USB-порта. К тому же, последние не издают неприятного звука, что делает модель фаворитом при сравнении. В список ее преимуществ запишем и защиту по стандарту IP20, что очень редко встречается в предложениях с такой ценой.

Кнопка включения на фильтре маленькая, плюс у нее такой ход, что ее легко случайно нажать. Из других недостатков отметим отсутствие отверстий для крепления фильтра на стене, а также корпус белого цвета, который легко пачкается.

№7 – Power Cube SPG-B-10-BLACK

Цена: 880 рублей

В обзорах пользователи отмечают длину кабеля, которая в случае Power Cube SPG-B-10-BLACK равна трем метрам. За счет этого модель отлично подойдет в роли удлинителя владельцам, у которых розетки в квартире расположены не слишком удачно. Корпус у нее выполнен из черного цвета, присутствуют два отверстия для крепления фильтра на стене. Собран он из качественного пластика, который не издает неприятного запаха при эксплуатации.

Розеток в фильтре 5 штук, каждая из них подойдет для зарядки приборов с европейскими вилками. К их качеству придраться трудно — устройства фиксируются плотно и легко. Красная кнопка обладает световой индикацией и достаточно тугим ходом, чтобы вы не были способны выключить фильтр, расположенный под компьютерным столом, случайно задев его ногой. Каких-либо существенных недостатков у модели нет. По соотношению цены и качества это крайне выгодное предложение.

№6 – Pilot S

Цена: 640 рублей

В случае творения производителя “Пилот” количество розеток доходит аж до шести штук, что не часто встретишь в фильтрах за такие деньги. Каждая из них выполнена качественно и способна обеспечить надежную фиксацию вилки. Корпус хоть и пластиковый, но не нагревается при эксплуатации, что положительно влияет на его долговечность.

Читать еще:  Розетка накладная ip44 шнайдер

Кнопка включения имеет массивные габариты и упругий ход. У нее черный цвет, что позволяет фильтру выглядеть симпатичнее своих конкурентов, как на фото, так и в реальной жизни. Модель снабжена варисторной защитой от помех, грозового разряда, перегрузки и тока короткого замыкания. Из минусов — длина шнура, которая равна 1.8 метрам.

№5 – Гарнизон EHW-6-USB

Цена: 1000 рублей

Гарнизон EHW-6-USB — сетевой фильтр бежевого цвета с компактными габаритами, за счет которых у пользователя не должно возникнуть проблем с нахождением места для его дислокации. В арсенале прибора есть пять розеток под приборы с евровилками, а также 2 USB-порта, к которым можно подключить смартфон и прочие гаджеты. Единственное, что при этом стоит соблюдать пользователю — максимальная нагрузка не должна превышать отметку 220 Ватт.

Фильтр имеет заземление, световую индикацию и выключатель на корпусе. В отзывах пользователи сообщают, что USB-порты довольно быстро выходят из строя, что считается главным недостатком модели.

№4 – MOST Tandem TRG

Цена: 920 рублей

MOST Tandem TRG — универсальный сетевой фильтр. Он оснащен аж 10 розетками, по 5 штук для каждого типа вилки. Соответствуя названию, выключателей у него два — по одному для каждой линии. Модель имеет существенное преимущество перед конкурентами поскольку она снабжена индикацией защиты от 250 В, препятствует импульсным помехам, а также термобиметаллическим предохранителем.

Корпус ударопрочный и достаточно увесистый, так что фильтр надежно зафиксируется на полу. Кабель длинный — аж пять метров. К недостаткам можно отнести только отсутствие отверстий для крепления фильтра на стену.

№3 – Buro BU-SP5_USB_2A-W

Цена: 610 рублей

Buro BU-SP5_USB_2A-W получает бронзу нашего рейтинга сетевых фильтров. У модели есть шесть качественных розеток, предназначенных для подключения гаджетов с европейскими вилками. Вдобавок к этому имеются 2 USB-порта. О последних пользователи отзываются крайне положительно, сообщая, что они не выходят из строя в первые же дни эксплуатации, как это обычно бывает с дешевыми сетевыми фильтрами.

