Схема сетевого фильтра

Сетевые фильтры – как они работают, примеры схем

Что такое сетевой фильтр? – это относительно недорогое устройство, предохраняющее достаточно ценные электроаппараты отперегрузок по току, высокочастотных и импульсных помех, аномального напряжения (повышенного или пониженного относительно нормы).

Основная задача фильтра – пропустить через себя переменный ток частотой 50 Гц и напряжением 220 В, а всяким выбросам напрочь закрыть дорогу. Выбросов же в сети великое множество, и возникают они по разным причинам.

Например, включился холодильник, т.е. сработало пусковое реле его компрессора. В момент включения компрессор (электродвигатель) потребляет ток, в десятки раз (в 20. 40 раз) превышающий тот, что указан в паспорте. На этот миг в сети возникает “просадка’’ напряжения с последующим всплеском (рис.1) – вот и помеха!

Даже включение обычных лампочек в люстре приводит к возникновению, вроде бы, незаметных помех такого же характера. Они в момент включения потребляют ток, примерно в 10 раз больший номинального (пока спираль холодная).

Самое неприятное то, что амплитуда напряжения помехи может исчисляться сотнями, а то и тысячами вольт. Этого вполне хватит, чтобы “спалить” какое-либо чувствительное устройство.

Рис. 1. Напряжения с последующим всплеском.

Как же эту ситуацию предотвратить? Вот тут на арене и появляются сетевые фильтры питания! Они способны “проглотить” все вредные выбросы питающего напряжения.

Справедливости ради надо отметить, что медленные провалы напряжения ни один фильтр питания скомпенсировать не способен (для этой цели служат стабилизаторы напряжения).

Но наиболее опасными для аппаратуры являются все же импульсные помехи.

Принципиальная схема

На рис.2 приведена типовая схема сетевого фильтра питания. На ней показана трехпроводная (европейская) сеть питания: “фаза” – “ноль” (“нейтраль”) – “земля”. Сразу на входе фильтра стоит варис-тор VR1.

Его задача – подавить высоковольтные выбросы напряжения сети. При появлении такого выброса электрическое сопротивление варистора резко падает, и он замыкает через себя эту помеху, не позволяя ей пройти дальше. Следом включены дроссель Т1 и конденсаторы С1, С2, C3, образующие LC-фильтр.

Сопротивление дросселя возрастает с увеличением частоты тока, а конденсаторов падает, так что все высокочастотные помехи задерживаются или “стекают” в землю.

Помехи могут возникать не только между сетевыми проводами (“фазой” и “нейтралью”), их отфильтрует конденсатор С3, но и между “фазой” и “землей”, а также возможны помехи “нейтоаль” – “земля”. Для эффективного подавления таких помех служат конденсаторы С1 и С2.

Рис. 2. Типовая схема сетевого фильтра питания.

При отсутствии земли общая точка конденсаторов С1 и С2 “висит” в воздухе, что приводит к созданию ими и дросселем Т1 паразитного колебательного контура, который начинает излучать высокочастотное электромагнитное поле, становясь источником потенциальной опасности для расположенной рядом радиоаппаратуры.

Рис. 3. Схема сетевого фильтра без заземленных конденсаторов и связи с землей.

Поэтому в двухпроводной сети применяются фильтры без этих конденсаторов и связи с “землей” (рис.З). Типовая амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) сетевого фильтра показана на рис.4. Из этого графикавидно, что чем выше частота помех, тем эффективнее они подавляются.

Рис. 4. График зависимости.

Стоит остановиться на одной особенности фильтров питания. Речь пойдет все о той же “земле”. Существует целый класс сетевых фильтров, у которых заземляющий провод не имеет никакой связи с внутренней схемой, кроме соответствующих контактов самих евророзеток и заземляющего контакта евровилки.

Этим достигается важное преимущество: при работе от сети с заземлением все розетки фильтра заземлены, как и положено. Но в случае отсутствия “земли” в сетевой розетке (типичный случай отечественной сети питания) все розетки фильтра объединены между собой по заземляющему контакту (естественно, сам фильтр при этом не заземлен). Почему это важно?

Представим, например, схему подключения различной периферии к компьютеру, показанную на рис. 5а (типичный случай – подключены принтер, сканер, внешний звуковой усилитель И Т.П.).

Это – идеальная схема: все подключено к заземленной сети питания, потенциалы корпусов устройств одинаковы (равны нулю), поскольку соединены с “землей”. В случае возникновения пробоя или повреждения изоляции любого из устройств “лишнее” напряжение уйдет в землю.

Рис. 5. Схемы подключения различной периферии к компьютеру.

