Устройство сетевого фильтра


Сетевой фильтр: принцип работы, виды защиты, характеристики

Умные телевизоры, холодильники, компьютеры, ноутбуки, газовые котлы — все это стоит дорого. К сожалению, в огромном количестве домов и квартир электросеть не обеспечивает надлежащего уровня напряжения. Возникают перегрузки из-за сварочных работ поблизости. Иногда отгорает контакт ноля на подъездной распределительной коробке, и по квартирам проходит 380В междуфазного напряжения. Сетевой фильтр достаточно успешно защищает дорогостоящую бытовую технику, однако выбирать такое устройство нужно внимательно.

Обманы маркетологов

Всем известны удлинители с несколькими розетками, предлагаемые множеством производителей. Их цена привлекательна. Маркетологи называют этот крайне недорогой прибор сетевой фильтр и заявляют, что  приспособление защитит оборудование от всех возможных неприятностей.

Легко купить многорозеточный удлинитель с защитой для стиральной машины, для холодильника, для компьютера. Есть приборы разных уровней: базового, стандартного, продвинутого. Но в любом случае характеристики такого приспособления никак не позволяют предположить, что оно может эффективно защищать подключенную технику. На практике все обстоит следующим образом.

  1. В моделях базового класса есть только одноконтактный выключатель, а также неонка и многоразовый предохранитель.
  2. Устройства стандартного класса — с предохранителем многоразового типа, неонкой и двухконтактным выключателем в хороших моделях. Последний прерывает оба проводника, фазу и ноль, для гарантированного прекращения питания подключенного прибора.
  3. Продвинутые модели имеют в схеме помехоподавляющий конденсатор, предохранитель и выключатель.

Все без исключения эти так называемые удлинители с УЗО не могут гарантированно защитить технику в аварийных ситуациях. Например, многоразовый предохранитель ограничивает максимальный ток, но срабатывает достаточно медленно для того, чтобы подключенное устройство не вышло из строя. Конденсатор же справляется только с определенными видами бросков напряжения. Назначение подобных приспособлений только одно: ограничивать потребление мощности группой подключенных устройств.

Важно! Поэтому для компьютера и для бытовой техники высокого класса нужно покупать специальный электрический фильтр, схемы которого выполнены не только с защитой от скачков напряжения, но и способны демпфировать практически все типы гармонических помех.

Как работает защита

Устройство сетевого фильтра обязательно включает несколько ключевых блоков.

  1. Контуры с катушками индуктивности и конденсаторами.
  2. Варистор, один или несколько. Они могут замыкаться по цепи фаза-ноль или работать с отводом заземления.
  3. Контур многоразового предохранителя с отдельной лампой, свидетельствующей о его срабатывании (или выполненный как кнопка на сетевом фильтре).
  4. Надежный двухконтактный выключатель, прерывающий оба проводника, фазу и ноль питающей сети.
  5. Хорошие модели оснащаются термическим предохранителем, защищающим устройство от перегрева.

Сегодня можно купить электрический фильтр для аудиотехники или телевизора с выключателями на каждую розетку. Это очень удобно, позволяет вывести отдельного потребителя из сети без броска напряжения и других нежелательных электрических явлений.

Принцип работы защиты следующий.

  1. Гармонические помехи, меняющие кривую синусоиды напряжения, демпфирует электрический фильтр, построенный на катушках индуктивности и конденсаторах.
  2. Броски напряжения свыше верхней планки рабочего диапазона гасятся варистором. Этот элемент резко меняет сопротивление на очень маленькое при превышении нормированного показателя. Грубо говоря, варистор создает короткое замыкание, преобразуя возникающие токи в тепло. На корпусе прибора указывается значение энергии в Джоулях, которое он способен рассеивать.
  3. При превышении максимального уровня рабочего тока срабатывает многоразовый предохранитель. Он скрыт за небольшой круглой кнопкой на корпусе. В сетевых фильтрах используются быстродействующие предохранители, поэтому подключенная техника выживает при аварийных ситуациях с большой вероятностью.

Важно! Именно наличием отдельных контуров с защитой от перенапряжения и нейтрализацией помех сетевой фильтр отличается от удлинителя. У них есть только одна сходная деталь — это многоразовый предохранитель. Однако в большинстве случаев удлинитель с сетевым фильтром имеет более простое УЗО.

Типы устройств защиты

Виды сетевых фильтров различают как по количеству обслуживаемых фаз, так и по наличию заземления и контуру включения варистора. Типы защиты устройств бывают следующими.

  1. Защита трех фаз. Такой сетевой фильтр работает с несколькими отдельными наборами варисторов и контуров демпфирования помех.
  2. Фаза — ноль. Это самый удобный тип устройства для бытового применения.
  3. Фаза — земля, ноль — земля защита. Данные типы приборов используются, если подключенное оборудование выдвигает особые требования к коммутации источника питания для согласования. Или в случае, когда проводка в здании имеет отвод заземления.

Выбор сетевого фильтра обязательно делается в соответствии с характеристиками электропитания в квартире или доме. Так, большинство современных зданий имеют контакт заземления в розетке. Поэтому лучший вариант прибора защиты также должен быть оснащен соответствующей точкой подключения.

С заземлением или без

Ответ на вопрос, покупать сетевой фильтр с заземлением или без, зависит от типа подключаемого оборудования. Например, для стиральной машинки или другого мощного устройства существует опасность пробоя напряжения на корпус. Такой технике понадобится сетевой фильтр с заземлением. Для холодильника, для ИБП, для бытовой техники можно выбрать более простое устройство. Однако стоит учитывать режим его эксплуатации. Если не предусматривается защита от пробоя, перенапряжения, можно купить любое устройство.

