Защита от помех в электросети

Помехи в электросети: классификация, источники и способы защиты

Защита от помех в электросети

Вероятно, каждый читатель этой статьи обратил внимание на то, что большинство электрических приборов, работающих от бытовой сети, рассчитаны на напряжение 220 В/50 Гц. Отсюда вывод – именно такие параметры обеспечивает нам поставщик электроэнергии.

К сожалению, это не совсем так. Мы можем предположить, что водопроводная вода совершенно чистая, однако опыт подсказывает, что в ней присутствуют примеси, ухудшающие вкус. Такие же «примеси», в виде дополнительных частот и импульсов, поступают к потребителю электроэнергии.

Это и есть помехи в электросети.

Классификация помех

Все сетевые отклонения можно классифицировать по двум признакам: происхождению шумов и виду электромагнитной аномалии.

Причиной возникновения сетевых искажений являются:

  • природные явления (гроза, ионизация воздуха сияниями и т.п.);
  • техногенные влияния (аварии на линиях, коммутация мощных устройств и т. д.);
  • электромагнитные волны природного и техногенного происхождения.

Перечисленные причины могут вызвать серию импульсных помех или волны гармонических искажений, наложенные поверх синусоидального тока.

Наличие импульсных токов в сети очень вредно сказывается на работе современных бытовых приборов, часто насыщенных электроникой.

Если не применять приборы защиты, электронные устройства могут выйти из строя, не говоря уже о качестве их работы.

Разумеется, чувствительное оборудование разработчики защищают внедрёнными схемами подавления помех, но нередко требуются дополнительные внешние приборы, например, бесперебойные источники питания, сетевые фильтры (рис. 1) и другие.

Рис. 1. Защитные импульсные фильтры
При радиочастотных помехах большинство бытовых приборов могут нормально работать. Но к ним чувствительны радиоприёмники, телевизоры и некоторые медицинские приборы. Впрочем, современная цифровая радиоэлектроника довольно хорошо защищена от таких искажений.

Понимание причин искажений в электрической сети помогает решать проблемы защиты оборудования, осознанно подходить к выбору оптимальных схем подавления шумов.

Источники помех

Искажать синусоиду переменного тока способны как природные явления, так и различные техногенное оборудование. В результате их действия происходят:

  • кратковременные провалы напряжения;
  • отклонения от номинальных частотных параметров;
  • изменения гармоники электричества;
  • колебания амплитуды тока;
  • ВЧ шумы;
  • импульсные всплески;
  • синфазные помехи.

Остановимся вкратце на основных источниках, вызывающих перечисленные отклонения.

Провалы напряжения.

Данное явление является следствием работы коммутационных устройств в энергосистемах. Это случается при возникновении КЗ на линиях, в результате запусков мощных электромоторов и в других случаях, связанных с изменениями мощности нагрузки. Наличие таких кратковременных помех является неизбежностью при срабатывании защитной автоматики, и они не могут быть устранены поставщиком электроэнергии.

Изменения частотных характеристик.

Отклонение от заданной частоты происходит в результате значительного изменения тока нагрузки. В случае если уровень потребляемой энергии превосходит мощность генерируемых установок, происходит замедление вращения генератора, что ведёт к падению частоты. При заниженной нагрузке возрастает частота генерации.

Автоматика регулирует распределение мощностей, вплоть до отключения нагрузок, однако частотные помехи в сети всё-таки присутствуют.

Гармоники.

Источником данного вида искажений является наличие в сетях оборудования с нелинейной вольтамперной характеристикой:

  • преобразовательные и выпрямительные подстанции;
  • дуговые печи;
  • трансформаторы;
  • сварочные аппараты;
  • телевизоры;
  • циклоконвертеры и многие другие.

Причиной гармонических искажений могут быть электродвигатели, особенно если они установлены в конце длинной линии.

Отклонение напряжения

Изменения стабильности потенциала происходит в результате периодических скачков потребляемого максимального тока. Источником изменения нагрузок являются устройства, регулирующие напряжение, например, трансформаторы с РПН.

График, иллюстрирующий кратковременное перенапряжение показан на рисунке 2 (Фрагмент А – изображает импульсный всплеск).

Рис. 2. Перенапряжение в сети

ВЧ помехи.

Создаются влиянием устройств работающих, в высокочастотном диапазоне. ВЧ помехи, вызванные действием приборов, генерирующих сигналы с высоким диапазоном частот, распространяются эфирно или через линии сети.

Импульсы напряжения.

Распространённые источники: коммутационные приборы в сетях и грозовые явления.

Несимметрия трехфазной системы.

Причиной таких помех часто являются мощные однофазные нагрузки как бытовые, так и промышленные. Они вызывают сдвиги углов между фазами и амплитудные несоответствия. Путём отключения питания мощных токопотребляющих устройств можно устранить проблему.

Способы защиты

К сожалению, мы не можем управлять качеством электросети, но защитить бытовую технику вполне реально. В зависимости от того к каким искажениям чувствителен конкретный электрический прибор, выбирают соответствующий способ защиты. Снизить уровни помех помогают различные внешние устройства, встроенные электрические схемы, а также экранирование элементов конструкций и заземления.

Пример подавления помех показан на рисунке 3.