К преимуществам модели стоит отнести и 5-метровый кабель, за счет которого она отлично справится с ролью удлинителя. Фильтр способен обеспечить защиту не только от короткого замыкания, но и перегрева, а также умеет подавлять высокочастотные помехи. К минусам отнесем хлипкую кнопку включения.

№2 – Xiaomi MiJia Intelligent Power Strip 4

Цена: 1 300 рублей

Xiaomi MiJia Intelligent Power Strip 4 – как и прочая продукция китайского бренда предлагает интересный функционал по доступной цене. Популярная модель имеет четыре розетки с индивидуальным выключателем для каждой, что полезно с точки зрения экономии электричества. Каждая из них оснащена защитными шторками. Это пригодится тем, у кого дома есть маленькие и любопытные дети. Также модель снабжена тремя USB-портами, подходящими для зарядки мобильных гаджетов и прочей техники.

Корпус выполнен из высококачественного поликарбоната, способного выдерживать температуру вплоть до 750 градусов по Цельсию. Дополнительная защита достигается тем, что детали, контактирующие с сильным током, выполнены из огнеупорного пластика. Каких-либо минусов у модели нет, можно только придраться к белому корпусу, который чрезвычайно легко пачкается.

№1 – APC by Schneider Electric PM5U-RS

Цена: 3 000 рублей

APC by Schneider Electric PM5U-RS — решение, способное обеспечить вашему ПК должный уровень защиты, а именно это главное, для чего нужен сетевой фильтр. Внутри корпуса агрегата расположены специальные пластины, предотвращающие повреждение компьютера и его компонентов при перенапряжении. Решение снабжено пятью розетками со шторками безопасности, в каждой из которых вилка фиксируется плотно и парой USB-портов. Последние не издают посторонних звуков.

Фильтр компактный 31x7x17, при желании его можно закрепить на стене, благо специально для этого он оснащен двумя отверстиями. Что касается минусов решения, то к таковым можно отнести то, сколько она стоит, а также длину шнура, которая равна всего 1.8 метрам.

Разбираемся что лучше – сетевой фильтр или стабилизатор напряжения

Перепады напряжения – бич отечественных электрических сетей. Этот неприятный момент влияет на качественную работу бытовых приборов, снижая их уровень продолжительной работы. Конечно, снижается и эффективность эксплуатации. Благо сегодня с этим можно бороться, установив в своем собственном доме различные агрегаты, которые напряжение выравнивают и приводят к номинальному значению. Таких приборов на рынке несколько: источники бесперебойного питания, стабилизаторы и фильтры. Мы не будем в этой статье разбираться со всеми, нас будет интересовать всего лишь один вопрос – что лучше, сетевой фильтр или стабилизатор напряжения?

Чтобы разобраться в нем, необходимо рассмотреть оба аппарата и выяснить, какой из них лучше.

Сетевой фильтр

Его основное предназначение – сглаживание помех в электрической сети. Этот процесс производится за счет установленной в приборе электронной схеме, которая поглощает скачки и выравнивает частоту. Правда, сетевые фильтры ограничены, то есть, не все помехи они могут сгладить. И если такая вот помеха образуется в питающей сети, то защитный прибор просто отключается, тем самым отключая бытовую технику.

Чисто конструктивно сетевой фильтр – это, по сути, переноска (удлинитель) с разным количеством гнезд подключения (от одной до восьми). При этом, выбирая сетевой фильтр, необходимо учитывать, на какую нагрузку он предназначен. В соответствии с этим придется подключать к нему и определенное количество потребителей с суммарной мощностью, не превышающую мощность самого удлинителя.

В настоящее время производители предлагают сетевые фильтры с разными начинками. К примеру, со встроенной телефонной линией или с гнездом для интернета или факса. При этом и для этих видов подключения устанавливается схема сглаживания напряжения. Производители предлагают и модели, предназначение для компьютерных сетей, в которых сглаживание может производиться и целиком, и по отдельности на каждую линию. В общем, разнообразие достаточно приличное, и это радует.