Важно! LC контур (конденсаторно-индуктивный) не нуждается для своей работы в заземлении. Он фильтрует помехи во всех случаях. Поэтому для устройств, в инструкции к которым не указано требование к обязательному заземлению, можно выбрать сетевой фильтр без такой опции.

Однако в случае покупки устройства для защиты от аварийных ситуаций (перенапряжение, пробой грозовым разрядом и так далее) неверный выбор способен нести опасность. В качестве примера можно рассмотреть модель Pilot BIT. Его модификация в черном корпусе, фильтр с заземлением, в домах с розетками без заземления может вызвать аварийную ситуацию. Схема замыкания варисторов инициирует попадание напряжения на корпус, возникновение опасности электротравмы. Модификация S в белом корпусе рассчитана на розетки без заземления. В случае возникновения аварийной ситуации при грозовом пробое фильтр не сможет защитить подключенные устройства. В сети с заземлением такая модификация имеет ключевой недостаток в виде отсутствии развязки между сети дома с заземлением и соответствующего контура электронных приборов.

Как проверить сетевой фильтр

К сожалению, проверить сетевой фильтр непосредственно перед покупкой нельзя. Его можно только правильно выбрать по ключевому параметру напряжения. В частности, большинство фильтров имеют рабочий диапазон в пределах от 184 до 250 В. Некоторые дорогие модели, хоть и обеспечивают меньшую мощность, действуют в диапазоне от 150 до 290 Вольт.

Совет! Чтобы рассчитать, какое именно напряжение требуется обеспечить сетевым фильтром, можно воспользоваться прибором под названием Барьер.

Его более новые поколения оснащены цифровым индикатором. Наблюдая за показаниями Барьера во время перепадов напряжения в сети (мигания лампочек или выключения бытовых приборов) можно определить минимальную и максимальную границу изменения параметра. Именно по этому диапазону потребуется выбрать сетевой фильтр.

Стабилизатор или фильтр

Чтобы понять, что лучше, сетевой фильтр или стабилизатор, стоит рассмотреть принцип работы последнего. Ключевые черты, интересные для защиты оборудования, выглядят так:

  • стабилизатор повышает и понижает коэффициент трансформации при плавных бросках напряжения сети, обеспечивая постоянное значение на выходе;
  • гармонические помехи демпфируются достаточно хорошо, благодаря особенностям работы электронных компонентов преобразователя напряжения;
  • при превышении максимального порога напряжения на входе стабилизатор плавно и безопасно снижает выходное значение и выключает подключенные приборы.

Как видно из описания принципа работы, стабилизатор подойдет для телевизора, для холодильника, для аудиоцентра и другого не требовательного оборудования. Однако у такого решения есть несколько недостатков.

  1. Первый – стоимость. Стабилизатор заметно дороже сетевого фильтра. При этом в сетях, где не наблюдается резких падений или скачков напряжения, его главный функционал не будет использован. Здесь сетевой фильтр выигрывает.
  2. Второй недостаток стабилизатора – изменение кривой напряжения на выходе. Множество моделей формируют так называемую ступенчатую кривую, а не синусоиду. Поэтому они не могут использоваться для питания чувствительного оборудования, например, газовых отопительных котлов. В это же время сетевой фильтр никак не влияет на форму кривой выходного напряжения.
  3. Третий недостаток стабилизатора — скорость срабатывания. Компьютерное оборудование может выйти из строя по причине запаздывания регулировки напряжения. Поэтому рекомендуется выбирать для приборов, которым критично важна скорость срабатывания защиты, дорогие специализированные стабилизаторы или ИБП.

Сказать, что именно лучше, стабилизатор или сетевой фильтр, достаточно сложно. Выбор того или иного оборудования зависит от требований к его функциональности. На практике достоинства двух устройств защиты объединяет в себе ИБП, источник бесперебойного питания. Он имеет встроенный сетевой фильтр, специально разрабатывается для быстрой реакции (малого запаздывания регулирования), стабилизирует напряжение. Единственная сфера применения, где нужно внимательно выбирать ИБП – питание газовых котлов и другого оборудования, требующего идеальной кривой синусоиды.

Как выбрать сетевой фильтр

Чтобы удобно использовать фильтр, достаточно при покупке обратить внимание на некоторые особенности устройства.

  1. Мощность. Перед походом в магазин стоит подумать, какие именно приборы будут подключаться к фильтру, посчитать их суммарное потребление, добавить к значению запас 20%.
  2. Энергия рассеивания или компенсирующий импульс. Данный параметр описывает, сколько тепла может выделить варистор в номинальном режиме работы. Чем хуже питание в точке подключения, тем с большим значением компенсирующего импульса нужно покупать сетевой фильтр.
  3. Диапазон рабочих напряжений. Актуально для сетей, страдающих резкими бросками.
  4. Наличие термического предохранителя. Полезная, но не обязательная опция. Терморазрыватель цепи защитит фильтр от перегрева.
  5. Количество розеток и выключателей. Выбирается по числу подключаемых приборов. Если планируется их часто отсоединять, рекомендуется покупать фильтр с выключателями на каждой розетке.
  6. Длина кабеля. Выбирается по месту размещения фильтра.

Последнее, что стоит оценить при выборе защитного устройства для бытовой техники – дополнительные опции. Они могут быть крайне полезны как для увеличения удобства пользования фильтром, так и для эксплуатации подключенного оборудования. Из полезных для компьютерной техники опций стоит отметить защиту линий локальной сети и телефона. Это важно в домах, где существует опасность наводок в линиях передач, вызванных грозовыми разрядами. USB порт на сетевом фильтре поможет быстро подключить телефон для зарядки или устройство, требующее соответствующего питания, например, компактную колонку.