Теперь возьмем схему соединений для случая сети без заземления (рис.5б). Как видно, провод заземления отсутствует, и единственной связью корпусов устройств является слаботочный интерфейсный кабель (точнее, его экранирующая оплетка).

При разности потенциалов корпуса компьютера и внешнего устройства (а такое наблюдается сплошь и рядом!) уравнительные токи, текущие от большего потенциала к меньшему, могут легко “выжечь” входные и выходные порты соединенных устройств.

Таких случаев встречается множество. Самый распространенный – выгорание входа или выхода звуковой карты в случае подключения ее к внешнему источнику сигнала или к усилителю звука.

Для решения проблемы нужно подключить эти устройства к “европейскому” удлинителю, даже не соединенному (за неимением) с внешней “землей” (рис,5в). Здесь электрические потенциалы всех устройств выровнены, сквозные токи выберут себе более легкий путь через заземляющие контакты евророзеток, и ничего страшного не произойдет.

Основные параметры сетевых фильтров

Сечение подводящих проводов. Чаще всего сетевой фильтр (рис.6) выпускается с сечением жил порядка 0,75 или 1 мм2. Такое сечение считается достаточным, поскольку максимальный ток нагрузки, на который рассчитывается фильтр, обычно не превышает 10 А.

На такой ток устанавливается и предохранитель. При необходимости можно найти сетевой фильтр повышенной мощности, сечение жил проводов которого достигает 1,5 мм2. Предохранитель у такого устройства – на номинальный ток 16 А.

Рис. 6. Типичный сетевой фильтр-розетка.

Длина подводящего провода сети. Стандартизованная длина сетевого провода фильтра-180 см. У отдельных моделей она может равняться 190 см, 300, а то и 500 см. Количество розеток. Обычно их 4. 6 штук (рис.7).

Как правило, все розетки-с заземляющими “ушками” (типа “евро”). Встречаются фильтры с розетками разного типа (1 -универсальная и 4, 5 – “евро”, рис.8).

Рис. 7. Набор розеток.

Число и типы предохранителей. Предохранители включаются в сетевой фильтр для защиты от перегорания варисторов при больших импульсных помехах и отключения потребителей при коротком замыкании или длительной перегрузке нагрузочных цепей.

Для большей надежности отдельные изготовители, помимо термопредохранителей, устанавливают еще и самовосстанавливающиеся быстродействующие предохранители (на базе полупроводниковой металлоорганики).

Фильтры

Предназначены для подавления помех. Встречаются чисто емкостные и индуктивно-емкостные на основе LC-цепочек. Катушки сетевого фильтра бывают без сердечников или с ферритовыми сердечниками (лучше всего на ферритовых кольцах).

Добавочные устройства. Индикаторы включения и исправного состояния защиты на светодиодах или на неоновых лампочках светятся при включенном фильтре (или его отдельном канале) и гаснут, когда срабатывают предохранители. Разрядники (газовые) подстраховывают варисторы при больших амплитудах импульсных помех.

Любые электроприборы требуют правильной эксплуатации. В отношении сетевых фильтров тоже есть ряд правил безопасности. Фильтры противопоказано подключать друг к другу.

Рис. 8. Пример фильтра с евро-розетками.

Это может неоправданно увеличить ток в “земляном” проводе. Кроме того, к сетевым фильтрам нельзя подключать устройства с большими пусковыми токами (пылесосы, кондиционеры, холодильники и пр.). Не рекомендуется подключать сетевые фильтры к источникам бесперебойного питания, поскольку это может привести к повреждению схем защиты.

Самодельные сетевые фильтры

Нередко имеющиеся в продаже дешевые фильтры на самом деле фильтрами не являются. Например, фильтр-удлинитель (рис.9). Там внутри находится лишь варистор, ограничивающий кратковременные высоковольтные импульсы, которые иногда возникают в сети, и токовый размыкатель, срабатывающий при протекании большого тока (рис 10).

Рис. 9. Фильтр-удлинитель.

Рис. 10. Что внутри фильтра-удлиннителя.

На корпусе есть кнопка, которую нужно нажать, чтобы снова замкнуть размыкатель, если он сработал. Для превращения этого удлинителя в полноценный фильтр внутрь нужно встроить фильтрующие цепи.

На исходной схеме (рис.11а) S1 -токовый размыкатель, VR1 – варистор типа 471 (числом кодируется максимальное напряжение, а от диаметра зависит максимальная энергия подавляемого импульса).

Рис. 11. Схема фильтрующих цепей для встраивания в удлиннитель-розетку.

В доработанном варианте (рис. 11 б) добавляется RLC-фильтр. Катушки L1 и 12 вместе с конденсаторами С1 и С2 образуют LC-фильтр.