Принцип работы

В схеме сглаживания используются варисторы. При скачке напряжения в высокую сторону варистор тут же увеличивает свое сопротивление. При этом большой ток преобразуется в тепловую энергию. Кстати, если напряжение будет очень большим, то есть вероятность, что варистор разорвет. Но это минимум потерь, ведь, таким образом, сохраняется сама бытовая техника.

В схеме обязательно присутствуют конденсаторы и катушки индуктивности. Именно они позволяют увеличить качество и долгосрочность эксплуатации прибора. Необходимо отметить, что фильтры, как и все защитные агрегаты, делятся по силе тока, который они через себя пропускают. Так вот есть специальные LC-модели, которые устанавливаются в сеть, где используются электродвигатели или сварочные аппараты. Ведь известно, что два этих вида оборудования сами являются источниками скачков напряжения.

И последнее. Огромное разнообразие моделей на рынке – это сложность выбора. Специалисты говорят о том, что под видом фильтров часто на полках магазинов лежат обычные удлинители, которые очень похожи на них. Правда, в этих приборах нет ни схем сглаживания, ни защитных блоков. Поэтому будьте бдительны.

Стабилизатор напряжения

Этот прибор предназначен для выравнивания напряжения до номинального в 220 вольт. И делает это он в автоматическом режиме. Это основная его функция. Но есть и дополнительные:

  • Защита от короткого замыкания.
  • От электромагнитных помех.
  • Устранение помех в телефонных, факсовых и интернетовских линиях.

Если говорить о разнообразии стабилизаторов, то их в разы больше, чем фильтров. Здесь и электромеханические приборы, и релейные, и электронные (импульсные, тиристорные). У каждого вида свои преимущества и недостатки. Об этом здесь говорить не будем, это тема другой статьи. Нас интересует, что предпочтительнее сетевой фильтр или стабилизатор напряжения сети?

Вернемся к стабилизаторам. Это достаточно сложный электрический прибор с большим функционалом. В основе принципа работы лежит переключение обмоток в трансформаторе, что соответственно приводит или к понижению напряжения, или к повышению. Имеется в виду выходное значение. Понятно, что управление переходами осуществляют элементы, которые установлены в соответствующей модели. Это могут быть реле, тиристоры, симисторы и так далее.

Что лучше

Итак, переходим к основному вопросу статьи. Конечно, стабилизаторы напряжения предпочтительнее. В отличие от простой схемы защиты у сетевых фильтров, у стабилизаторов она не только сложная, но и многоступенчатая, что является своеобразной гарантией. Это первое.

Второе – сетевой фильтр с пониженным напряжением не справляется, он на это никак не реагирует. Стабилизатор напряжения сети выравнивает данный показатель до номинального. И это большой плюс, особенно для тех бытовых приборов, которые от низкого напряжения сети выходят из строя.

Третье – при высоком напряжении стабилизатор плавно отключит подающую сеть. У сетевого фильтра обязательно сгорит предохранитель. При этом отключение будет резким. Конечно, придется заменить сгоревшую деталь.

Четвертое – сетевой фильтр стоит дешевле любого стабилизатора. К тому же это удлинитель, через который можно подключить большое количество потребителей.

Пятое – стабилизатор можно установить как на один бытовой прибор или на несколько, так и на весь дом в целом. Вторая позиция невозможна с фильтрами.

Где лучше устанавливать стабилизатор, а где фильтр

Как уже было сказано выше, хороший сетевой фильтр лучше всего устанавливать в сетях, где отсутствуют большие перепады напряжения. Особенно это касается пониженного показателя. К примеру, если свет в доме не мигает, не тускнеет или не отключается, то этот прибор неплохой вариант.

Читать еще:  Gsm розетка руководство пользователя

Во всех остальных случаях лучше установить стабилизатор сетевого напряжения. Правда, этот прибор – вещь не из дешевых, но свою цену он оправдывает с лихвою. Особенно когда бытовые приборы в сумме будут дороже в несколько раз стабилизатора

Сетевой фильтр – последний барьер в импульсном источнике питания

При использовании импульсного источника питания на его первичной стороне возникают кондуктивные помехи, которые проникают в питающую сеть и могут привести к сбоям другого оборудования, подключенного к этой же сети. Они могут наводиться на оборудование, которое получает питание от этой сети. Сетевые фильтры, подавляющие генерируемые радиопомехи, можно легко разработать с использованием пассивных компонентов, например сетевых дросселей с компенсацией токов утечки и конденсаторов X/Y. В статье описывается разработка однофазного сетевого фильтра.