Надежные сетевые фильтры 2019 года

Сетевой фильтр APC by Schneider Electric PM5-RS, 1.8 м на Яндекс Маркете

Сетевой фильтр APC by Schneider Electric PM5B-RS, 1.8 м на Яндекс Маркете

Сетевой фильтр APC by Schneider Electric PM6-RS, 2 м на Яндекс Маркете

Сетевой фильтр Pilot L, белый, 1.8 м на Яндекс Маркете

Сетевой фильтр ЭРА USF-5es-USB-W (Б0019037), 1.5 м на Яндекс Маркете

tehnika.expert

Как устроены и работают сетевые фильтры

Сетевые помехи, как они возникают. Устройство сетевого фильтра, назначение его элементов. Особенности сетевых фильтров.

Теория вопроса

Переменный ток в бытовой сети является синусоидальным. Это означает, что изменение напряжения, а, следовательно, и тока, происходят по синусоиде, то есть по плавной дуге, симметрично колеблющейся вокруг оси времени. За одну секунду напряжение в розетке меняет свое значение от +310 до -310 вольт пятьдесят раз. Так по идее работает сеть переменного тока 220 вольт 50 герц.

Однако если мы посмотрим на осциллограмму напряжения в нашей розетке, то убедимся, что до идеала ей совсем далеко. Какая там синусоида!? Непрерывные пики, импульсы, искажения формы, изменения амплитуды, броски и скачки – вот что мы увидим. Все это очень портит картину и способно вывести из строя бытовую технику. Последнее, прежде всего, относится к музыкальным центрам, телевизорам, блокам питания радиотелефонов и других устройств.

Причин для искажения синусоиды напряжения питающей сети есть очень много. Это включение-выключение мощных электроприемников, атмосферные перенапряжения, короткие замыкания по высокой стороне трансформаторной подстанции, а также различные сложные переходные процессы.

Из курса математики известно, что любую сложную функцию можно представить в виде сходящегося тригонометрического ряда Фурье. Это означает, что наша искаженная синусоида – это просто сумма других, самых разных синусоид, каждая из которых имеет свою частоту и амплитуду. А нам для безопасной и надежной работы нашей бытовой техники нам нужно оставить только одну синусоиду – с амплитудой в 310 вольт и частотой 50 герц. Все остальные синусоиды или, как принято говорить, гармоники нам надо подавить, разрядить и не пропустить к электроприемнику.

Кроме этого, есть еще и особый вид апериодических помех, которые не поддаются ни прогнозированию, ни описанию при помощи математических функций. Это импульсные броски напряжения – очень кратковременные, но значительные его возрастания. Они могут возникнуть абсолютно в любой момент времени и, разумеется, тоже не идут на пользу бытовой технике. Поэтому импульсные помехи тоже необходимо подавить.

Для решения этих двух задач и используются сетевые фильтры. Они защищают оборудование от высокочастотных, низкочастотных и импульсных помех в сети. Но как они работают?

Устройство сетевого фильтра

Если сопротивление резисторов никак не зависит от рода тока, проходящего через них, то реактивное сопротивление таких элементов цепи, как емкость и индуктивность находится в прямой зависимости от частоты тока. Например, сопротивление катушки индуктивности резко возрастает для токов большой частоты.

Это свойство индуктивности как раз и используется в сетевых фильтрах для подавления высокочастотных помех – синусоид с маленькими периодами. Достаточно разместить последовательно нагрузке две катушки – в нулевой и в фазный проводник. Индуктивность каждой может быть примерно 60-200 мкГн.

Низкочастотные помехи могут гаситься активным сопротивлением катушек индуктивности, или отдельными резисторами, которые также располагаются последовательно нагрузке. Сопротивление таких резисторов не должно быть большим, иначе на них будет иметься существенное падение напряжения. Поэтому резисторы для подавления низкочастотных помех должны иметь сопротивление максимум 1 Ом.

Однако наиболее эффективными против сетевых помех являются фильтры, которые носят условное название LC. Они не ограничиваются одними лишь катушками индуктивности, а включают в себя конденсатор емкостью 0,22 – 1,0 мкФ, включенный параллельно нагрузке. Номинальное напряжение конденсатора должно быть выбрано хотя бы с двукратным запасом относительно напряжения сети, чтобы учесть перепады этого напряжения.

Действие фильтров LC напрямую связано с двумя законами коммутации: катушка L подавляет резкие изменения тока, а конденсатор С гасит высокочастотные колебания напряжения.

Но у нас остаются еще и импульсные кратковременные помехи. С ними можно справиться с помощью особого полупроводникового элемента, имеющего нелинейную вольт-амперную характеристику – варистора. На низком напряжении варистор ведет себя как резистор очень большого сопротивления и ток практически не пропускает. Но если напряжение возрастает до уровня номинального для варистора, то его сопротивление резко снижается – он пропускает через себя импульс тока.

Таким образом, если варистор включить в параллель нагрузке, то он будет «брать на себя» импульсы высокого напряжения, шунтируя нагрузку на время их воздействия. Номинальное напряжение варистора при этом должно быть около 470 вольт.

Итак, сетевой фильтр для более-менее успешной работы должен содержать в себе: две катушки индуктивности 60-200 мкГн, включенные последовательно защищаемой нагрузке, а также варистор на 470 вольт и конденсатор на 0,22 – 1,0 мкФ, включенные параллельно. При необходимости в цепь можно включить и резисторы для подавления помех низкой частоты на 1 Ом максимум. Токовый номинал элементов цепи нужно подбирать в зависимости от мощности нагрузки.

Практика

Подавляющее большинство дешевых сетевых фильтров, знакомых нам в быту, на поверку сетевыми фильтрами не являются. Они содержат в своем составе только варистор и биматаллический контакт для максимально-токовой защиты.

Но такие фильтры легко поддаются доработке, если вооружиться паяльником и собрать все необходимые перечисленные элементы для сборки контура LC.