Рис. 3. График, иллюстрирующий фильтрацию тока

Эффективными являются следующие внешние устройства:

  • стабилизаторы напряжения;
  • ИПБ;
  • преобразователи частоты;
  • регулируемые трансформаторы;
  • сетевые фильтры и фильтрующие каскады (принципиальная схема простого фильтра изображена на рисунке 4).

Схема сетевого фильтра

Особую трудность вызывает подавление высокочастотных импульсных искажений в диапазоне нескольких десятков МГц. Часто для этих целей используют защиту, применяемую непосредственно к источнику помехи.

Использование стабилизаторов напряжений оправдано в случаях наличия регулярных провалов напряжений в домашней сети. При стабильно заниженном или завышенном токе лучше пользоваться трансформатором.

Высоким уровнем защиты компьютеров и другой чувствительной электроники обладают бесперебойники. На рисунке 5 показано фото источника бесперебойного питания для защиты компьютера.

Рисунок 5. ИБП

В этих устройствах реализовано несколько защитных функций, но главная из них – снабжение питанием приборов в течение нескольких минут, с последующим корректным их отключением. С целью достижения максимального уровня защиты логично отдать предпочтение бесперебойному блоку питания.

Методы измерения

Можно ли увидеть сетевые искажения?

С помощью приборов можно не только увидеть наличие помех, но и оценить их величину и определить природу появления. Существуют специальные высокоточные приборы для измерения различных отклонений в сетях. Наиболее распространённым из них является обычный осциллограф.

У прибора имеется дисплей (экран), на котором отображается осциллограмма измеряемого тока. Оперируя различными режимами осциллографа можно с высокой точностью определять характер и уровень шумов.

Пример осциллограммы показан на рисунке 6.

Рисунок 6. Осциллограмма сетевого тока

На осциллограмме видно как основной сигнал окружают паразитные токи, которые необходимо отсекать. Анализируя характер искажений можно выбрать способ их подавления. Часто бывает достаточно применить сетевой фильтр для того, чтобы избавиться от типичных помех, влияющих на работу устройств.

Помехи в электросети импульсные защита фильтр

Защита от помех в электросети

Технологический прогресс последних десятилетий внес в жизнь человечества большое количество различных устройств и приспособлений. Сегодня многие люди не представляют возможным своё существование без компьютера, телевизора, холодильника и без различной бытовой техники.

Вся эта техника призвана помочь, а в некоторых случаях облегчить жизнь человека.

Давно известный факт – срок службы любого приспособления определяется качеством электрической сети. Повышение и понижение напряжения, различные помехи и скачки — неблагоприятные факторы, способствующие преждевременному выходу из строя любой техники. Какие существуют основные виды помех в электросети и как обезопасить себя от непредвиденных расходов?

Основные виды помех в электросети

Существует целая масса причин, из-за которых возникают различного рода помехи. В любой сети могут наблюдаться как импульсные, так и высокочастотные помехи.

Первые возникают во время включения и выключения прибора и являются наиболее опасными для бытовой техники. Физически собой они представляют скоротечное повышение амплитуды напряжения.

Резкий перепад напряжения является фатальными для многих микросхем, которыми оснащены современные устройства.

По своему происхождению все помехи можно разделить на два вида: вызванные природными и техногенными явлениями. Например, любая помеха может возникнуть из-за разряда молнии или из-за аварии на электрической подстанции.

Что касается высокочастотных помех, то здесь стоит отметить, что они наблюдаются в сети практически всегда. Полностью избавиться от них не представляется возможным.

Наблюдать ВЧ-помехи можно во время работы холодильника, кофеварки и других приспособлений. Передаются они не только по проводам, но и по эфиру.

Однако большой угрозы они не представляют и на срок службы домашней техники практически не влияют.

Как защитить домашние приборы от помех

На сегодняшний день существует несколько действенных способов по борьбе с различными физическими отклонениями в работе электросети:

  • стабилизатор напряжения;
  • источник бесперебойного питания;
  • сетевые фильтры.

Стабилизатор напряжения позволяет контролировать уровень напряжение в сети и, если произойдет резкий дисбаланс, устройство прекратит подачу электричества к потребителю. Сам стабилизатор подключается между источником напряжения и самим потребителем электроэнергии.

Стабилизатор — эффективный способ по защите бытовых приспособлений. Устройство прекращает подачу электроэнергии к потребителю в случае скачка напряжения в сети и, возобновляет подачу, когда напряжение нормализуется.

Правда такой способ борьбы с помехами не всегда подходит в качестве основного. Например, при работе с компьютером пользователю важно, чтобы все несохраненные текстовые данные не исчезли.

В таком случае лучше всего использовать ИБП – источник бесперебойного питания.

ИБП включает в себя обычный аккумулятор, который продолжает поддерживать компьютер в работоспособном состоянии еще некоторое время после случившихся помех и последующих перепадов напряжения.

Более дешевый способ придать домашней технике устойчивости перед помехами – сетевые фильтры. Они также хорошо справляются со своей задачей и применяют их чаще всего во время подключения крупной бытовой техники: холодильника, стиральной машины.

Как и чем измерить помехи

Измерить помехи в электросети и их прямое воздействие возможно с помощью специальных приборов. Приспособление подключается к источнику, в котором наблюдаются помехи.

При этом важно правильно проводить подготовительные работы, которые подразумевают корректное подключение прибора к сети.

В противном случае возникнет погрешность в показаниях, что усложнить дальнейший порядок действий по борьбе с помехами.

Всю работу можно осуществить, например, с помощью осциллографа. Прибор включается в сеть и на дисплее спустя некоторое время отображаются показатели напряжения и другие характеристики.

Дополнительную информацию по данной теме вы можете почерпнуть из видео ниже:

Соблюдение простых мер предосторожности позволит сохранить в целостности и сохранности домашние устройства.

Для того, чтобы решить имеющеюся проблему с помехами в электрической сети, необходимо индивидуально подходит к каждому случаю.

Однако не стоит затягивать с решением данного вопроса, так как любой непредвиденный скачок напряжения способен моментально вывести из строя незащищенную технику.

Какие электромагнитные помехи действуют на коммутаторы на объектах с жесткой электромагнитной обстановкой

Защита от помех в электросети

  • 17 июня 2019 г. в 12:10
  • 383

Из-за чего в ЛВС могут теряться пакеты? Варианты есть разные: неправильно настроено резервирование, сеть не справляется с нагрузкой или ЛВС «штормит». Но причина не всегда кроется в сетевом уровне.

На стабильность передачи данных в ЛВС влияют не только правильность настройки оборудования и количество передаваемых данных.

Причиной пропадающих пакетов или выведенного из строя коммутатора могут стать электромагнитные помехи: рация, которой воспользовались рядом с сетевым оборудованием, силовой кабель, проложенный рядом, или силовой выключатель, который разомкнул цепь во время короткого замыкания.

Рация, кабель и выключатель — это источники электромагнитных помех. Коммутаторы с улучшенной электромагнитной совместимостью созданы для нормальной работы при воздействии этих помех.

ЭМС: общие положения

Электромагнитные помехи бывают двух видов: индуктивные и кондуктивные.

Индуктивные помехи передаются через электромагнитное поле «по воздуху». Еще эти помехи называют излучаемыми или излученными.

Кондуктивные помехи передаются по проводникам — проводам, земле и т.д.

Индуктивные помехи появляются при воздействии мощного электромагнитного или магнитного поля. Причиной кондуктивных помех могут быть коммутации токовых цепей, удары молнии, импульсы и т.д.

На коммутаторы, как и на все оборудование, могут воздействовать и индуктивные, и кондуктивные помехи.

Давайте рассмотрим разные источники помех на промышленном объекте, и какие именно помехи они создают.

Радиоизлучающие устройства (рации, мобильные телефоны, сварочное оборудование, индуктивные печи и т.д.)

Любое устройство излучает электромагнитное поле. Это электромагнитное поле воздействует на оборудование и индуктивно, и кондуктивно.

Если поле генерируется достаточно сильное, то оно может создать ток в проводнике, который нарушит процесс передачи сигнала. Очень мощные помехи могут привести и к отключению оборудования. Таким образом, проявляется индуктивное воздействие.

Эксплуатирующий персонал и службы безопасности используют мобильные телефоны, рации для связи друг с другом. На объектах работают стационарные радио- и телепередатчики, на подвижных установках устанавливаются Bluetooth и Wi-Fi устройства.

Все эти устройства — мощные генераторы электромагнитного поля. Поэтому для нормальной работы в промышленных условиях коммутаторам необходимо уметь переносить электромагнитные помехи.

Электромагнитная обстановка определяется напряженностью электромагнитного поля.

При испытании коммутатора на устойчивость к индуктивному воздействию электромагнитных полей на коммутатор наводится поле напряженностью 10 В/м. При этом коммутатор должен полноценно функционировать.

Любые проводники внутри коммутатора, а также все кабели, являются пассивными приемными антеннами. Радиоизлучающие устройства могут создавать кондуктивные электромагнитные помехи в полосе частот от 150 Гц до 80 МГц. Электромагнитное поле наводит в этих проводниках напряжения. Эти напряжения в свою очередь вызывают токи, которые и создают помехи в коммутаторе.

Для испытания коммутатора на устойчивость к кондуктивным электромагнитным помехам на порты передачи данных и порты питания подается напряжение. ГОСТ Р 51317.4.6-99 устанавливает величину напряжения 10 В для высокого уровня электромагнитных излучений. При этом коммутатор должен полноценно функционировать.

Ток в силовых кабелях, линиях электропитания, цепях заземления

Ток в силовых кабелях, линиях электропитания, цепях заземления создает магнитное поле промышленной частоты (50 Гц). Воздействие магнитного поля создает ток в замкнутом проводнике, что является помехой.

Магнитное поле промышленной частоты подразделяется на:

  • магнитное поле постоянной и относительно малой напряженности, вызванное токами при нормальных условиях эксплуатации;
  • магнитное поле относительно большой напряженности, вызванное токами при аварийных условиях, действующими кратковременно до момента срабатывания устройств.

При испытаниях коммутаторов на устойчивость воздействия магнитного поля промышленной частоты на него подается поле напряженностью 100 А/м на длительный период и 1000 А/м на период 3 с. При проверке коммутаторы должны полноценно функционировать.

Для сравнения обычная бытовая микроволновая печь создает напряженность магнитного поля до 10 А/м.

Удары молний, аварийные условия в электрических сетях

Удар молнии также вызывает помехи в сетевом оборудовании. Они длятся не долго, но их величина может достигать нескольких тысяч вольт. Такие помехи называются импульсными.

Импульсные помехи могут быть поданы и на порты питания коммутатора, и на порты передачи данных. За счет высоких значений перенапряжения они могут как нарушить функционирование оборудование, так и полностью сжечь его.

Удар молнии — это частный случай импульсных помех. Его можно отнести к микросекундным импульсным помехам большой энергии.

Удар молнии может быть разных типов: удар молнии в наружную цепь напряжения, косвенный удар, удар в грунт.

При ударе молнии в наружную цепь напряжения, помехи возникают из-за протекания большого тока разряда по наружной цепи и цепи заземления.

Косвенным ударом молнии считается разряд молнии между облаками. Во время таких ударов образуются электромагнитные поля. Они индуцируют напряжения или токи в проводниках электрической системы. Это и вызывает возникновение помех.

При ударе молнии в грунт, ток протекает по земле. Он может создать разность потенциалов в системе заземления ТС.

Точно такие же помехи создает коммутация конденсаторных батарей. Такая коммутация является коммутационным переходным процессом. Все коммутационные переходные процессы вызывают микросекундные импульсные помехи большой энергии.

Быстрые изменения напряжения или тока при срабатывании защитных устройств могут также приводить к образованию микросекундных импульсных помех во внутренних цепях.

Для проверки коммутатора на устойчивость к импульсным помехам используют специальные испытательные генераторы импульсов, например, UCS 500N5. Данный генератор подает различные по параметрам импульсы на испытуемые порты коммутатора. Параметры импульсов зависят от проводимых тестов. Они могут различаться по форме импульса, выходному сопротивлению, напряжению, времени воздействия.

Во время испытаний на устойчивость к воздействиям микросекундных импульсных помех на порты питания подаются импульсы напряжением 2 кВ, на порты данных — 4 кВ. При данной проверке допускается, что функционирование может прерываться, но после исчезновения помехи — самостоятельно восстанавливаться.

Коммутации реактивных нагрузок, «дребезг» контактов реле, коммутация при выпрямлении переменного тока

В электрической системе могут возникать различные коммутационные процессы: прерывания индуктивных нагрузок, размыкание контактов реле и т.д.

Такие коммутационные процессы также создают импульсные помехи. Их длительность — от одной наносекунды до одной микросекунды. Такие импульсные помехи называются наносекундные импульсные помехи.

Для проведения испытаний на коммутаторы подаются пачки импульсов наносекундной длительности. Импульсы подаются на порты питания и на порты передачи данных.

На порты питания подаются импульсы напряжением 2 кВ, а на порты данных — 4 кВ.

Во время испытаний на воздействие наносекундных импульсных помех коммутаторы должны полноценно функционировать.

Наводки от промышленного электронного оборудования, фильтров и кабелей

При установке коммутатора вблизи силовых распределительных систем или силового электронного оборудования в них могут наводиться несимметричные напряжения. Такие наводки называются кондуктивными электромагнитными помехами.

Основными источниками кондуктивных помех являются:

  • силовые распределительные системы, в том числе постоянного тока и частотой 50 Гц;
  • силовое электронное оборудование.

В зависимости от источника помехи подразделяют на два вида:

  • постоянное напряжение и напряжение частотой 50 Гц. Короткие замыкания и другие нарушения работы в распределительных системах генерируют помехи на основной частоте;
  • напряжения в полосе частот от 15 Гц до 150 кГц. Такие помехи обычно генерируются силовыми электронными установками.

Для испытания коммутаторов на порты питания и передачи данных подается действующее напряжение 30 В постоянно и действующее напряжение 300 В в течении 1 с. Эти значения напряжения соответствуют наивысшей степени жесткости испытаний ГОСТ.

Оборудование должно выдерживать подобные воздействия, если оно устанавливается в условиях жесткой электромагнитной обстановки. Она характеризуется:

  • испытуемые устройства будут подключаться к низковольтным электрическим сетям и линиям среднего напряжения;
  • устройства будут подключаться к системе заземления высоковольтного оборудования;
  • используются силовые преобразователи, инжектирующие значительные токи в систему заземления.

Подобные условиях можно встретить на станциях или подстанциях.

Выпрямление напряжения переменного тока при заряде батарей

После выпрямления напряжение на выходе всегда пульсирует. То есть значения напряжения случайно или периодически меняется.

Если коммутаторы питаются от напряжения постоянного тока, то большие пульсации напряжения могут нарушить работу устройств.

Как правило, все современные системы используют специальные сглаживающие фильтры и уровень пульсаций не велик. Но ситуация меняется при установке батарей в системе электропитания. При зарядке батарей величина пульсаций увеличивается.

Поэтому также необходимо учитывать возможность появления подобных помех.

Заключение

Коммутаторы с улучшенной электромагнитной совместимостью позволяют передавать данные в условиях жесткой электромагнитной обстановки. Они могут функционировать без перебоев при воздействии следующих помех:

  • радиочастотные электромагнитные поля;
  • магнитные поля промышленной частоты;
  • наносекундные импульсные помехи;
  • микросекундные импульсные помехи большой энергии;
  • кондуктивные помехи, наведенные радиочастотным электромагнитным полем;
  • кондуктивные помехи в полосе частот от 0 до 150 кГц;
  • пульсации напряжения электропитания постоянного тока.

Сетевой фильтр: что это такое, зачем он нужен, и как выбрать?

Защита от помех в электросети

Для чего нужен сетевой фильтр?

Сегодня практически в каждой квартире есть дорогостоящая техника, которая в буквальном смысле этого слова, напичкана электроникой. Вся эта электроника очень чувствительна к перепадам напряжения, которые человек может попросту не замечать.

Холодильник, и телевизор, микроволновая печь с компьютером, все данные электроприборы очень плохо реагирует на перепады напряжения и могут выйти из строя вследствие этого. Чтобы предотвратить пагубное воздействие скачков напряжения, используется сетевой фильтр.

Конструкция сетевого фильтра достаточно проста, а само устройство позволяет сглаживать скачки напряжения и даже поглощать искажения частоты электрического тока. В случае короткого замыкания или серьезного перепада напряжения, сетевой фильтр и вовсе, способен на автоматическое отключение приборов от электросети.

В данной статье строительного журнала samastroyka.ru будет рассказано о том, для чего нужен сетевой фильтр, а так же, как его правильно выбрать исходя из различных характеристик.

Что такое сетевой фильтр

Сетевой фильтр представляет собой устройство для сглаживания импульсных и высокочастотных помех в электросети. Подобного рода помехи негативным образом сказываются на работе бытовой техники и способны вывести её из строя.

Помимо распространенного мнения, сетевой фильтр — это не просто дорогой удлинитель. Внутри него имеется сложная начинка из конденсаторов, варисторов, симметричных дросселей и предохранителей, которые в общей схеме способны защитить электроприборы, как по ограничению электропитания, так и от его перепадов.

Время срабатывания сетевого фильтра является одним из самых важных параметров устройства. Качественный сетевой фильтр способен мгновенно отреагировать даже при ударе молнии. Более простые модели сетевых фильтров работают по принципу «предохранителя», который перегорает в случае серьезного скачка напряжения.

Устройство сетевого фильтра

На вид сетевой фильтр представляется обычным удлинителем с массивной колодкой для подключения различного рода электроприборов. Однако это не так. Внутри сетевого фильтра располагается встроенная схема, основная задача которой сглаживать скачки напряжения и искажения частот электрического тока.

В случае более серьезных помех, в конструкции сетевого фильтра имеется плавкий предохранитель, который даёт возможность безболезненно отключить электроприборы от сети 220 Вольт. Дорогие модели сетевых фильтров — это сложные электронные устройства, способные очень быстро рассчитывать параметры входного напряжения и своевременно реагировать на его отклонения от требуемых норм.

Как было сказано ранее, устройство сетевого фильтра снабжено конденсаторами (для сглаживания помех), индукторами с сердечником (для выравнивания напряжения), термопредохранителем (как основная защита от перенапряжений). Следует заметить, что качественная и надежная работа сетевого фильтра невозможна без заземления. Использование устройства без предварительного заземления в доме, резко снижает его эффективность.

Для чего нужен сетевой фильтр?

Сетевой фильтр нужен для обеспечения надлежащей защиты бытовой технике. К такой технике относится холодильник, телевизор, компьютер, и другие приборы, подключённые к домашней электросети 220 Вольт.

Многие люди путают, и думают, что сетевой фильтр и стабилизатор напряжения, это одно и то же. К сожалению, это не так, и сетевой фильтр не способен существенно повышать или понижать входное напряжение в электросети, как с этим умело справляется стабилизатор. Простыми словами, если у вас дома пониженное напряжение, скажем 170 Вольт, то сетевой фильтр в данном случае никак не поможет.

Основная функция сетевого фильтра это защита электроприборов от скачков напряжения и помех.

Кроме того, сетевой фильтр может:

  1. Обеспечить кратковременную защиту электропотребителей от импульсов напряжения. Подобные импульсы возникают при ударе молнии, например, или из-за неправильной работы системы заземления.
  2. Защитить электроприборы от электромагнитных или радиочастотных помех, вследствие работы вблизи радиостанции или других бытовых приборов.
  3. Автоматически выключить электроприборы от сети в случае КЗ (короткого замыкания) или большого скачка напряжения.
  4. Защитить бытовую технику от негативного воздействия всплесков напряжения.

Чем качественнее будет выполнен сетевой фильтр, тем лучше он будет справляться с поставленной задачей по устранению помех в электросети.

Но, как было сказано ранее, обязательным условием к этому, является подключение сетевого фильтра к заземлённой розетке.

Какие бывают сетевые фильтры

В зависимости от уровня установленной защиты, на сегодняшнее время бывают следующие виды сетевых фильтров:

  1. Базовые модели — представляют собой простейшие устройства с предохранителем и другими, недорогими компонентами на борту. Простой сетевой фильтр способен защитить бытовую технику от скачков напряжения и короткого замыкания.
  2. Продвинутые модели — улучшенный вариант сетевого фильтра с возможностью сглаживания помех в электросети. Подобные модели сетевых фильтров среднего класса отлично подходят для большинства бытовой техники установленной в доме.
  3. Профессиональные модели — дорогостоящие сетевые фильтры, которые используются преимущественно для защиты сверхчувствительной техники к перепадам напряжения (например, для домашних кинотеатров).

Чтобы правильно выбрать сетевой фильтр, следует обращать внимание на то, какая именно бытовая техника к нему будет подключена.

Как выбрать сетевой фильтр

Сетевой фильтр имеет немало параметров, на которые важно обращать собственное внимание при выборе. Одним из таких параметров, является мощность сетевого фильтра, чем она выше, тем больше к устройству можно будет подключить электропотребителей.

Для подбора оптимальной мощности сетевого фильтра, следует сложить мощность всех электроприборов, которые к нему будут в дальнейшем подключены, и добавить к полученному значению, не менее 20% запаса.

Вторым важнейшим параметром при выборе сетевого фильтра, является максимальный ток нагрузки. Данная характеристика сетевого фильтра указывается в (А) амперах, а для того, чтобы её правильно определить, следует также учитывать параметры подключаемых к сетевому фильтру электроприборов.

Например, электроприбор мощностью в 2,2 кВт, должен подключаться к сетевому фильтру, с допустимой нагрузкой по току, не менее чем на 10 А. Для правильного определения данной характеристики, также следует суммировать величины тока всех подключаемых бытовых приборов к сетевому фильтру.

Кроме того, не менее важной характеристикой сетевого фильтра является и максимальный ток импульса помех, на которые он рассчитан. Лучше отдавать предпочтение таким моделям сетевых фильтров, которые рассчитаны на 3500-10000 А. Данный параметр, очень важен для надежной защиты электроприборов от различного рода помех в электросети.

Чем выше будет степень подавления высокочастотных помех сетевым фильтром, тем лучше и надежнее будет защита. Данный параметр указывается в ДБ, и его можно найти в паспорте к устройству. При этом не менее важно обратить внимание и на такую характеристику, как «энергия скачка», чем она будет выше, тем лучше.

Характеристики сетевого фильтра

К другим характеристикам сетевого фильтра, также относятся:

  • Наличие грозозащиты;
  • Предустановленный датчик перегрева (возможность автоматического отключения сетевого фильтра в случае перегрузок);
  • Наличие в сетевом фильтре телефонного разъёма и портов USB, также существенно расширяет функции использования данного устройства;
  • Возможность подключения по Wi-Fi;
  • Индикатор нагрузки и включения.

Чтобы выбрать качественный сетевой фильтр важно учитывать множество параметров. Помните, что залог бесперебойной и долгой работы бытовой техники зависит, прежде всего, от качества напряжения. И хотя сетевой фильтр не способен поднять или понизить напряжения, по принципу стабилизатора, он является надежной защитой в работе электроприборов.

(2 5,00 из 5)
Загрузка…

Схемы сетевого фильтра 220 вольт для потребителей двухпроводной и трехпроводной сети

Защита от помех в электросети

Домашнему мастеру важно понимать, как работают схемы сетевого фильтра и на основе этих знаний выбрать оптимальную конструкцию под свои задачи. Актуальность этого вопроса возникла буквально в последнее десятилетие.

За это время в наших квартирах появилось множество бытовых приборов с импульсными блоками питания. Это не только компьютерные устройства, но и микроволновки, светодиодные и энергосберегающие лампы, другая техника с электронным управлением.

Все это генерирует высокочастотные импульсы помех в сеть, хотя производители стараются их ограничить. У бюджетных моделей такая функция осуществляется не полностью и представляет опасность для всех потребителей.

Зачем нужен сетевой фильтр: краткое пояснение

Само название этой электронной схемы объясняет ее назначение. Слово «фильтр» указывает на отсеивание вредных помех, а «сетевой» — определяет их источник.

Другими словами, весь электрический мусор, поступающий из сети питания, отсеивается на входе нашего устройства и не влияет на качество работы бытового прибора. Основной же сигнал сети 220 вольт с частотой 50 герц беспрепятственно проходит через фильтр.

Электромагнитные помехи в сети появляются спонтанно, предугадать их появление невозможно. Даже простое включение лампы накаливания формирует начальный бросок тока, создающий зону переходных процессов.

Подключение электродвигателей холодильника, стиральной или посудомоечной машины связано с изменением индуктивного сопротивления. Ток такого включения может превышать в десятки и более раз номинальную величину нагрузки.

При этом в сети создается значительная «просадка» напряжения. А далее следует его всплеск, формирующий высоковольтные помехи.

Эти процессы протекают кратковременно. Во времена пользования аналоговой бытовой техникой они особого вреда не причиняли, а в аудио и видео аппаратуру встраивали простейшие фильтры, отлично выполняющие свои функции.

Они надежно сглаживали все эти быстрые провалы и пики напряжения своей конструкцией, предотвращая их попадание к чувствительной электронной схеме.

Важно понимать, что фильтр работает исключительно с кратковременными провалами и пиками входного сигнала. Если же подобный процесс немного затянется, то здесь нужно другое устройство — стабилизатор напряжения.

Какой вред наносят электромагнитные помехи

  1. Напряжение кратковременных импульсов накладывается на основной сигнал питания сети 220. При этом в точке амплитуды может возникнуть перенапряжение, способное прожечь рабочий слой изоляции или повредить электронный компонент.
  2. Проникающие внутрь слаботочных цепей посторонние сигналы искажают работу звукозаписывающих или звуковоспроизводящих устройств, видеотехники, телеприемников, дорогой цифровой аппаратуры.
  3. Специальная техника позволяет через электромагнитные шумы, передающиеся по нулевому проводнику, проложенному вне квартиры, получать доступ к конфиденциальной информации.

Чтобы надежно бороться с помехами необходимо знать особенности своей бытовой сети.

2 варианта подключения бытовой проводки, влияющие на работу сетевого фильтра

В наших квартирах существует 2 типа заземления электрической схемы:

  1. двухпроводная, выполненная по системе TN-C с проводниками фазы и рабочего нуля;
  2. трехпроводная (TN-S, TN-C-S. TT), дополненная РЕ-проводником или по-простому — землей.

Под них разрабатывается индивидуальная схема подавления посторонних импульсов, обеспечивающая качество работы фильтра.

В двухпроводной схеме опасность создает дифференциальный сигнал напряжения помехи, который идет только через провода фазы и нуля. Другого пути замкнутой цепи для прохождения постороннего тока высокой частоты здесь просто нет.

Для трехпроводной схемы добавляется еще синфазное напряжение помех. Оно проникает через земляной проводник и цепочку фазы либо нуля.

По этим причинам конструкции фильтров для двухпроводной и трехпроводной сети питания отличаются. Использовать их необходимо по назначению, а путать или произвольно подключать не рекомендуется.

Устройство, фильтрующее только дифференциальное напряжение помехи, не станет бороться с синфазными составляющими.

Фильтрация же посторонних в/ч токов, поступающих из двухпроводной сети, устройствами с защитой от синфазных сигналов происходит лучше, но требует их корректировки.

Когда удлинитель типа «Пилот» с контактом земли подключают в двухпроводную сеть, то он объединяет все корпуса периферии (системный блок, монитор, принтер…). В итоге через мощный земляной провод постоянно выравниваются потенциалы, уменьшается их переток по слаботочным цепям интерфейсного проводника.

Однако здесь не все так просто. Для фильтрации синфазных помех конденсаторами создается искусственная средняя точка, которая подключена в трехпроводной схеме РЕ проводником на контур земли.

По этой цепочке снимается создаваемый потенциал порядка ста вольт, образующийся на корпусах подключенного оборудования. У двухпроводной схемы магистрали отвода этого потенциала нет.

Человек, оказавшийся случайно между таким корпусом и землей, получает непередаваемые ощущения прохождения тока сквозь свое тело.

Доступ к системному блоку компьютера, подключенному через схему Pilot к двухпроводной сети необходимо ограничивать. Поэтому его помещают под компьютерный стол в отсек с хорошей вентиляцией, а в нерабочем положении отключают полностью, исключая функцию «спящий» режим.

Основные эксплуатационные характеристики фильтров, которые важно знать

Борьба с электромагнитными помехами из сети выполняется разными способами. Популярными являются экранизация и использование электронных компонентов.

Какой корпус эффективнее борется с помехами

Отличительной чертой качественных изделий является закрытый металлический экран, исключающий прохождение и наводку посторонних электромагнитных сигналов. Его подключают на контур заземления.

В советское время на нем указывали схему внутренних соединений и технические характеристики изделия.

Такой корпус может изготавливаться общим для всего устройства, как делается у микроволновки или системного блока компьютера.

Многочисленные современные модули, выпускаемые для фильтрации помех из бытовой сети, имеют обычный пластиковый кожух.

Они лишены возможности защиты от внешних наводок и посторонних излучений.

К тому же часто маркетологи называют обычные удлинители сетевым фильтром, что не совсем правильно. При этом используется их внешнее сходство.

Конструктивные особенности и электрические характеристики, улучшающие условия фильтрации

Наличие выключателя

Маркетологи обращают на него внимание, показывая небольшие удобства в пользовании. Его же ставят на обычных удлинителях.

Однако на этом его роль и заканчивается. Он просто позволяет отключать или подавать питание потребителям без выдергивания вилки из розетки. Эта функция бывает полезна, когда розеточный блок закрыт мебелью, а доступ к нему затруднен.

Допустимый ток нагрузки

Рекомендую обращать пристальное внимание на электрические характеристики, заявленные производителем. Их необходимо обязательно соблюдать.

Ток нагрузки, например, 10 ампер, приведенный на корпусе, составляет максимальное потребление всех подключенных устройств. Превышать его нельзя, ибо внутренняя схема перегреется, возникнут повреждения изоляции.

Здесь важно учитывать, что в такой закрытой конструкции толщина многожильного провода из меди не превышает 1 мм квадратный.

Таким же сечением выполнены дроссели, выполняющие роль индуктивного сопротивления.

При подключении к розеткам фильтра потребителей необходимо рассчитывать общий ток нагрузки. Довольно часто возникает ситуация, что включать параллельно с работающим компьютером пылесос или чайник недопустимо.

В руки отдельных пользователей могут попасть фильтры, выпущенные в странах с напряжением 100 или 110 вольт (например, США, Япония). У них другие контактные разъемы.

Но их замена на наш стандарт не позволит использовать такие устройства в нашей проводке. Всю внутреннюю схему необходимо переделывать, а это затратнее, чем приобрести новый блок.

Основные электронные компоненты внутренней схемы

Защита варисторами

Уже в самых дешевых конструкциях используется один варистор. Он стоит на входе между потенциалами фазы и нуля. При нормальном напряжении сети он имеет очень высокое электрическое сопротивление и ничем не мешает работе схеме.

Когда же из сети приходит остаточный импульс перенапряжения, не до конца погашенный устройствами УЗИП, то внутреннее сопротивление варистора резко снижается.

За счет этого через него по закону Ома начинает протекать большой ток, преобразующийся в тепловую энергию, а в схему поступает только допустимый уровень напряжения.

Для трехпроводной проводки используются три варистора. Они включаются для устранения дифференциальных и синфазных помех напряжения.

Индуктивности и конденсаторы в высокочастотной схеме

В конструкции в/ч фильтра используется зависимость емкостного и индуктивного сопротивления от частоты сигнала.

Обычные 50 герц легко проходят через индуктивность. Для помехи же высокой частоты здесь создается большое сопротивление. Поэтому обмотки катушек включают последовательно с проводниками. Их делают таким же сечением, как основной провод.

Конденсаторы же подключают параллельно дифференциальным и синфазным помехам. Емкостное сопротивление имеет обратную зависимость от частоты сигнала. Оно шунтирует высокочастотное напряжение.

Особенности работы ферритового кольца

На концах кабеля в нескольких сантиметрах от разъема полезно разместить ферритовый фильтр, как делается на блоке питания ноутбука.

Такой пассивный элемент в виде цельного или составного цилиндрика подавляет проходящие по кабелю в/ч помехи своим индуктивным сопротивлением.

При этом, в зависимости от состава материала и марки ферритового кольца происходит:

  • отражение части высокочастотной помехи индуктивностью обратно в сеть;
  • или частичное поглощение в/ч волны материалом феррита (более эффективно);
  • либо совмещение обеих функций.

Качество подавления помех ферритом можно увеличить. Достаточно пропустить кабель несколько раз вокруг его кольца. Однако не всегда это удается выполнить на практике.

Следует учитывать, что на многожильных проводах слаботочных цепей цифровой передачи данных или аудио-, видеосигналов ферриты, поглощающие помехи, не используют. Они работают как синфазный трансформатор, пропускающий аналогичные сигналы.

2 простые схемы для повторения своими руками в двухпроводной сети

Основное преимущество этих конструкций состоит в том, что они занимают мало места. Все компоненты можно встроить внутрь корпуса обычного заводского удлинителя.

Схема LC-фильтра

Вначале показываю схему попроще, обеспечивающую вполне приемлемые результаты.

Токовый ключ SC обеспечивает защиту подключенных потребителей от перегрузок и токов коротких замыканий.

Высокоомный резистор на 1 мегаом практически никак не влияет на прохождение сигналов. Его роль — разряд конденсатора C при выключении питания для повышения безопасной эксплуатации.

Схема RLC-фильтра

Предыдущую конструкцию можно доработать добавкой низкоомных резисторов и изменением характеристик электронных компонентов.

Номиналы конденсаторов показаны на схемах. Их изоляция обкладок должна выдерживать рабочее напряжение сети, увеличенное импульсом помехи. Подбирайте их минимум на 300 вольт, а лучше — больше.

Обе схемы гасят входящие высокочастотные помехи индуктивными сопротивлениями дросселей и емкостными — конденсаторов. Ликвидация высоковольтных импульсов возложена на варистор.

Промышленные и самодельные фильтры для трехпроводной системы питания

Среди серийно выпускаемых изделий имеются довольно полезные технические решения, на которые домашнему мастеру стоит обратить внимание.

Краткий обзор полезных функций заводских моделей

Одной из популярных разработок, широко представленной в торговле, считается серия фильтров Pilot разных конструкций.

Принципиальная электрическая схема сетевого фильтра Пилот показана на картинке для облегчения понимания его возможностей.

Остановлюсь на задачах, которые призван решать Pilot XPro, специально созданный для комфортной работы, продления ресурса подключенных потребителей и снижения расхода электричества. Это:

  • защита варисторами от импульсных перенапряжений;
  • предотвращение действия высокочастотных помех индуктивно-емкостными сопротивлениями;
  • управление электропитанием за счет введения функции Master Control;
  • защита от перенапряжений, связанных с обрывом нуля;
  • плавное отключение и включение оборудования под нагрузку функцией Zero Start за счет исключения бросков тока встроенной схемой;
  • автоматика включения потребителей после устранения аварийного пропадания питания;
  • два уровня защиты от токовых перегрузок или коротких замыканий за счет плавкого предохранителя и биметаллического расцепителя;
  • индикация подключения к сети и уровня напряжения питания;
  • контроль температуры и автоматическое отключение при перегреве.

Функция Master Control определяет одну розетку основной (как master-розетка). На нее подключают основной потребитель мощностью более 50ватт, например, системный блок компьютера.

При его включении автоматика одновременно запитывает три других розетки с периферийным оборудованием. Она же отключает их при снятии питания с основного блока.

На корпусе имеются розетки, не управляемые микропроцессорной автоматикой. Их используют для освещения, телефона, другого оборудования

Более подробные сведения об этом оборудовании можете узнать в коротком видеоролике владельца ZIS Company.

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.