Паразитные токи на входе импульсного источника питания

Паразитные токи создают падение напряжения радиопомех на компонентах электрической цепи. На рисунке 1 показано, как протекают эти токи в импульсном источнике питания.

Рис. 1. Паразитные токи на входе импульсного источника питания

Активная составляющая высокочастотного тока iDM протекает через первичную цепь источника питания. Частота этого тока равна рабочей частоте импульсного регулятора, что приводит к появлению дифференциальной помехи. Из-за быстрых коммутационных процессов в полупроводниковых компонентах (как правило, в MOSFET), возникают высокочастотные колебания и паразитные эффекты. Дифференциальный ток протекает со стороны сети электропитания L через выпрямительный мост и по первичной обмотке изолирующего трансформатора, MOSFET и нейтральному проводнику возвращается в сеть. Ключ установлен на охлаждающий его радиатор, подключенный к защитному земляному проводнику РЕ.

Возникшая емкостная связь между радиатором и стоком ключа приводит к появлению синфазной помехи. Синфазный ток iCM возвращается по заземляющей линии РЕ на вход импульсного источника питания, где снова через паразитную емкость создает помехи в линии L и нейтральной линии N. Ток iCM протекает по обеим линиям сетевого питания и выпрямительный мост, где снова наводит помеху на заземляющую линию РЕ из-за паразитной связи с радиатором.

Расчетный спектр шума

Выпрямленное сетевое напряжение прикладывается к участку сток–исток. Пиковый уровень этого напряжения определяется следующим образом:

VP = 230 В • √2 = 325 В.

В рассматриваемом случае используется импульсный источник тока с частотой 100 кГц. На этой частоте синхросигналы следуют с интервалом 10 мкс, а их длительность составляет 2 мкс. Следовательно, коэффициент заполнения:

Исходя из того, что импульсы тока через выпрямительный мост имеют трапециевидную форму, можно приблизительно определить спектр ЭМС в отсутствие сетевого фильтра и без преобразования Фурье. Сначала установим первую угловую точку для спектральной плотности амплитуды.

Первая частота среза, ограничивающая спектральную плотность амплитуды, определяется следующим образом:

FCO1 = nCO1 • fCLK = 1,592 • 100 кГц = 159,2 кГц.

Таким образом, можно определить амплитуду первой гармоники:

Предположив, что емкость паразитной связи CP между импульсным источником питания и заземлением равна 20 пФ, можно установить величину синфазного тока первой гармоники ICM1:

Напряжение радиопомехи VCM измеряется с помощью эквивалента цепи (LISN) и приемника для измерения ЭМС. Поскольку входной импеданс измерительного приемника величиной 50 Ом включен параллельно выходному импедансу эквивалента цепи 50 Ом, суммарный импеданс Z соединения равен 25 Ом. Рассчитаем измеряемое напряжение радиопомехи VCM:

VCM = Z ∙ ICM1 = 25 Ом ∙ 2,6 мА = 0,065 В.

В единицах дБмкВ получаем:

Расчеты показывают, что возможно появление больших радиопомех. Для оценки их уровня можно воспользоваться, например, стандартом EN 55022. В диапазоне частот 0,15–0,5 МГц этот стандарт определяет допустимый квазипиковый уровень помех в пределах 66–56 дБмкВ. На рисунке 2 представлен результат измерения напряжения кондуктивной радиопомехи импульсного источника питания в отсутствие сетевого фильтра. Очевидно, что в данном случае без фильтра не обойтись.