Мощность большинства сетевых фильтров невелика. Это связано с тем, что катушки индуктивности и прочие элементы фильтра для большой нагрузки будут слишком громоздки и дороги. Зачастую для электроприемников большой мощности вообще можно использовать только фильтры, являющиеся полупроводниковыми преобразователями. И цена таких фильтров будет значительно выше, также как и сложность их устройства.

К счастью, мощные бытовые электроприемники не нуждаются в защите от сетевых помех. И плите, и утюгу, и чайнику совершенно нет никакого дела до качества электроэнергии, которую они получают. Поэтому и сетевые фильтры им не нужны.

А компьютеры, телевизоры, музыкальные центры потребляют очень мало энергии, и для их защиты достаточно отдельного сетевого фильтра с номинальным током всего в несколько ампер.

Александр Молоков

electrik.info

Сетевой фильтр – правила выбора оптимальных моделей, рейтинг 2018 года! Принцип работы и основные характеристики устройства

Стабильность работы существующей сегодня электросети оставляет желать лучшего. По причине износа оборудования на подстанциях, низкого качества электропроводки, частого включения бытовых приборов, потребляющих большую мощность, нередки перепады напряжения.

Техника советских времён к такому была гораздо устойчивее, чем современная. Сейчас в её конструкции зачастую присутствует сложная электроника, обладающая высокой чувствительностью.

Чтобы гарантировать её стабильное функционирование, рекомендуется использовать сетевые фильтры. Данная статья расскажет, что это такое, принцип их действия, какие разновидности бывают и как выбрать подходящую для вас модель.

Устройство и принцип работы

По внешнему виду он практически не отличается от обычного удлинителя. В этом можно убедиться, если посмотреть фото сетевых фильтров. Главная особенность – наличие стабилизирующего блока и одного или нескольких выключателей. При возникновении каких-либо помех или скачков в сети в этом блоке они сглаживаются.

Специальная схема поглощает излишнее напряжение и приводит в норму частоту тока. В случае резкого скачка срабатывает предохранитель, прекращая подачу электричества. Таким образом предотвращается повреждение подключенной к фильтру техники.

Рассмотрим устройство сетевого фильтра. В его схеме присутствуют варисторы, балансировочный дроссель, термопредохранитель и индукторы с сердечниками. Последние используются для подавления помех высокой частоты. Их принцип действия основан на способности резко повышать сопротивление при проходе через них тока с малым периодом синусоиды.

Катушки индуктивности устанавливаются на нулевом и фазном проводниках. Помехи низкой частоты гасятся либо их активным сопротивлением, либо отдельными резисторами, также расположенными последовательно нагрузке.

Варистор требуется для подавления кратковременных импульсных помех. При низком напряжении он обладает огромным сопротивлением и поэтому не пропускает электричество.

В случае, если напряжение повышается до определённого значения, сопротивление варистора начинает снижаться. Подключённый в цепи параллельно, он берёт на себя часть нагрузки, пока длится её повышенное воздействие.

Самыми эффективными считаются фильтры с маркировкой LC. В их схеме присутствует конденсатор ёмкостью до 1 мкФ с номинальным напряжением, равным увеличенному вдвое напряжению электросети. Это делается для осуществления возможности учёта любого перепада.

Какие разновидности бывают

В зависимости от уровня обеспечиваемой безопасности сетевые фильтры подразделяются на следующие виды:

Essential. Предоставляет базовые возможности по предоставлению защиты. Подходит для простой бытовой техники.

Home/Office. Универсальные устройства, обладающие оптимальным сочетанием цена-качество. Могут использоваться с большинством бытовой техники.

Performance. Профессиональное оборудование для сложных электронных устройств, крайне чувствительных к малейшим перепадам. Обеспечивает максимальную защиту, но по стоимости гораздо дороже.

Оценить разницу между представленными видами можно, например, по способности сглаживать всплески энергии. Если у обычного фильтра она не превышает 960 Дж, то у профессионального – 2500 и выше.

Однако нужно помнить, что заявленные в инструкции к выбранной модели характеристики будут достигаться лишь при использовании в розетках с заземлением. В сетях, где оно не предусмотрено, эффективность данных устройств несколько снижается.

Рекомендации по выбору

Чтобы правильно выбрать сетевой фильтр, обратите внимание на следующее:

Соотношение количества розеток и способности выдерживать высокие нагрузки. Дешёвые устройства могут иметь возможность подключения множества приборов, но при этом совершенно на них не рассчитаны. Необходимо заранее спланировать, что будет подключаться к данному фильтру, суммировать мощность и сравнить её с указанной в техническом паспорте.

Желательно, чтобы был небольшой запас – примерно треть от номинальной нагрузки. В этом случае фильтр будет работать бесперебойно и надёжно.

Расстояние между розетками. Оно должно быть достаточным, чтобы хватало места для любого адаптера.

Длина кабеля. Выбирайте достаточный для комфортной эксплуатации. Слишком длинный здесь также нежелателен – снизится эффективность работы устройства.

Контакты вилки. В моделях добросовестных производителей они изготавливаются из качественного цветного металла. Проверяется это с помощью магнита. Дешёвый металл будет часто перегреваться, что чревато порчей корпуса и подгоранием контактов.

Количество выключателей на сетевом фильтре. Он может быть в единственном экземпляре или отдельный на каждую розетку. Во втором случае преимущество – возможность контролировать подачу электроэнергии на каждый отдельный прибор.

Ну и конечно помните, что даже самый лучший фильтр не поможет при отключении электричества. Чтобы обезопасить технику и от этого, данное устройство нужно комбинировать с источником бесперебойного питания ИБП.