Индуктивное сопротивление катушек растет на высоких частотах. Чтобы ослабить и низкочастотные помехи, последовательно с катушками включены резисторы R1 и R2. Резистор R3 разряжает конденсаторы при отключении фильтра от сети. При сборке фильтра (рис. 12) варистор оставляется штатный (типа 471, диаметром 6. 10 мм).

Чем больше сопротивление резисторов R1 и R2, тем лучше фильтрация, но больше их нагрев и потери напряжения в фильтре. Поэтому сопротивление резисторов выбирается в зависимости от суммарной мощности, потребляемой всеми теми устройствами, которые будут подключаться к фильтру (при указанных номиналах РНагр.макс=250 Вт).

Дроссели L1 и L2 – промышленные высокочастотные, типа ДМ-1 индуктивностью 50. 100 мкГн. Конденсаторы – пленочные, типа К73-17 или аналогичные (импортные меньше по габаритам) емкостью не менее 0,22 мкФ (больше 1 мкФ тоже не нужно). Сопротивление резистора РЗ – не критично (от 510 кОм до 1,5 МОм).

Дополнительно на сетевой провод возле самого удлинителя желательно одеть ферритовую шайбу (удобнее всего разрезную на защелках – рис.13).

Рис. 12Сборка фильтра.

Рис. 13. Ферритовая шайба.

Другой вариант схемы помехоподавляющего сетевого фильтра приведен на рис. 14. Для большей эффективности он состоит из двух соединенных последовательно звеньев.

Первое (конденсаторы С1, С4, С5, С8, С9 и двухобмоточный дроссель 12) отвечает за подавление помех частотой выше 200 кГц.

Читайте также:  Терморегулятор для теплиц

Второе звено (двухобмоточный дроссель И с остальными конденсаторами) подавляет помехи, спектр которых простирается ниже указанной частоты (вплоть до единиц килогерц).

Рис. 14. Схема помехоподавляющего сетевого фильтра.

Благодаря магнитной связи между обмотками дросселей происходит подавление синфазных помех (тех, что наводятся одновременно на оба сетевых провода или излучаются ими).

Поэтому обмотки каждого дросселя должны быть одинаковыми и симметрично намотанными на магнитопроводы. Важно обеспечить правильную фазировку обмоток.

Их начала обозначены на схеме точками. Дроссель L1 намотан на ферритовом магнитопроводе Ш12×14 с самодельным каркасом из злектрокартона сложенным вдвое проводом ПЭЛШО 00,63 мм. Обмотка содержит 87 витков. Марка феррита, к сожалению, неизвестна. Измеренная прибором 1.Р235 индуктивность каждой обмотки – около 20 мГн.

Для дросселя 1.2 использован броневой магнито-провод Б22 из феррита 2000НМ1. Его обмотки содержат по 25 витков и намотаны тем же проводом и таким же образом, что и обмотки дросселя L1. Индуктивность каждой обмотки дросселя L2 – 120 мкГн.

Конденсаторы первого звена фильтра – слюдяные. Поскольку малогабаритных конденсаторов такого типа требующейся для фильтра емкости на нужное напряжение не существует, пришлось соединить попарно-параллельно конденсаторы КСО-5 меньшей емкости.

Аналогичное решение, но с попарно-последовательным соединением конденсаторов С2, С3 и С6, С7 (пленочных зарубежного производства), принято и во втором звене фильтра для обеспечения нужного рабочего напряжения.

Подключенные параллельно конденсаторам резисторы R1. R4 выравнивают приложенные к ним напряжения и обеспечивают быструю разрядку всех конденсаторов после отключения фильтра от сети. Конденсатор С9 – типа К78-2. Плата фильтра помещена в заземленную металлическую коробку.

Материал подготовил В. Новиков. РМ-07-12, 08-12.

Как сделать сетевой фильтр своими руками

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:

2 Схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Сетевой фильтр своими руками

Представляем очень простой фильтр подавления помех электросети 220 В. Фильтр состоит из основного фильтрующего конденсатора 470nF, разрядного резистора 560K, двух фильтрующих катушек с сердечником, двух конденсаторов Cy 4.7nF и конденсатора на выходе Cx 100nF. Сетевой фильтр имеет защиту от перегрузки по току в виде предохранителя на выходе.

Схема фильтра защиты от сетевых помех

Этот фильтр — очень простая и аккуратная конструкция. В плане усовершенствования конструкции он может включать в себя дроссель на тороидальном сердечнике, защиту от перенапряжения на термисторах и варисторах.

Дроссели здесь использованы от фильтра EMI / RFI от импульсного источника питания, естественно дросселя с обмотками, намотанными на одно ядро, конечно будут в приоритете для такого фильтра, но не у каждого они есть (и есть желание грамотно намотать их), поэтому выбран упрощенный вариант — все равно будет отличная фильтрация.

Резистор немного нагревается, так что желательно заменить его более мощным, потому что с некоторым увеличением напряжения сети выше 250 В он может нагреться уже значительно.

Плавкий предохранитель лучше чтоб находился за розеткой, чтобы конденсаторы не вызывали пожар при коротком замыкании в случае сильного перенапряжения. По возможности добавьте варисторы высокой энергии для защиты от перенапряжения. Что касается резистора, это должен быть металлизированный резистор из высоковольтной серии. Вот пример промышленного фильтра:

Использование небольших расстояний между дорожками платы также оправдано, особенно когда речь идет о защите от перенапряжения. На приведенном ниже рисунке показано установленное на заводе решение по защите от перенапряжения, конечно же это не заменяет искровой разрядник, но как отсутствие какой-либо защиты вообще обеспечит большие потери в случае возможной проблемы.

Этот высокоэнергетический искровой промежуток, так называемая молниезащита. Его задача — взять на себя и уничтожить большую часть энергии в случае повреждения варистора. Предполагается, что в случае разряда высокой энергии между электродами искрового промежутка возникает дуга, вызывающая не только потерю большей части энергии, но и распыление медных дорожек, вызывающих металлизацию зазора и, следовательно, короткое замыкание на землю. Условием правильной работы является требование подключения физического заземления, а также автоматических предохранителей и выключателей остаточного тока. Такие фильтры и подобные схемы искрового разрядника находятся практически на любом оборудовании, таком как сетевые фильтры, источники питания, инверторы, как правило имеющие физическое соединение с землей.

К сожалению, когда кажущееся заземление построено с использованием конденсаторов и варисторов, которые дополнительно подключены к выходной массе источника питания, это обычно приводит к повреждению питаемого оборудования. В общем это соответствует условиям противопожарной защиты, предотвращая воспламенение низкотемпературных компонентов, что может вызвать пожар.

Пути улучшения схемы фильтра

Итого, если вы планируете повторить данную схему, вот несколько дополнений:

  1. Разрядный резистор взять на более высокую мощность.
  2. Предохранитель лучше должен находиться перед схемой, а не за ней.
  3. Интервалы изоляции между дорожками слишком маленькие, надо увеличить.
  4. Дроссель следует использовать один — с обмотками, намотанными на общий сердечник в двух направлениях.
Читайте также:  Кнопочный выключатель сети с гальванической развязкой

Плата имеет размеры 80 x 50 мм, ширина соответствует электрической розетке IEC C14. Все сделано из легкодоступных и имеющихся у многих радиоэлементов, поэтому стоимость строительства составила 0 руб.

Petrovich35 › Блог › Сетевые фильтры 220В, что у них внутри

Добрый день, друзья!

Почти у каждого из нас дома есть хотя бы один сетевой фильтр. Судя по тому, что ими завалены полки большинства магазинов, торгующих электротоварами, вещь это ходовая, пользуется популярностью у населения (фото 1):

Есть несколько подобных фильтров и у меня дома. Есть и дешевые, есть и подороже. А началось все с того, что я решил отремонтировать один из перегоревших фильтров, а потом мне стало интересно изучить внутренности и других фильтров, и я разобрал еще несколько. И как оказалось, не зря. Но обо всем по порядку.

Почему люди покупают сетевые фильтры?

Во-первых, они удобны: в большинстве случаев сетевой фильтр выполнен как удлинитель с несколькими розетками, обычно с сетевым выключателем на корпусе. Более продвинутые модели также имеют встроенные разъемы USB для питания и зарядки различных 5-вольтовых гаджетов.

Во-вторых, покупатели рассчитывают, что сетевой фильтр, в отличие от обычного удлинителя, защитит подключенное оборудование от различных неприятностей, случающихся в бытовой электросети — скачков напряжения, различных помех и т.д. Этим активно пользуются ушлые продавцы-консультанты, настойчиво впаривая рекомендуя покупателю бытовой техники (телевизора, холодильника и т.д.) приобрести попутно еще и сетевой фильтр.

Так что же за устройство мы покупаем в коробке с названием “сетевой фильтр”, могут ли имеющиеся в продаже фильтры носить это гордое имя? Как оказалось, ответ не так однозначен.

Чтобы ответить на этот вопрос, в данной записи заглянем внутрь нескольких подобных устройств, типичных представителей наиболее массового сегмента бюджетной ценовой категории около 400-700 российских рублей ($6-$10).

Внимание! Дальше будет много скучного текста и картинок. Кому не нужны подробности, читайте выводы в конце записи.

Перед тем, как перейти к конкретным фильтрам, давайте кратко освежим в памяти, какие помехи встречаются в бытовой однофазной сети переменного тока 220В/50Гц, т.е. в розетках наших квартир и домов.

Напомню, это не лекция по электрике и электронике, а наблюдения и размышления на бытовом уровне, поэтому сильно не придирайтесь к терминологии.

Как известно, по действующим в РФ стандартам, электроснабжающие организации должны обеспечивать в бытовой сети электричество с переменным напряжением 220В (с недавнего времени 230В) частотой 50Гц правильной синусоидальной формы.

По различным природным и техногенным причинам (грозы, электромагнитное излучение, аварии в электросетях, коммутация мощных электроприборов, работа импульсных блоков питания и др.), в сети возникают разнообразные помехи и искажения, которые вносят изменения в стандартную синусоиду. Это могут быть как кратковременные всплески и просадки напряжения, так и долговременные подъемы и понижения напряжения, а также высокочастотные помехи, отклонения от номинальной частоты, и т.д.

Помехи и искажения можно классифицировать до бесконечности, как по видам, так и по источникам их возникновения. Разумеется, простой бытовой фильтр не может и не обязан справляться со всеми из них. Поэтому, для упрощения, чтобы не залезать в излишние детали, сетевые помехи, в теории посильные простому сетевому фильтру, можно условно разделить на две крупные категории:

1. Импульсные помехи — кратковременные высоковольтные импульсы.
2. Высокочастотные (ВЧ) помехи — накладываются на несущую номинальную синусоиду.

Наиболее опасными из этих двух видов помех являются высоковольтные импульсы, они могут вывести бытовую электронику из строя. ВЧ помехи могут мешать работе чувствительных приборов, таких как телевизоры, радиоприемники и др. Пример: многие энергосберегающие и светодиодные лампы (а точнее, их блоки питания) мешают радиоприему, так как генерируют ВЧ помехи в сети и электромагнитные помехи в эфире.

Таким образом, мы должны понимать, что обычный бытовой сетевой фильтр не спасет ни от долговременных повышений и понижений напряжения, ни от изменения номинальной частоты 50Гц, ни от эфирных электромагнитных помех. Все, что он может сделать, это погасить высоковольтные импульсные помехи и, в лучшем случае, часть сетевых ВЧ помех.

Процесс работы простого сетевого фильтра проиллюстрирован на рис. 2:

Но соответствуют ли недорогие сетевые фильтры даже этим невысоким ожиданиям? Прочитаем, что указано на упаковке этих фильтров (фото 3):

Как сделать сетевой фильтр своими руками

Сетевой фильтр – это электрическая схема, реализующая функционал низкочастотного фильтра для цепей питания переменным током 220 В (сети бытового назначения).

Суть работы устройства сводится к тому, чтобы отсечь побочные электромагнитные излучения и наводки (ПЭМИН), возникающие вследствие облучения электрических проводов бытовой сети питания сторонними радиоизлучающими приборами (радиостанции, ретрансляторы, базовые станции для беспроводного Интернета и т.п.) или мощной бытовой техникой без надлежащей защиты цепи питания (кондиционеры, холодильники, сплит-системы и др.).

Возникающие в сети питания ПЭМИН могут оказывать губительное влияние на работу других слаботочных приборов (цифровой техники, телевизоров, радиоприемников и т.п.) или вызывать помехи в приеме различных сигналов.

Кроме того, ПЭМИН могут стать источником утечки конфиденциальной информации, например, в работе спецтехники (информация может перехватываться по цепям питания или заземления).

Защитить приборы поможет сетевой фильтр, который выполняет сразу две функции:

  1. отсекает высокочастотные сторонние сигналы в цепи питания,
  2. предохраняет приборы от скачков напряжения.

Многие часто сталкиваются с сетевыми фильтрами, встроенными в электрический удлинитель. Однако, производители и/или продавцы зачастую вводят в заблуждение покупателей.

Недорогие модели удлинителей на самом деле не выполняют заявленных функций фильтров, они лишь обеспечивают защиту от кратковременных перегрузок при повышении напряжения или силы тока (короткого замыкания).

В состав таких «сетевых фильтров» входит всего один варистор (элемент электрической цепи, который реализует функцию переменного резистора, повышающего свое сопротивление при увеличении прикладываемого к нему напряжения) и автоматического выключателя (предохранителя, срабатывающего при резком увеличении силы тока). Помочь такое устройство сможет только, например, от помех, создаваемых разрядом молнии во время грозы.

Устройства, в полной мере реализующие функционал сетевых фильтров стоят гораздо дороже своих упрощенных аналогов. Так, сетевыми фильтрами можно назвать продукцию компании Pilot (серии начиная с Pilot L, Pilot GL и др., исключая Pilot S), цены на которую стартуют с 1 тыс. руб. Или аналоги от APC, IPPON, BURO и др.

По этой причине возникает вполне закономерное желание изготовить недорогой, но при этом не менее функциональный сетевой фильтр своими руками.

Что потребуется — подбор инвентаря и схем

В первую очередь можно переделать под высокочастотную (ВЧ) фильтрацию купленный недорогой фильтр с варисторной защитой.

Для его модификации понадобятся:

  • Катушки индуктивности / дроссели,
  • Варистор (можно оставить имеющийся в удлинителе, если он там был),
  • Конденсаторы,
  • Резисторы,
  • Ферритовый фильтр.

Схема сетевого фильтра 220в

Простой варисторный фильтр выглядит так.

Возможны две простые его модификации.

Первая на RLC-фильтре:

Вторая схема на LC-фильтре:

Такие элементы и схемы выбраны не случайно, так как все комплектующие могут поместиться в старый корпус удлинителя без необходимости монтирования отдельного корпуса на проводе и т.п.

Принцип работы, как и всех низкочастотных LC-фильтров, прост:

  1. Высокочастотные колебания, попадая на катушку индуктивности, повышают ее сопротивление и потому не проходят дальше (сопротивление индукции прямо пропорционально частоте),
  2. Попадая на контакты конденсатора высокие частоты гасятся при правильном подборе емкости (сопротивление емкости при таком подключении обратно пропорционально частоте колебаний электрического тока).

На обоих схемах параллельно конденсатору включается резистор с большим сопротивлением. Он выполняет роль нагрузки для конденсатора при отключении питания (на конденсаторе может накапливаться свободный заряд, который будет опасен даже после полного отключения фильтра от сети переменного тока).

Ферритовый фильтр лучше всего приобрести разъемным по диаметру кабеля удлинителя. Его назначение в работе схемы – гашение высокочастотных помех по цепи питания за счет повышения индуктивности проводника, а также поглощения излучений самим ферритом. Это отличное решение для подключения к сети питания цифровой техники.

Возможны и другие реализации сетевого электрического фильтра. В качестве примера можно привести схемы, используемые в технике Pilot.

Инструкция по сборке простого сетевого фильтра своими руками

Собрать фильтр из указанных схем (рис.2 и рис.3) достаточно просто, для этого не понадобится печатных плат или отдельного корпуса на удлинителе. При правильном подборе габаритов элементов и их компоновке можно уместить их в корпусе недорогого варисторного сетевого фильтра.

Имеющаяся цепь разрезается (контакты от варистора к розеткам, сам варистор оставляется), элементы размещаются в соответствие со схемой и спаиваются.

Должно получится так по схеме из рис.2:

Только катушки индуктивности необходимо разместить перпендикулярно друг другу.

Касательно схемы с рис.2. Сопротивления R1 и R2 следует подбирать исходя из предполагаемой нагрузки. Например, при фактической мощности потребителя до 250 Вт, подойдут резисторы 0,82 Ом, до 380 Вт – 0,36 Ом, до 500 Вт – 0,22 Ом. Если планируется большая мощность – резисторы можно исключить из схемы, однако работа дросселей ухудшится.

Читайте также:  Сенсорный выключатель света своими руками — схема

Дроссели L1 и L2 – должны иметь ферритовый сердечник, показатель максимально допустимого тока должен быть не менее планируемого тока нагрузки, индуктивность – от 10 мкГн до 10 мГн (лучше всего в большую сторону, то есть чем больше, тем лучше, но до 10 мГн).

Конденсаторы C1 и C2 можно объединить в один, если позволяет свободное место и показатели. Или наоборот, набрать несколькими параллельно соединенными, если позволяет свободное место. Лучше всего использовать пленочные емкости от 0,22 до 1 мкФ. Максимально допустимое напряжение лучше взять с запасом (на случай помех со скачками напряжения), например, до 680 В.

Сопротивление R3 должно быть в пределах 0,5-1,5 МОм. Мощность тоже лучше взять с запасом для лучшей теплоотдачи – 0,5 Вт.

В схеме на рис.3 изменяются конденсатор и катушки, последние обладают самыми оптимальными показателями индуктивности при миниатюрных габаритах и стоящих перед ними задач. Соответственно меньше деталей к пайке.

Меры предосторожности — что стоит учесть

Самодельный сетевой фильтр 220в своими руками – это сложное техническое устройство. Его сборка невозможна без знаний в области электротехники.

Все работы должны проводиться с соблюдением мер безопасности. В противном случае возможно поражение электрическим током.

Как и было сказано выше, конденсаторы рассчитаны на высокое напряжение. Они могут накапливать остаточный заряд. Удар током будет возможен даже после полного отключения фильтра от сети переменного тока. Поэтому наличие параллельно включенного сопротивления обязательно!

Перед пайкой следует убедиться в исправности всех элементов (тестером замеряются основные параметры и сравниваются с заявленными).

Не стоит допускать пересечения проводов, особенно в местах потенциального нагрева (на резисторах, оголенных контактах и т.п.). Перед включением в сеть обязательно следует убедиться («прозвонить» тестером) в отсутствии замыкания.

Сетевой фильтр своими руками

Работа электротехнических и электронных устройств происходит за счёт питания сетевым током. Энергопоток через провода приносит с собой сателлитные электромагнитные поля. Они несут угрозу точности выполнения своих функций абонентами электросети. Решить этот вопрос могут сетевые фильтры (СФ). Их всегда можно купить в виде сетевых удлинителей. Зная схему сетевого фильтра, устройство несложно собрать своими руками.

Принцип работы сетевого фильтра

Напряжение переменного тока в сети 220 в изменяется в синусоидальном виде. Правильная форма электрического импульса «загрязняется» электромагнитными помехами. Синусоида выглядит в виде изгибающейся линии чистого сигнала, окружённой вязью блуждающих токов, вызванных фазными перекосами, подсадками и всплесками напряжения.

Сопровождающие помехи влияют на чувствительные компоненты электронных схем различных приборов и аппаратуры. Возникает проблема очистки тока от паразитных образований. Для этого применяют сетевой фильтр (СФ).

СФ встраивают между источником сетевого тока и потребителями. Он состоит из соединённых в определённом порядке дросселей и конденсаторов. Работа фильтра – выстраивание индуктивного сопротивления катушек, не пропускающего помехи высокой частоты. Ёмкости устройства отсекают нежелательные помехи. Конденсаторы замыкают цепь и не пропускают паразитные импульсы.

Устройство простого сетевого фильтра

СФ бывают двух видов:

  1. Встроенные.
  2. Стационарные – многоканальные.

Встроенные

Компактные платы СФ являются частью внутреннего устройства различного электронного оборудования. Ими оснащается компьютерная и другая сложная техника.

На фото видно устройство СФ. На плате установлены следующие детали:

  • VHF – конденсатор;
  • тороидальный дроссель;
  • добавочные конденсаторы;
  • варистор;
  • индукционные катушки;
  • термический предохранитель.

Варистором называют резистор с переменным сопротивлением. При превышении нормативного порога напряжения (280 в) его сопротивление может уменьшиться в десятки раз. Варистор выполняет функцию защиты от импульсного перенапряжения.

Стационарные – многоканальные

Корпус прибора имеет несколько розеток. Благодаря этому, есть возможность подключить через фильтр всю имеющуюся электротехнику в одном помещении к одной розетке. Для очистки от радиопомех высокой частоты применяется простой LC-фильтр. Несгораемые термопредохранители предотвращают скачки напряжения. В некоторых моделях применяются одноразовые плавкие предохранители.

Самостоятельное изготовление сетевого фильтра

Сделать самый простой сетевой фильтр своими руками в домашних условиях радиолюбителю будет совсем не трудно. Для этого нужно встроить небольшую схему внутрь корпуса сетевого удлинителя с несколькими розетками. На нижнем рисунке показано, как это сделать.

Устанавливают СФ в удлинителе следующим образом:

  1. Вскрывают корпус сетевого удлинителя.
  2. В параллельные ветви после выключателя и варистора впаивают резисторы R1, R2 и дроссели (индуктивные катушки) L1, L2.
  3. Затем ветви поочерёдно замыкают через конденсатор С1 и один резистор R3.
  4. Установка концевого конденсатора С2 может быть сделана в любом месте между розетками.

Важно! Если внутри корпуса удлинителя не найдётся места для второго конденсатора С2, то можно обойтись без него. Достаточно скорректировать параметры С1.

Дроссели применяются с незамкнутыми ферритовыми сердечниками индуктивностью от 10 мкГн. Конденсаторы подбираются в диапазоне 0,22-1 мкФ. Сопротивление резисторов коррелируют с планируемой мощностью потребителей. При нагрузке 500 Вт потребуются резисторы 0,22 Ом. Сопротивление R3 должно быть не меньше 500 кОм.

Видоизменённая схема

Вышеописанную схему нередко модернизируют. Применяя катушки с другими параметрами, обходятся без резисторов. Для этого берут дроссели с высокой индуктивностью – 200 мкГн. Вместо старой ёмкости впаивают конденсатор, рассчитанный на 280 в.

Схема СФ защиты от сетевых помех

Типовая схема сетевого фильтра является основой всех устройств такого типа за исключением дополнительных мелочей. Классикой является подключение к точкам: Земля, Фаза и Ноль. На входе устанавливается варистор VDR 1. Он подавляет всплески напряжения сетевого тока. При высоком скачке напряжения сопротивление варистора резко падает, этим он не пропускает помеху далее по схеме.

Для гашения небольших изменений напряжения используются дроссель Tr1 и три ёмкости С. Конденсаторы С1, С2 и С3 – реактивные радиодетали, постоянно меняющие уровень сопротивления. Оно при изменении частоты тока резко возрастает.

Нормальный ток беспрепятственно проходит через фильтр. В то же время помехи высокой частоты задерживаются в СФ. Сопротивление фильтра находится в прямой пропорциональной зависимости от величины частоты тока. Оба показатели одновременно возрастают, что позволяет задерживать помехи на пути к потребителю.

Обратите внимание! Трёхпроводная сеть питания может подвергаться возникновению помех на участках фаза – ноль, земля – фаза, земля – ноль. Эффективное подавление таких негативных явлений осуществляется нормальным стандартным заземлением СФ.

Пути улучшения схемы фильтра

Существует множество вариантов улучшения схемы сетевого фильтра. Один из них отличается остроумием и позволяет существенно экономить потребляемую электроэнергию. Суть метода заключается в следующем:

  1. Вскрывают корпус многоразъёмного СФ удлинителя.
  2. Одну из токоведущих шин разрезают.
  3. Отрезки соединяют с 5 вольтовым реле, рассчитанным на коммутацию тока 3А, 250 в.
  4. Два других контакта реле соединяют проводами с USB разъёмом на конце.
  5. Разъём подключают к USB входу телевизора.

В результате получается управляемая система питания, состоящая из ТВ, цифровой приставки и блока питания спутниковой антенны. Если ранее при выключении телевизора все части системы оставались в режиме ожидания, то с модернизированным фильтром они полностью отключаются. Стоит с пульта включить телеприёмник, как все коммутированные приборы тоже приводятся в действие и наоборот.

Дополнительная информация. Различные модернизированные СФ всегда можно найти на радиорынке, но стоят они довольно дорого. Поэтому намного выгоднее сделать усовершенствование устройства своими руками.

В другом случае идут по пути добавления в СФ LC-фильтра, который, помимо гашения помех от сети, понижает взаимно возникающие электрические помехи от подключённых потребителей.

Штатный варистор (470 в) часто не вызывает срабатывание автоматического предохранителя. Его меняют на аналогичное устройство, рассчитанное на напряжение 620 в. Это позволяет подавлять помехи от работающей стиральной машины, пылесоса и другой мощной электротехники.

Домашние мастера оснащают сетевые фильтры-удлинители звуковой сигнализацией. При превышении в сети уровня напряжения 280 в фильтр оповещает об этом сигналом.

Сетевой фильтр с 2-х обмоточным дросселем

СФ на основе дросселя с двумя обмотками применяют для чувствительной аудиотехники. Звуковые колонки чутко реагируют на помехи сетевого питания. Если таковые возникают, то динамики искажают звук и испускают посторонний фоновый шум. Радиоаппаратура, подключённая к сети через СФ с 2-х обмоточной катушкой, защищена от таких помех.

Схему собирают на отдельной печатной плате. Потребуются несколько конденсаторов и самодельный дроссель. Его изготавливают следующим образом:

  1. Кольцо из феррита марки НМ с показателем магнитной проницаемости от 400 до 3000 можно взять из старой электротехники.
  2. Магнитопровод оборачивают тканью и покрывают лаком.
  3. Для обмотки применяют провод марки ПЭВ. Его площадь сечения зависит от величины нагрузки. Мощные потребители требуют существенного увеличения этого параметра.
  4. Намотку ведут двумя проводами в разных направлениях.
  5. Делают 10, 12 оборотов каждого проводника.
  6. Конденсаторы устанавливают в начале и конце схемы. Они должны выдерживать напряжение до 400 в.

Обмотки катушки индуктивности включаются в последовательном порядке. Поэтому магнитные поля катушки взаимно поглощаются. При прохождении тока высокой частоты резко возрастает сопротивление дросселя. Ёмкости поглощают и закорачивают помехи.

Печатную плату помещают в отдельный металлический корпус. В крайнем случае схему отгораживают металлическими бортиками. Это делается с целью исключения дополнительных помех от блуждающих электромагнитных полей.

С каждым новым поколением электронного оборудования предъявляются повышенные требования к качественным характеристикам сетевого тока. Чтобы не заниматься ремонтом чувствительной электроники, нужно обязательно подключать её через сетевые фильтры. Если фильтровать ток нужно для небольшого количества потребителей, то можно пойти по экономному пути и изготовить сетевой фильтр своими руками.

Видео

Ссылка на основную публикацию