Рис. 2. Напряжение радиопомехи в импульсном источнике питания без сетевого фильтра

Проектирование сетевого фильтра

На рисунке 3 представлена схема простого однофазного сетевого фильтра. Компания Würth Elektronik выпускает разные модели сетевых дросселей, в т. ч. серии WE-CMB, для реализации сетевых фильтров. Как правило, дроссель состоит из кольцевого марганцево‑цинкового сердечника с двумя раздельными обмотками, намотанными в противоположных направлениях.

Рис. 3. Однофазный сетевой фильтр

На рисунке 4 показан внешний вид дросселя WE-CMB. В этом случае он работает как катушка фильтра, которая противодействует току, уменьшая его амплитуду. Необходимо выбрать синфазный дроссель с как можно меньшей собственной резонансной частотой (СРЧ) в диапазоне самых низких частот, т. к. в рассматриваемом случае используется источник питания с очень низкой частотой импульсов. Выбор минимально возможной СРЧ обеспечивает хорошее подавление сигнала в диапазоне нижних частот.

Рис. 4. Внешний вид дросселя WE-CMB

На рисунке 5 представлена характеристика дросселя WE-CMB размером XS с индуктивностью 39 мГн в 50‑Ом системе.

Характеристики подавления помех в синфазном и дифференциальном режимах отличаются друг от друга (см. рис. 5). В синфазном режиме максимальная величина подавления сетевым дросселем WE-CMB достигается на частоте 150 кГц. Однако с дальнейшим увеличением частоты подавление ослабевает. Возникает необходимость в использовании конденсаторов X и Y, поскольку помеху следует подавлять до частоты 30 МГц. Конденсатор Х устанавливается до и после сетевого фильтра для блокирования дифференциальных помех со стороны сети и импульсного источника питания. Индуктивность рассеяния дросселя WE-CMB вкупе с конденсатором Х образует фильтр низкой частоты, который уменьшает дифференциальные помехи и последующие синфазные помехи.

Рис. 5. Характеристика подавления помех дросселем WE-CMB XS

В рассматриваемом случае были выбраны два конденсатора Х емкостью по 330 нФ. Их собственная резонансная частота составляет около 2 МГц.

Из соображений безопасности резистор следует установить на стороне электрической сети параллельно конденсатору Х, который будет разряжаться после отсоединения источника питания от сети. Перед сетевым фильтром также устанавливается варистор, чтобы закоротить перенапряжение в переходном процессе. С этой задачей успешно справятся дисковые варисторы серии WE-VD от Würth Elektronik. Для защиты от перегрузок перед варистором устанавливается плавкий предохранитель. Защита срабатывает в случае короткого замыкания варистора. Конденсаторы Y применяются для последующего подавления синфазных помех. В сочетании с дросселем WE-CMB они определяют частоту среза f в соответствии с уравнением «Томсона»:

Чтобы уровень помех был ниже допустимого 66 дБмкВ (при 150 кГц), требуется обеспечить подавление величиной 40 дБ, что соответствует двум декадам в логарифмическом представлении. Для расчета емкости конденсатора Y используется преобразованное уравнение колебаний:

Поскольку требуются два конденсатора Y, расчетное значение делится пополам. Эти конденсаторы позволяют вернуть синфазную помеху от импульсного источника питания к заземлению. В зависимости от типа устройства допускается, чтобы ток утечки был в диапазоне 0,25–3,5 мА, а емкость не превышала 4,7 нФ. С учетом этих требований выбираются два конденсатора Y с номинальным значением емкости из ряда E12 и емкостью 2,2 нФ. На рисунке 6 представлен результат измерения схемы при использовании такого сетевого фильтра.

Рис. 6. Напряжение радиопомехи при использовании сетевого фильтра

Использование сетевого фильтра с расчетными параметрами позволяет успешно пройти испытания на подавление напряжения помехи. Разность между соответствующими предельными значениями помехи и результатами измерений квазипиковых и средних значений на частоте 150 кГц превышает 10 дБ. Эта величина значительно возрастает в остальной части отведенного диапазона.

Оптимизация сетевого фильтра

Чтобы в еще больше мере обеспечить подавление помехи в диапазоне нижних частот, можно заменить два конденсатора Х емкостью 330 нФ двумя конденсаторами Х емкостью 1,5 мкФ. На рисунке 7 представлены результаты измерения схемы с оптимизированным сетевым фильтром.