Обзор популярных моделей

Рассмотрим лучшие сетевые фильтры, предлагаемые производителями. Первый из них – Buro BU-SP5 USB 2A-W. Имеет органичный внешний вид, занимает мало места, относительно недорогой. Средняя стоимость 790 рублей. Корпус белого цвета, снабжён 6 евророзетками и 2 USB-портами, позволяющими заряжать мобильные устройства. Провод длинной 5 метров, максимальная мощность не более 2,2 кВт.

Идеальный фильтр для подключения компьютера – Pilot X-PRO. Длина провода в зависимости от модели варьируется от 1,8 до 7 метров. В наличии 5 евророзеток и одна старого образца. Обладает оригинальным внешним видом, напоминающим космический аппарат в лучших традициях фантастики.

Особое преимущество – наличие функции Master Control, позволяющей подавать напряжение остальным потребителям после включения основного. Например, модем, принтер и монитор могут включаться только после запуска системного блока. Средняя цена 1980 рублей.

Для ЖК-телевизора отлично подойдёт APC PMF83VT-RS. Имеет разъёмы для подключения телевизионного и телефонного кабелей. Обеспечивает большую скорость передачи данных, эффективно подавляя при этом радиочастотные шумы и электромагнитные помехи.

8 розеток расположены на удалённом друг от друга расстоянии, что позволяет подключать любые блоки питания. Длина шнура – 3 метра. Снабжён световыми индикаторами, сигнализирующими об отсутствии защиты. Цена – 3630 рублей.

Правильно подобранный сетевой фильтр позволит значительно продлить срок эксплуатации зачастую дорогостоящей бытовой техники. Не стоит экономить на этом – лучше заплатить сейчас, чем потом нести гораздо большие расходы за ремонт.

Фото сетевых фильтров

electrikmaster.ru

Как сделать сетевой фильтр своими руками

Для подключения компьютера и периферии к электросети обычно потребуется большое количество розеток. При этом работа блока питания компьютера, монитора, аудиосистемы и других устройств имеет импульсный характер. Такие потребители могут портить качество питающей электросети, насыщая её ненужными гармониками, которые могут мешать работе других устройств, подключенных к ней. Особо чувствительными к качеству питающей сети являются телевизоры, мониторы, зарядки для телефонов и вычислительная техника. Кроме помех в сети могут присутствовать всплески напряжения и тока, которые также могут повредить дорогостоящую аппаратуру. Для решения всех этих проблем рекомендуется подключать устройства через сетевой фильтр. Однако его стоимость может серьезно ударить по карману, особенно если необходимо приобрести несколько приборов в разные места, поэтому домашних умельцев интересует вопрос, можно ли собрать его самостоятельно. В этой статье мы как раз и расскажем читателям сайта https://samelectrik.ru, как сделать сетевой фильтр своими руками и какие материалы для этого понадобятся.

Конструкция

Прибор напоминает по своему виду удлинитель с кнопкой выключения, отчасти это так, но кроме колодки с розетками дополнительно расположены и фильтрующие элементы. Они как раз и нужны для защиты от скачков напряжения, фильтрации помех и паразитных гармоник.

В самом простом сетевом фильтре внутри стоит только варистор. Это полупроводниковый прибор, который при превышении определенного напряжения превращается в резистор, уходит в короткое замыкание. Вследствие этого, может сработать автоматический выключатель, установленный у вас дома, или, если импульс короткий, то его энергия рассеется варистором в виде тепла. Этот элемент применяют в сетевых фильтрах и блоках питания для защиты от всплесков высокого напряжения. В зависимости от типа варистора он может погасить импульсы разной величины.

Такой вариант исполнения на варисторе самый дешевый, однако кроме всплесков напряжения, он ни от чего не защищает и не фильтрует. Помехи продолжают сочиться в сеть и мешать окружающей и запитанной аппаратуре.

Для фильтрации высокочастотных гармоник широко применяются L, LC и RLC- фильтры, которые также могут быть установлены в сетевом фильтре.

Кроме таких вариантов встречаются еще и модели, где сетевой шнур проходит через ферритовое кольцо, или делает вокруг него пару витков. По сути — это еще один L (индуктивный) элемент, который нужен для фильтрации высокочастотной составляющей помехи.

Сетевой фильтр своими руками

Схема простейшего фильтра состоит из выключателя и варистора, вот как она выглядит:

V1 – это и есть варистор, его маркировка «471», значит, что его напряжение срабатывания 470В, при этом чем больше его диаметр, тем большую энергию он сможет погасить не взорвавшись при этом. Таким образом, чем больших размеров варистор вы поставите, тем лучше, лишь бы он влез по габаритам. Вот пример сетевого фильтра, собранного по этой схеме, но в заводском исполнении. Это дешевый прибор, который гасит лишь импульсы высокого напряжения. При этом он может безвозвратно выйти из строя при особо сильном всплеске.

Чтобы ваш сетевой фильтр еще и действительно был фильтром помех, необходимо добавить еще один фильтрующий элемент – дроссель.

Схемы – это, конечно, хорошо, но как сделать сетевой фильтр из подручных средств? Достаточно просто! Почти всегда у любителя что-нибудь мастерить, можно найти старый ненужный или нерабочий блок питания, в нём есть такой фильтр на входе. Осталось только его выпаять. На фото он стоит в ближнем к нам углу платы. Эта деталь представляет собой ферритовый сердечник и медную лакированную проволоку, намотанную вокруг него.

Это дроссель с двумя обмотками, через одну из них проходит фаза, а через другую ноль, таким образом индуктивность входит в состав сетевого фильтра и снижает уровень помех.

Кстати блок питания может работать и без него, многие китайцы так и делают свои товары, часто это встречается в дешевых БП для компьютера и не только. Из-за этого в сети и возникает такое большое количество нежелательных помех.

Если вы не нашли такого элемента в своих запасах – можно поискать ферритовое колечко с магнитной проницаемостью 400-2000 НМ и обмотать медной лакированной проволокой ПЭВ-2 (можно использовать первичную обмотку с 50 Гц сетевого трансформатора) диметром от 0,5 мм, это зависит от мощности нагрузки, которую вы хотите подключать. Намотать на колечко так, как показано на картинке, предварительно обмотав его несколькими слоями диэлектрика, например: изолентой, лакотканью, каптоновым скотчем.

Используйте провод с качественным, не поврежденным лаковым покрытием. А после намотки для надежности покройте деталь несколькими слоями лака. Петельку на конце нужно разрезать, в идеале – сразу мотать двумя параллельными проводами.

Хорошая схема, которую легко сделать своими руками выглядит следующим образом:

А вот конкретный вариант его реализации «в железе». За основы взята пара фильтров от БП.

Конденсаторы лучше применять керамические или пленочные. Их можно также достать из блока питания, они часто там встречаются возле сетевого разъема в прямоугольном корпусе в виде параллелепипеда.

Если есть ненужный БП можно просто отрезать часть платы с фильтром и использовать её. Вот пример на фото с указанием, что нужно отпилить для получения сетевого фильтра за пару минут. Только будьте осторожны и не перемкните металлическими опилками слои платы, это может привести к короткому замыканию. А готовое устройство обязательно поместите в токонепроводящий корпус для безопасности.

И вот еще один вариант схемы для повторения. Именно она и используется во множестве блоков питания стандарта ATX:

Сетевой фильтр – полезное и простое устройство, которое не сложно сделать самому в домашних условиях. А если учесть, что у многих есть несколько ненужных, неработоспособных приборов, то выходит, что запчасти буквально валяются у нас под ногами. Поэтому изготовление устройства, которое может продлить или даже спасти жизнь дорогостоящей аппаратуре, является очень выгодным занятием. Напоследок рекомендуем просмотреть несколько интересных видео-инструкций по сборке самодельного сетевого фильтра:

Материалы по теме:

samelectrik.ru

Сетевой фильтр – что это такое?

Для чего нужны сетевые фильтры? Почему их установка спасает бытовые электронные приборы? Насколько необходим этот прибор в сети переменного тока? И, вообще, сетевой фильтр – что это такое? Эти вопросы сегодня волнуют многих обывателей, которые столкнулись с проблемой некорректной работы бытовых приборов и даже полным отключением их в некоторых ситуациях. Поэтому поговорим об этом приборе и разберемся в его функциональности, заодно ответим на вопрос, зачем нужен сетевой фильтр?

Сетевой фильтр

Немного теории

Из школьного курса физики известно, что ток переменного типа в сети дома является синусоидальным. То есть, сила тока и его напряжение меняются по синусоиде, где центральная ось, вокруг которой происходят колебания, это время. Эти колебания симметричные. Так вот за 1 секунду разница значений напряжения попадает в предел от +310 В до -310 В. И этих колебания за секунду происходит 50 раз, что и является напряжением 220 В. 50 колебаний измеряются герцами. Кстати, в зарубежных сетях этот показатель равен 60 герцам.

Конечно, симметрия колебаний – это идеал, до которого нашим сетям далеко. Скачки, импульсы, искажение синусоиды по длине и высоте – это всего лишь малая часть того, что творится в наших сетях переменного тока. Конечный результат такой чехарды – выход из строя бытовой техники. Чаще всего от этого страдают телевизоры, компьютеры, музыкальные центры, радиотелефоны и прочие.

Искажение синусоиды в сети переменного тока

Что же является причинами искажения синусоиды?

  • Атмосферное перенапряжение.
  • Пуск или остановка мощных электропотребителей. К примеру, водяного насоса, которым производят полив сада или огорода.
  • Короткое замыкание в подстанции на высокой ее стороне.
  • Всевозможные переходные процессы, связанные с переключением трансформатора.

То есть, получается так, что любое искажение синусоиды – это, по сути, комплекс других синусоид, которые имеют свою амплитуду и размеры. Оптимальный же вариант – это одна синусоида с определенной частотой волны и ее амплитудой. В данном случае частота должна быть 50 герц, а амплитуда 310 вольт. Все остальные амплитуды необходимо просто погасить.

Импульсные помехи

Все помехи, о которых было описано выше, поддаются математическим объяснениям. Поэтому с ними легко справиться. Но есть и другие, которые не поддаются прогнозированию. Это так называемые импульсные помехи, а точнее сказать, броски напряжения, которые могут возникнуть в любой момент. Во-первых, они краткосрочные. Во-вторых, при их появлении резко вырастает напряжения до высоких величин, что негативно сказывается на техническом состоянии бытовой техники.

Броски напряжения

Импульсные помехи необходимо подавить. Именно для этого и используются сетевые фильтры.

Читайте также:  Что такое УЗИП и как он работает

Устройство и схема

Схема сетевого фильтра достаточно проста. Для того чтобы понять, как работает этот прибор, необходимо понять, как можно погасить скачкообразные помехи в сети. К примеру, резисторы. Сопротивление этих приборов не зависит от силы тока, который проходит через них. Но вот индуктивность и емкость прямо пропорциональны току. То есть, получается так, что чем выше сила тока и напряжение, тем больше вырастает сопротивление катушки индуктивности.

Это качество и применяется в фильтрах для подавления краткосрочных скачков напряжения с большой ее величиной. Для этого всего лишь необходимо установить две катушки индуктивности в фазный и нулевой проводник. Кстати, их индуктивность может располагаться в достаточно широком диапазоне от 60 до 200 мкГн.

Внутреннее устройство сетевого фильтра

Что касается резисторов, то их тоже можно устанавливать в сетевой фильтр для компьютера или телевизора.

Внимание! Нельзя в сетевых фильтрах использовать резисторы с большим сопротивлением. Это может повлиять на само напряжение, а точнее сказать, на его падание. Так что максимальное сопротивление резисторов – 1 Ом.

Специалисты считают, что среди всех предлагаемых моделей на сегодняшний день эффективными являются сетевые фильтры LC. Все дело в том, что в их конструкции кроме катушек индуктивности установлены и конденсаторы. Кстати, их емкость варьируется в пределах от 0,22 до 1,0 мкФ. При этом необходимо учитывать, что напряжение конденсатора должно быть почти в два раза выше напряжения сети. Это запас на случай высокого скачка.

Зачем такая сложная схема?

  • «L» – это катушка, которая будет выравнивать скачки тока.
  • «C» – это конденсатор, который будет гасить высокие скачки напряжения.

Возвращаемся к импульсным помехам. Их можно гасить с помощью специального полупроводникового элемента – варистора. По сути, это резистор, который в штатном режиме, то есть, при низком напряжении, обладает высоким сопротивлением и ток через себя не пропускает. Как только ток в сети поднимается до номинала (470 В) вариатора, он сбрасывает сопротивление и пропускает ток.

Схема сетевого фильтра

Итак, подведем итог. Сетевой фильтр для компьютера или другого бытового электронного прибора в своей конструкции должен содержать:

  • Соединенные последовательно две катушки.
  • Конденсатор, подключенный параллельно.
  • Варистор.
  • Резисторы.

Внимание! Все элементы необходимо строго подбирать под нагрузку в сети. То есть, номинальный ток элементов подгоняется под потребляемую мощность бытового прибора. Это важно будет для тех, кто решил провести сборку сетевого фильтра своими руками.

Что на практике?

Во-первых, начнем с того, что для таких бытовых приборов, как электрический чайник, плита, фен, утюг и прочие, то есть, для мощных агрегатов, скачки напряжения, а тем более импульсное искажение напряжения, не являются помехами. На их корректную работу они не влияют, и качество эксплуатации от этого не страдает. То есть, сетевые фильтры им не нужны.

Читайте также:  Как работает электронный балласт и его схема

А вот всем остальным приборам (телевизорам, компьютерам, музыкальным центрам и так далее) фильтр необходим. Правда, все перечисленные аппараты потребляют мизер энергии, так что небольшой прибор в несколько ампер будет достаточным.

Кстати, необходимо отметить, что основная масса используемых в быту фильтров, как таковыми не являются. Все дело в конструкции, в которой установлен всего лишь варистор, да небольшой контактный выключатель, он отключает сеть при высоких показателях напряжения. По сути, это обычная биметаллическая пластина. Сделать из этого прибора настоящий фильтр не проблема. Придется вооружиться паяльником и приобрести необходимые детали.

Сетевой фильтр своими руками схема

Внимание! Учтите, что катушки с большой емкостью, предназначенные для больших нагрузок, являются деталями громоздкими и дорогими. Поэтому их использовать в бытовых фильтрах нет необходимости.

Как правильно выбрать?

Итак, вопрос, как выбрать сетевой фильтр, встречается достаточно часто. Поэтому есть необходимость разобрать основные критерии выбора и определить, какой сетевой   фильтр лучше.

  • Показатель поглощения импульсных искажений. Измеряется этот показатель в джоулях. Обычно он указывается и на упаковке, и на корпусе прибора. В данном случае, чем он будет больше, тем лучше, потому что такой фильтр будет гасить импульсные скачки напряжения высокой величины.
  • Количество розеток (варьируется от одной до восьми).
  • Длина питающего провода. В принципе, сетевые фильтры выполняют сразу две функции: защиты и удлинителя. Так что длина провода – это удобство использования.
  • Есть модели, в конструкции которых присутствуют телефонные разъемы. Это может быть один разъем или несколько. Второй вариант предпочтительнее. Можно одновременно запитать телефон, модем, факс.
  • Наличие светового индикатора. Он показывает, что все элементы фильтра работают.
На что нужно обратить внимание при выборе сетевого фильтра

Выбор сетевого фильтра также зависит от того, где он будет использоваться. То есть, дома, в офисе или на производстве. Если говорить о домашних моделях, то это компактные устройства с пятью розетками. Некоторые производители устанавливают и общий выключатель, и отдельные выключатели к каждой розетке, что очень удобно. Есть фильтры и с шестью розетками, в которых шестая – это розетка под нестандартные адаптеры.

Заключение по теме

Итак, в этой статье было рассмотрено несколько вопросов, которые касались сетевых фильтров. И основной из них – что такое сетевой фильтр? Конечно, для многих обывателей теоретическая часть, наверное, была не интересна. Хотя некоторые позиции являются основополагающими, и знать их надо. А вот вопрос, как выбрать сетевой фильтр – самый важный для обычных потребителей. Поэтому возьмите его на вооружение, когда пойдете в магазин. И последнее. Сетевые фильтры – простая необходимость. Отказываться от этих приборов не стоит.

onlineelektrik.ru

Сетевой фильтр: устройство, принцип работы, назначение

Если говорить совсем простым языком, то сетевой фильтр – это такой тройник с выключателем, очень часто применяется для подключения компьютера к электросети. Данное устройство можно встретить на прилавках магазинов электротоваров, а также уже подключенным к розетке в квартирах и домах. Но для чего нужен сетевой фильтр и что в нем особенного? Об этом мы и поговорим далее.

Предназначение сетевого фильтра

Известно, что у вас в розетке имеется сеть переменного тока напряжением в 220 Вольт. «Переменное напряжение (ток)» значит, что его величина и/или знак непостоянны, а меняются с течением времени по определенному закону.

Природа генерирующих электрических машин (генераторов) такова, что на выходных клеммах генерируется ЭДС синусоидальной формы. Однако всё было бы хорошо, если бы все устройства имели резистивный характер, отсутствовали пусковые токи, и не имели в своем составе импульсных преобразователей. К сожалению, так не бывает, т.к. большинство устройств имеют индуктивный, емкостной характер, щёточные двигателя, импульсные источники вторичного питания. Весь этот замысловатый набор слов – это главные виновники электромагнитных помех.

Мы начали статью с речи об электромагнитных помехах не просто так. Эти помехи «портят» ровную форму синусоиды. Образуются так называемые гармоники. Если разложить реальный сигнал из розетки в виде ряда Фурье мы увидим, что синусоида дополнилась различными функциями, различной частоты и амплитуды. Форма напряжения в настоящей розетке стала далека от идеальной.

Ну и что в итоге? Плохое электропитание – проблема для радиопередающих устройств. Попросту ваш телевизор или радиоприемник будет работать с помехами. Кроме помех от потребителей в сети присутствуют помехи случайного происхождения, которые мы не можем предугадать. Это всплески, перепады напряжения от перебоев электроснабжения, включения мощной нагрузки и т.д.

Читайте также:  Как обновить старую домашнюю мебель

Сетевой фильтр нужен для того, чтобы:

  1. Отфильтровать помехи для чистого питания устройств.
  2. Снизить помехи, исходящие от питающих приборов.

Как работает сетевой фильтр

Фильтрация ненужных составляющих сигнала осуществляется, как это ни странно, специальными фильтрами, их собирают из индуктивностей (L) и конденсаторов (С). Ограничение всплесков высокого напряжения – варисторами. Это работает благодаря таким электротехническим понятиям – постоянная времени и законы коммутации, реактивное сопротивление.

Постоянная времени – это время, за которое заряжается конденсатор или накапливает энергию индуктивность. Зависит от элементов фильтра (R, L и C). Реактивное сопротивление – это сопротивление элементов, которое зависит от частоты сигнала, а также от их номинала. Присутствует у индуктивностей и конденсаторов. Обусловлено только передачей энергии переменного тока электрическому или магнитному полю.

Простыми словами – с помощью реактивного сопротивления можно снизить, ограничить высокочастотные гармоники нашей синусоиды. Известно, что в розетке частота питания 50 Гц. Значит нужно рассчитывать фильтр на частоты на порядок выше и более. У индуктивности сопротивление растет с ростом частоты, у конденсатора – падает. То есть принцип работы сетевого фильтра заключается в подавлении высокочастотных составляющих сетевой синусоиды, при этом оказывая минимальное влияние на основную 50 Гц составляющую.

Смотрим что внутри

Мы разобрались, где применяется сетевой фильтр, поэтому теперь давайте разберемся, из чего состоит реальный сетевой фильтр, абстрагируемся от теории.

  1. Фильтр помех.
  2. Кнопка или тумблер.
  3. Варистор.
  4. Розеточная группа.
  5. Сетевой шнур.

Внутренности дорогого и качественного фильтра, обратите внимание на батарею конденсаторов справа и размеры дросселя по центру:

Пойдем по порядку – фильтр. Конструкция такого элемента представляет собой LC-фильтр. Нулевой и фазные провода из розетки подключатся к катушке индуктивности (каждый к своей), а между ними 1 и больше конденсаторов. Типовые номиналы деталей:

  • индуктивность каждой катушки – 50-200 мкГн;
  • конденсаторы 0,22-1 мкФ.

Варистор – это полупроводниковый элемент с нелинейной ВАХ. При достижении определенного напряжения, приложенного к нему, защищает нагрузку кратковременным замыканием входных цепей питания, принимая «удар» на себя. Нужен для того, чтобы сберечь вашу технику от «плохого питания». Чаще всего применяется варистор на 470 Вольт. Принцип действия такой защиты очевиден – при скачках напряжения цепи питания защищаемой нагрузки шунтируются варистором.

Содержимое дешевого фильтра, здесь вообще нет дросселя – его эффективность минимальна, но всё еще есть варистор (голубой в центре кадра), и он спасет от скачков напряжения:

Для чего нужен тумблер, если всё может работать и без него? Просто чтобы вы не дергали каждый раз вилку из розетки, ведь, чаще всего через сетевой фильтр подключается стационарное оборудование. Это снизит износ контактных пластин розетки.

Принципиальная схема сетевого фильтра:

Где применяется фильтр и что делать, если его нет

Дело в том, что в качественных блоках питания он должен быть установлен, прям на плате и тем более на БП высокой мощности, например компьютерных. Но, к сожалению, ваши зарядные устройства для смартфона, БП от ноутбука, ЭПРА люминесцентных и светодиодных ламп чаще всего не имеют их в своем составе. Это связано с тем, что китайские производители упрощают схемы своих устройств для снижения их себестоимости. Часто бывает, что на плате есть места для деталей, назначение которых фильтровать помехи, но они просто не распаяны и вместо них стоят перемычки. Компьютерные блоки – это отдельная тема, схема практически у всех одна, но исполнение разное, и в самых дешевых моделях фильтр отсутствует.

Вы можете снизить помехи вашего телевизора или другого устройства которое хотите защитить и улучшить свойства его электропитания дополнив обычный удлинитель таким фильтром. Его можно собрать самому или извлечь из хорошего, но ненужного или неисправного БП.

Читайте также:  Управление люстрой по двум проводам: схема, видео, идеи

Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме:

Сетевой фильтр – это простое, но полезное устройство, которое улучшит качество электропитания ваших приборов и снизит вред, наносимый его частоте работой импульсных БП, а область применения достаточно широка – используйте его для любой современной аппаратуры. Его устройство позволяет повторить схему даже начинающему радиолюбителю, а ремонт не составит труда. Использование сетевого фильтра крайне желательно для потребителей любого рода.

www.remontostroitel.ru


Смотрите также