Рис. 7. Напряжение радиопомехи в схеме с оптимизированным сетевым фильтром

В результате изменения емкости конденсаторов напряжение радиопомехи в диапазоне нижних частот уменьшилось приблизительно на 15 дБ, что увеличило отношение сигнала к шуму.

Использование сетевого фильтра без дросселя

Часто на начальных этапах проектирования возникает соблазн обойтись без синфазного дросселя, задействовав только конденсаторы Х и Y. Однако такой подход не соответствует принципу использования сетевого фильтра для нейтрализации тока помехи с помощью элемента фильтра с большим импедансом. На рисунке 8 представлены результаты измерения напряжения радиопомехи в схеме с тем же фильтром, но без синфазного дросселя.

Рис. 8. Напряжение радиопомехи в схеме с сетевым фильтром без дросселя WE-CMB

Как и ожидалось, в отсутствие сетевого дросселя WE-CMB радиопомехи в диапазоне нижних частот в значительной мере увеличиваются. На 200 кГц квазипиковое значение уровня помех составляет около 78 дБмкВ, а средняя величина – 60 дБмкВ. Результаты измерений квазипиковых и средних значений показывают, что уровень помех превышает допустимый до частоты 600 кГц. Таким образом, использование сетевого фильтра без дросселя недопустимо.

Дополнительный дифференциальный фильтр

Если дросселя WE-CMB и конденсаторов Х недостаточно для подавления дифференциальной помехи, используется дополнительный дифференциальный фильтр, состоящий из двух последовательно соединенных катушек. На рисунке 9 показана схема такого сетевого фильтра.

Рис. 9. Сетевой фильтр с дросселем WE-CMB and WE-TI HV

Катушки серий WE-TI HV и WE-PD2 HV или WE-SD компании Würth Elektronik в полной мере пригодны для подавления в дифференциальном режиме. В случае ВЧ-помех рекомендуется использовать компоненты серии WE-UKW. Для расчета параметров этих катушек применяется уравнение «Томсона». Если необходимо, чтобы каждая катушка обеспечила подавление 40 дБ на декаду, частота среза должна составлять 1/10 от рабочей частоты. Для расчета катушки используются то же значение емкости конденсаторов Х:

Читать еще:  Розетки юнг cd 500

Поскольку катушки для подавления дифференциального тока установлены последовательно, расчетная величина делится надвое. Ближайшее наибольшее значение индуктивности WE-TI HV равно 470 мкГн. При выборе катушки для подавления дифференциальных помех ее номинальный ток должен намного превышать номинальный ток импульсного источника питания.

Выводы

Итак, импульсному источнику питания недостаточно сетевого фильтра без синфазного дросселя. Одни только конденсаторы не способны полностью подавить излучение помех – перед сетевым фильтром необходимо установить дополнительные дроссели, которые помогают подавить дифференциальный шум. При использовании сетевого фильтра уровень всех помех становится ниже допустимого значения, что позволяет импульсному источнику питания успешно пройти испытания на электромагнитную совместимость.

2 комментариев
Сергей

Здравствуйте, как понять что в расчетах не фигурирует ток ? от него будут зависеть и ёмкости и индуктивности фильтра

L.Chanov.ecomp.ru

Добрый день, Сергей. Вы были бы абсолютно правы, иди речь о сглаживающем фильтре, который устанавливается на выходе преобразователя. Однако в статье говорится о помехоподавляющем фильтре, для которого важна АЧХ, чтобы ослабить помехи в заданном диапазоне частот и удовлетворить требованиям стандартов ЭМС.
Сетевые фильтры действительно нормируются по максимальному току и напряжению, но не для выбора номинальных значений емкости и дросселя, а для того чтобы не превысить максимально допустимые значения токов и напряжений для них. Например, дроссель 4,7 мкГн может быть рассчитан и на ток 100 мА и на ток 100 А. Это будут разные по размеру дроссели, но их индуктивность будет одинакова

Способы защиты электрической сети квартиры или дома от скачков напряжения

Перепады напряжения и прочие неполадки в электросетях отнюдь не редкость. Они могут привести к выходу из строя дорогостоящей техники и даже угрожать жизни и здоровью людей. Для предотвращения подобных последствий на рынке имеются различные устройства защиты электрической сети, применяемые в зависимости от характера неполадок.

В этой статье вы узнаете: что собой представляют перепады напряжения и каковы их причины; Какие существуют устройства защиты сети и в каких случаях используются.

Допустимые параметры электроэнергии

В России и на пост-советском пространстве стандартным напряжением является 220 вольт (для рядовых потребителей электроэнергии). При этом в реальности напряжение колеблется в определенных рамках от данного номинала. Допустимая амплитуда отклонения от нормы устанавливается нормами и актами, регулирующими предоставление данной услуги потребителю. При 220В минимальное допустимое значение составляет 198В, а максимальное — 242В.

Спасут ли пробки или автоматы?

Долгое время в домах использовались «пробки»: плавкие предохранители, защищающие от скачков напряжения. На смену им пришли современные и более удобные автоматы (автоматические выключатели). На сегодняшний день в большинстве квартир это единственные средства защиты от неполадок в сети.

Пробки и автоматические выключатели позволяют защититься от короткого замыкания, перегрева проводки и возгорания при перегрузке. Однако мощный электрический импульс может успеть пройти через автомат и вывести технику из строя. Такое случается, например, в следствие удара молнии. То есть обычные пробки не могут обеспечить полноценную защиту от перепадов напряжения.

Основные причины возникновения скачков напряжения в сети

Скачки напряжения могут отличаться по величине отклонения от нормы, по своей продолжительности и динамике возрастания/убывания в зависимости от причин их возникновения:

  • Большая нагрузка на сеть. Одновременное подключение большого числа электроприборов при недостаточной мощности сети приводит к нестабильности напряжения. Это может быть заметно, например, как мерцание лампочек или внезапное выключение электроприборов. Данное явление встречается часто, особенно по вечерам;
  • Мощный потребитель по соседству. Случается, если рядом находятся промышленные объекты, торговые центры, офисные здания с мощной вентиляционной системой и так далее.
  • Обрыв нулевого провода. Нулевой провод выравнивает напряжение у потребителей электроэнергии. При его обрыве (сгорании, окислении) часть потребителей получат повышенное напряжение (а другие заниженное), что с высокой вероятностью приведет к выходу из строя незащищенной электротехники.
  • Ошибки при подключении. Например, если были перепутаны нулевой и фазный провода;
  • Плохая проводка. Сбои возникают из-за изношенности проводки, использования некачественных материалов и неправильно выполненных монтажных работ.
  • Удар молнии. Попадание молнии в линии электропередачи может вызывать стремительный скачек напряжения в тысячи вольт. Представляет особую опасность, так как средства защиты не всегда успевают сработать.

Возможные последствия скачков напряжения

Производители электрической техники учитывают нестабильный характер напряжения и возможность его скачков и падений. Например, прибор с номинальным напряжением 220 вольт может работать при 200В и выдерживать скачки до 240В. При этом регулярная работа аппаратуры при больших отклонения от нормы сокращает срок ее эксплуатации. Сильные скачки напряжения могут вывести технику из строя, и даже нанести ущерб имуществу и здоровью, например, вызвав пожар.

Справка. Поломки электрических приборов в результате скачков напряжения не покрываются договорами о гарантийном обслуживании, то есть бремя расходов на ремонт и замену ложится на владельца, что может стать серьезным ударом по семейному бюджету. В некоторых случаях существует возможность предъявления иска к поставщику электроэнергии, однако это долго, сложно и дорого, а также не гарантирует успеха. Проще заранее предусмотреть защиту своего дома от подобных неприятностей.

Способы защиты от скачков напряжения

В зависимости от характеристик скачка напряжения и природы его возникновения используются различные устройства защиты. Рассмотрим основные из них:

Сетевой фильтр

Простое и доступное решение для защиты маломощного оборудования. Обычно представляет собой удлинитель или моноблок с вилкой, розеткой (или розетками) и выключателем с индикацией подачи питания. Следует отличать сетевые фильтры от обычных удлинителей, которые не имеют защиты, но очень похожи по виду. Защищает от скачков до 400 — 500 вольт, а ток нагрузки не может превышает 5 — 15 А.

Справка. С технической стороны сетевой фильтр представляет собой нехитрую систему из нескольких конденсаторов и катушек индуктивности. При этом блоки питания большинства современных электроприборов уже имеют в своем составе схемы, выполняющие аналогичную функцию. То есть на практике сетевые фильтры часто выполняют роль простого удлинителя с дополнительной защитой от скачков в сети.

Реле защиты РКН и УЗМ

Устройство прерывает подачу электроэнергии, если напряжение выходит за пределы допустимых значений. После возвращения напряжения в установленные рамки подача восстанавливается (автоматически или в ручную в зависимости от модели). Устройство подключается после входного автомата.

Основные достоинства РКН и УЗМ:

  • Скорость срабатывания в несколько миллисекунд;
  • Выдерживает нагрузку от 25 до 60 А;
  • Небольшие размеры и удобный монтаж;
  • Достаточные диапазоны максимального и минимального напряжения;
  • Отображение показателей электрического тока в реальном времени;

Прибор эффективен для защиты от разрыва нулевого провода и умеренных скачков напряжения. Однако реле не могут обеспечить стабильное напряжение и защитить от импульсного скачка, вызванного ударом молнии.

Расцепитель минимального-максимального напряжения (РММ)

Устройство защищает от высокого и низкого напряжения. Эффективен в случае разрыва нулевого провода и перекоса фаз в трехфазной сети, но не защищает от высоковольтных импульсов.

Прибор отличается небольшими размерами, простотой установки и доступной ценой.

Обратите внимание. РММ не оснащен функцией автоматического включения, что может привести к порче продуктов в холодильнике, остановке отопления помещений в зимний период и подобным проблемам.

Стабилизаторы

Приборы используются для «сглаживания» подачи электроэнергии в сетях, склонных к нестабильной работе. Эффективны в случае падения мощности, но могут не справиться с высоким напряжением.

К достоинствам прибора относятся: длительный срок эксплуатации; быстрое срабатывание; поддержание напряжения на стабильном уровне. Главным недостатком стабилизаторов является высокая цена.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП)

Используются для защиты от быстрых мощных скачков напряжения, как правило вызываемых ударом молнии в линию электропередач. Выделяют два вида подобных устройств:

  • Вентильные и искровые разрядники. Устанавливаются в сетях высокого напряжения. В случае импульсного перенапряжения в устройстве происходит пробой воздушного зазора, фаза замыкается на заземление, разряд уходит в землю;
  • Ограничители перенапряжения (ОПН). В отличие от разрядников имеют небольшой размер и используются в частных домах. Внутри установлен варистор. При обычном напряжении ток через него не течет, но в случае скачка происходит возрастание тока, что позволяет снизить напряжение до нормальной величины.

Датчик повышенного напряжения (ДПН)

Используется вместе с УЗО (устройство защитного отключения) или дифференциальным автоматом. ДПН определяет превышение установленной нормы напряжения, после чего УЗО размыкает цепь.

Заключение

Наиболее распространенные средства защиты от скачков напряжения: автоматы и пробки, — эффективны не во всех случаях. В частности они не справляются с мощными скачками напряжения, что ставит под угрозу сохранность электротехники и всего дома в целом. Рынок предлагает разнообразными устройствами защиты электросети, применяемые в зависимости от характера перепадов напряжения и причин их возникновения. Потребителям электроэнергии остается выбрать необходимые приборы и правильно их установить.

Защита от перенапряжения: что лучше стабилизатор или реле контроля напряжения?

Что такое реле напряжения и для чего оно нужно в квартире

Что такое байпас в стабилизаторе напряжения — принцип работы стабилизаторов

Какие типы и виды стабилизаторов напряжения для дома существуют?

Как правильно подобрать УЗО для квартиры или частного дома

Какой стабилизатор напряжения нужен для холодильника

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector