Сетевые фильтры pilot, apc, sven optima base и belkin своими руками. Сетевые фильтры pilot, apc, sven optima base и belkin своими руками Дроссель фильтра питания своими руками

Данное устройство предназначено для защиты холодильников и другой электроаппаратуры от всплесков напряжения сети. Оно также снижает уровень сетевых помех, создаваемых холодильными агрегатами при включении и выключении. Принципиальная схема сетевого фильтра представлена на рисунке, который вы видите ниже:

Напряжение сети (220 B) через плавкий предохранитель FU1 поступает на LС-фильтр С1-L1-C2-RU1. Конденсаторы с дросселем подавляют в широком диапазоне частот импульсные помехи, как поступающие из сети к нагрузке, так и создаваемые самой нагрузкой. Последние могут вызвать сбои в работе электронного оборудования. Варистор RU1 гасит высоковольтные выбросы в сети питания которые могут привести к пробою изоляции обмоток электродвигателя холодильного агрегата. Если длительность высоковольтного импульса не превышает единиц миллисекунд, варистор способен погасить его без собственного повреждения. При более длительных повышениях напряжения, например, когда из-за аварии напряжение сети повышается до 320...450 B, варистор пробивается, что приводит к перегоранию предохранителя FU1, в ре-зультате фильтр и нагрузка обесточиваются. Примененный варистор открывается при амплитуде напряжения около 430 B, что соответствует действующему значению напряжения сети около 300 B. Собственная емкость такого варистора - около 900 пФ.

При напряжении сети более 260...270 B (но менее 300...320 B) возможен нагрев варистора без его повреждения. Сверх яркий светодиод синего цвета HL1 сигнализирует o наличии напряжения и исправности фильтра, резистор R1 разряжает конденсаторы С1, C2 при отключении фильтра от сети. Диод VD2 защищает светодиод от пробоя обратным напряжением, что нередко случается co cветодиодами синего и белого цвета при питании переменным напряжением даже при наличии выпрямительного диода VD1. Устройство собрано в корпусе размерами 110х58х48 мм. Все сильноточные цепи выполнены проводом сечением не менее 0,75 мм2. Дроссель L1 содержит 20 витков, намотанных проводом ПЭВ-2 0,82 мм в один ряд на ферритовом кольце размерами 24х14х10 мм. Кольцо использовано от фильтра выходных напряжений компьютерного блока питания. Можно применить любой другой дроссель аналогичной конструкции индуктивностью 30...500 мкГн с сопротивлением обмотки постоянному току не более 100 мОм. Например, намотать его на кольце раз мерами К28х16х6 из феррита 2000НН. Между началом и концом обмотки необходимо оставить зазор около 5 мм. Конденсаторы применены импортные, рассчитанные на рабочее напряжение 275 B (переменного тока). Вместо таких конденсаторов можно применить отечественные, типов К73-17, К73-24, на рабочее напряжение 630 B. Резисторы - МЛТ, ОМЛТ, 02-23, 02-33. Диод КД209А можно заменить любым из серии КД209 или импортным 1N4004, 1 N4005, 1 N4006. Вместо диода 1N914 можно применить 1N4148 или любой из серий КД512, КД521, КД522. Светодиод подойдет любой общего применения, желательно c повышенной светоотдачей, например, из серий КИПД40, L-1513. Варистор FNR-20К431 можно заменить на любой, имеющий в маркировке символы "20К431" или "20N471" (20-это диаметр варистора в миллиметрах, 431 - напряжение срабатывания варистора - 430 B).

Поскольку конструкция предназначена для непрерывной круглосуточной работы, применять менее мощные варисторы (меньшего диаметра) нежелательно. Варистор лучше всего смонтировать так, чтобы его при необходимости можно было заменить, не вынимая монтажную плату из корпуса. Корпус варистора желательно неплотно обернуть тонкой асбестовой бумагой или стеклотканью (без пропитки смолой). Предохранитель FU1 - любой плавкий на рабочее напряжение 250 B и ток 6...8 A. Современные холодильники во время работы компрессора потребляют от сети ток не более 1...2 A, но предохранитель, рассчитанный на значительно больший ток, необходим по той причине, что в момент включения компрессора (примерно в течение 1 c) потребляемый ток в несколько раз больше.

Электронное или электротехническое устройство является электромагнитно совместимым, если оно не излучает помехи, которые могут помешать работе других устройств поблизости, и в то же время они должны быть устойчивы к помехам, излучаемым соседними приборами. Один из путей, по которому могут проникать помехи, – это электрическая сеть. Для уменьшения дифференциальных и общих токовых разрядов, способных проникать к устройству от сети, используются сетевые фильтры.

Принцип работы сетевого фильтра

В качестве питающего в сети служит напряжение переменного тока, изменяющегося по синусоидальному закону. Но правильная форма сигнала искажается под влиянием пусковых токов, импульсных преобразователей. Появляется гармоническая составляющая. В результате сигнал синусоиды складывается из наложенных на нее сигналов другой частоты. На него могут влиять также фазные перекосы, переходные процессы от подсадок напряжения и всплесков тока.

Такие помехи могут спровоцировать выход из строя чувствительных компонентов электронных схем, помешать приему сигнала.

Сетевые фильтры устанавливаются между электросетью и нагрузкой и построены из правильно подключенных пассивных элементов-катушек и конденсаторов.

1. Индуктивное сопротивление X (L) = 2 πf x L. Следовательно, высокочастотный сигнал не пропускается;
2. Емкостное сопротивление X (L) = 1/2 πf x C. Подобрав соответствующую емкость, можно отсекать нежелательные частоты. На высоких частотах конденсатор практически накоротко замыкает цепь и не пускает такой сигнал к нагрузке.

Важно! Выход схемы измеряется через конденсатор. При низкой частоте он будет высоким, а при высокой – наоборот.

Активное сопротивление в схеме нужно для разряда конденсатора, когда напряжение отключается.

Устройство простого сетевого фильтра

Сетевые фильтры доступны в различных исполнениях. Одни из них фильтры, готовые к установке на печатной плате. Они сконструированы таким образом, чтобы занимать как можно меньше места. Эти фильтры, обычно в одноступенчатой конфигурации, помещаются в компактный корпус, и их максимальная мощность ограничена.

В продаже есть сетевые фильтры, представляющие собой удлинители с рядом розеток. В дорогих устройствах имеются:

1. LC-фильтр. «Ноль» и «фаза» 220в подключаются к двум дросселям, индуктивностью от 50-ти до 200 мкГн, между которыми подсоединены конденсаторы, емкостью 0,22-1 мкФ;
2. Варистор. Полупроводниковая деталь, имеющая нелинейную вольт-амперную характеристику. Когда входное напряжение увеличивается, его сопротивление растет;
3. Автоматический выключатель. Если ток резко возрастет, он сработает как предохранитель.

В дешевых сетевых устройствах подобного назначения LC-фильтра нет вообще. Производители ограничиваются только варистором, который не способен защитить от помех, вызванных гармониками.

На некоторых устройствах, к примеру, компьютерных БП, фильтры предустановлены, но далеко не на всех. Недорогие модели, как правило, не оснащают фильтрами из соображений экономии.

Как изготовить сетевой фильтр самостоятельно

Для того чтобы изготовить сетевой фильтр своими руками, можно воспользоваться готовым дешевым фильтром, просто дополнив его схему.

Дополненная схема сетевого фильтра 220 вольт предполагает, что варистор и автоматический выключатель остаются на своих местах, но практически полностью собирается фильтр на RLC-элементах.

1. Дроссели совместно с конденсаторами являются основными элементами фильтрующей схемы. На самом деле не принципиально место установки С2: до контактных компонентов розеток или после, так как их сопротивление крайне низкое и почти не влияет на выходной сигнал. Но в корпусе может оказаться свободное место именно после розеточного ряда. Без второго конденсатора можно обойтись, скорректировав параметры первого;

Важно! Емкость конденсаторов – в диапазоне 0,22-1 мкФ при напряжении 630 В, чтобы обеспечить их стабильную работу, когда помехи приводят к повышению напряжения.

1. Катушки подбираются с незамкнутым ферритовым сердечником. Параметры по току не должны быть менее его нагрузочного значения. Индуктивность – 10 мкГн и выше;
2. Первые два сопротивления включаются перед дросселями для ограничения помех между варистором и конденсаторами. Резкие скачки напряжения до высоких величин подавляются варистором. Их немного, в пример можно привести молниевый разряд. Но другие, не столь значительные скачки сигнала могут немного уменьшаться за счет падения напряжения на резисторах. Выбор сопротивлений осуществляется, исходя из обеспечения баланса;

Важно! С одной стороны, нужно высокое сопротивление для лучшей фильтрации. С другой, это уменьшает выходное напряжение, и увеличиваются теплопотери. Поэтому сопротивления выбираются по подключаемой мощности (чем она больше, тем меньше сопротивление). Допустим, при мощности 500 Вт нужен резистор 0,22 Ом. Мощность сопротивлений должна ограничиваться в 5 Вт.

1. Резистор R3, включаемый для разряда конденсаторов, должен быть не менее 510 кОм и мощностью 0,5 Вт.

Видоизмененная схема

При использовании дросселей с другими параметрами схему сетевого фильтра можно изменить, исключив из нее резисторы. Для этого используются катушки, обладающие высоким показателем индуктивности (200 мкГн). С такими элементами резисторы не понадобятся, так как сами катушки обеспечат хорошую фильтрацию. Конденсатор можно взять на 280 В (похожие установлены в источниках бесперебойного питания).

Сетевой фильтр на основе двухобмоточного дросселя

Следующая схема собирается не на основе готового сетевого фильтра, а отдельно, на печатной плате. Все, что нужно, – это несколько конденсаторов и двухобмоточный дроссель.

Функционирование схемы во многом зависит от качества наматывания катушки, которое требует соблюдения определенных правил:

1. Для сердечника надо выбрать кольцо из феррита марки НМ с магнитной проницаемостью 400-3000 и диаметром около 2 см;
2. Если кольцо неизолированное, то сначала нужно обмотать магнитопровод изолирующей тканью (лакоткань);
3. Намотку вести двумя проводами ПЭВ в один ряд разнонаправленно, избегая наложения витков (всего примерно 7-15 оборотов) Площадь сечения провода зависит от нагрузочной мощности.

Конденсаторы устанавливаются на входе и выходе схемы. Параметр по напряжению – не ниже 400 В.

Согласно схеме, дроссельные обмотки включаются последовательно, и магнитные поля в них взаимно компенсируются. При прохождении высокочастотного сигнала индуктивное сопротивление обмоток возрастает. Конденсаторы выполняют свою функцию, закорачивая помехи.

Печатная плата по возможности располагается в корпусе из металла либо отгораживается тонкой металлической стенкой. Подходящие провода надо сделать как можно более короткими.

При правильной сборке любого сетевого фильтра качество сигнала заметно возрастет.

Видео

Для предотвращения помех от электро - и радиоприборов необходимо снабдить их фильтром для подавления помех от питающей сети, расположенным внутри аппаратуры, что позволяет бороться с помехами в самом их источнике.

Если не удастся отыскать готовый фильтр, его можно сделать самостоятельно. Схема помехоподавляющего фильтра представлена на рисунке ниже:

Фильтр двухкаскадный. Первый каскад выполнен на основе продольного трансформатора (двухобмоточного дросселя) Т1, второй представляет собой высокочастотные дроссели L1 и L2. Обмотки трансформатора Т1 включены последовательно с линейными проводами питающей сети. По этой причине низкочастотные поля частотой 50 Гц в каждой обмотке имеют противоположные направления и взаимно компенсируют друг друга. При воздействии помехи на провода питания, обмотки трансформатора оказываются включенными последовательно, а их индуктивное сопротивление XL растет с увеличением частоты помех: XL = ωL = 2πfL, f - частота помех, L - индуктивность включенных последовательно обмоток трансформатора.

Сопротивление конденсаторов C1, С2, наоборот, уменьшается с ростом частоты (Хс =1/ωС =1/2πfC), следовательно, помехи и резкие скачки «закорачиваются» на входе и выходе фильтра. Такую же функцию выполняют конденсаторы СЗ и С4.

Дроссели LI, L2 представляют еще одно последовательное дополнительное сопротивление для высокочастотных помех, обеспечивая их дальнейшее ослабление. Резисторы R2, R3 уменьшают добротность L1, L2 для устранения резонансных явлений.

Резистор R1 обеспечивает быстрый разряд конденсаторов C1-С4 при отключении сетевого шнура от питающей сети и необходим для безопасного обращения с устройством.

Детали сетевого фильтра размещены на печатной плате, показанной на рисунке ниже:

Печатная плата рассчитана на установку промышленного продольного трансформатора от блоков персональных компьютеров. Можно изготовить трансформатор самостоятельно, выполнив его на ферритовом кольце проницаемостью 1000НН...3000НН диаметром 20...30 мм. Кромки кольца обрабатывают мелкозернистой шкуркой, после чего кольцо обматывают фторопластовой лентой. Обе обмотки наматывают в одном направлении проводом ПЭВ-2 диаметром 0,7 мм и имеют по 10...20 витков. Обмотки размещены строго симметрично на каждой половине кольца, зазор между выводами должен быть не менее 3...4 мм. Дроссели L2 и L3 также промышленного производства, намотаны на ферритовых сердечниках диаметром 3 мм и длиной 15 мм. Каждый дроссель содержит три слоя провода ПЭВ-2 диаметром 0,6 мм, длина намотки 10 мм. Чтобы витки не сползали, дроссель пропитан эпоксидным клеем. Параметры намоточных изделий выбраны из условия максимальной мощности фильтра до 500 Вт. При большей мощности размеры сердечников фильтра и диаметр проводов необходимо увеличить. Придется изменить и размеры печатной платы, однако всегда следует стремиться к компактному размещению элементов фильтра.

В некоторых случаях только самодельный фильтр может спасти положение, сэкономить время и деньги и одновременно улучшить настроение, убрав помехи с экрана телевизора, или приручить, наконец, компьютерную мышку, не желающую передвигаться по экрану монитора из-за помех от сверхмощного блока питания.

Первую кратковременную арию промышленной сети я услышал в детстве, вставив в розетку на 127 вольт абонентский громкоговоритель. Радио с частотой в 50 Гц отпело быстро, извергнув запах трансформаторного масла. Этот опыт я никому не советую повторить. Лучше найдите карманный или переносной приёмник с диапазоном длинных и средних волн и встроенной магнитной антенной. Настройтесь на любую радиостанцию и поднесите приёмник к включённой энергосберегающейили светодиодной лампе, прислоните к выключенному, но оставленному в дежурном режиме телевизору, к вставленному с сеть блоку питания выключенного компьютера, к зарядке мобильного телефона и, наконец, просто к сетевым проводам. Вместо радиопередачи услышите шум, треск, свист, рокот, урчание.Теперь промышленная сеть благодаря современным источникам питания потребителей энергии превратилась в источник помех, а сами сетевые провода в передающие антенны этих помех.

Все современные сетевые блоки питания электронных устройств изменились. Теперь редкость отыскать громоздкий понижающий трансформатор, включающий в себя килограммы меди и железа. Компьютерный блок питания сегодня уменьшается на ладони. Такое стало возможно благодаря применению импульсных блоков питания, которые преобразуют напряжение из переменного в постоянное стабилизированное. Составная часть новыхисточников питания представляет собой генераторы импульсов с частотами от 40 кГц до 1 МГц и более. Спектр импульсного сигнала богат высшими гармониками, они то и мешают нормальной работе приёмника, забивая диапазон помехами. Таким образом,экономия энергопотребления, металла, уменьшение веса и габаритов негативно сказывается на показателях сети и она помимо основного синусоидального сигнала с частотой 50 Гц, содержит ещё массу других ненужных сигналов, мешающих работе других устройств.

Первое, что я сделал, когда на экране телевизора появлялись помехи в момент, когда сын в соседней комнате работал на мощном компьютере, это обрезал сетевые провода от его блока питания и сделал самодельную вставку сетевого фильтра. Промышленный сетевой фильтр, укомплектованный розетками (сетевой удлинитель с фильтром), помогал слабо, ибо в нём тоже экономили на меди, феррите и стали. Конечно, в промышленном масштабе я допускаю экономию, но когда это касается меня лично, то тут не до экономии. С меня спросят по полной за плохую картинку на экране телевизора.

Задача сетевого фильтра пропустить частоту 50 Гц и вырезать всё, что выше этой частоты. Такой фильтр имеет название ФНЧ - фильтр нижних частот, именно их он должен пропустить без потерь, подавив все высокочастотные помехи, которые принимает приёмник в СВ, ДВ и КВ диапазонах и которые образуют помехи на экране телевизора. Несмотря на то, что источники питания изменились, не изменились фильтры, их конструкция осталась неизменной на протяжении столетнего периода и ничего нового в самодельной конструкции не будет. Будет только большее количество звеньев самого фильтра, ибо, чем их больше, тем больше подавление помех, и тем лучше фильтр и тем он мне более дорог и вовсе не потому, что имеет какую-то стоимость, а потому, что справляется со своей задачей лучше заводского. Решить задачу подавления помех, всё равно, что вернуться в прошлое.Всё на чём в свое время было сэкономлено, как в металле, так и в размерах придётся вернуть обратно, но не в виде трансформаторов, а в виде фильтров ФНЧ, которые чем-то напоминают трансформатор.

На фото современный сетевой блок питания, а на переднем плане секционный дроссель, который служит для защиты сети от помех этого блока. От двух до четырёх секций проводов намотаны таким образом, что наводящие в них высокочастотные поля взаимно компенсируются, замыкаясь на сердечнике дросселя. Такому устройству даже не нужна экранировка, уже сам замкнутый сердечник дросселя является экраном, концентрируя вокруг себя излучающие поля в виде замкнутых окружностей.

Всё бы ничего, но прогресс не стоит на месте, и уже на следующей плате вы обнаружите материальную экономию, где вместо фильтра помех,место сердечника и катушек занимают две перемычки. Такая рационализация существенно подпортит работу приёмника или телевизора. Только теперь не пытайтесь вскрывать все блоки питания и проверять, стоят ли там дроссели, поглощающие помехи, возможно, такой блок стоит у соседа, но он об этом даже не подозревает.

По выходным на даче существенно рябила картинка при приёме аналогового телевизионного вещания на активную внешнюю антенну. Но это и понятно: работали газонокосилки, поливальные насосы, заряжались ноутбуки и сотовые телефоны. На нижних участках диапазона, начиная с первой программыбольше всего было помех. Спас положение всё тот же сетевой фильтр, установленный в разрыв сетевого провода питания антенного усилителя непосредственно перед блоком питания усилителя. Кстати он же, включенный аналогичным образом, немного улучшит качество приёма эфирного цифрового сигнала («зависаний» или «мозаики» будет меньше при неуверенном приёме).

Зачистить сразу всю сеть от помех - задача трудоёмкая, а вот найти источник помех, заблокировать его дополнительным фильтром или защитить электронное устройство аналогичным фильтром –вполне реально. У любого мастера – ломастера всегда найдётся в кладовке картонная коробка, куда складываются платы от старых компьютеров, телевизоров, всевозможных, вышедших из строя зарядных устройств и платы других электронных блоков. У таких плат можно позаимствовать детали для изготовления самодельного сетевого фильтра. Сам дроссель установлен непосредственно около шнура питания. Конденсаторы с номиналами от 0,01до 0,1 мкФ, с напряжением не менее 400 вольт смело снимайте с плат. Подойдут и конденсаторы меньшего номинала ёмкости, их можно ставить параллельно.

На практике число звеньев фильтров может достигать от 1-го до 3-х. Это 1 – 3 сердечника дросселя. В большей степени это будет зависеть от мощности или тока потребления устройства, по цепи питания которого необходимо поставить фильтр в виде звеньев дросселей с парными намотками. С ростом тока увеличивается сечение провода и меньше витков укладывается в сердечнике, а, следовательно, меньше индуктивность катушки и частота среза будет выше частоты помех.

Так уменьшить излучение мощного компьютера по сети помог трёхзвенный фильтр, а сами сердечники дросселя были соизмеримы по размерам с дросселями аналогичных компьютерных блоков питания. Покупные сетевые фильтры с розетками явно уступали такой конструкции, зато именно самодельная конструкция сдерживала помехи от компьютера, приручив мышку двигаться по экрану, а телевизор в соседней комнате стал работать без искажений.

Сетевой фильтр с розетками. Контрольная закупка.

Фото 6. Надпись на упаковочной коробке.

Мечтая увидеть в изделии ферритовые кольца с намотками и высоковольтные конденсаторы, я был разочарован, так как в глаза бросился один единственный элемент под названием варистор – резистор с нелинейной характеристикой, способный только защитить потребителей от импульсных воздействий напряжений, превышающих максимальное пороговоезначение промышленной сети.

Самодельная конструкция помехозащитного дросселя.

В качестве сердечника можно использовать ферритовое кольцо с проницаемостью400 – 2000 НМ. Самодельная намотка на кольце требует определённых навыков, при напряжении 220 вольт в случае межвиткового замыкания мало не покажется. Намотку удобно сделать двумя параллельными проводами. Она должна быть однорядной, а витки ни в коем случае не должны перекрещиваться, а между проводами необходимо оставлять небольшой зазор или шагво избежание короткого замыкания или пробоя. Провод, выбранного диаметра, должен быть марки ПЭВ – 2. Ферритовый сердечник обматывается лакотканью или другим изолирующим материалом. Такой тип сердечников обычно используется в старых блоках питания компьютеров.

Аналогичным фильтром можно существенно оживить ДВ, СВ и КВ диапазоны старого приемника ретро, работающего с трансформаторным блоком питания. Уровень шума и урчания в этих диапазонах заметно ослабнут. В тоже время пока комфортное звучание на этих диапазонах возможно только на природе, вдали от сетевых проводов, зато с помощью батарейного приёмника, имеющего магнитную встроенную антенну, можно отыскать проводку в стене по характерному урчанию, если включена энергосберегающая лампа и сложные профессиональные приборы уже не нужны. При необходимости таким лампам тоже не помешал бы дополнительный сетевой фильтр.

Помехи радиоприёму от энергосберегающих ламп.

Перед сдачей таких ламп в утиль необходимо экспроприировать из них ферритовый дроссель. Из них можно сделать простой фильтр ФНЧ для другой энергосберегающей или светодиодной лампы.

Приведена принципиальная схема простого сетевого фильтра, который поможет защитить от помех радиоэлектронную аппаратуру с питанием от сети переменного тока.

Фильтр состоит из двух конденсаторов и дросселя. Схема очень простая, но тем не менее ее работоспособность во многом зависит от правильности изготовления дросселя 1-2-3-4.

Рис. 1. Схема простейшего сетевого фильтра для защиты от помех.

Рис. 2. Ферритовые кольца для изготовления дросселя.

Обмотки 1-2, 3-4 дросселя содержат по 15 витков провода МГТФ (провод во фторопластовой изоляции). Можно применить и обычный эмалированный провод диаметром 0,25 - 0,35мм.

Рис. 3. Как намотать дроссель для сетевого фильтра.

Берем ферритовое кольцо кольцо с диаметром примерно 20 мм, мотаем на него две обмотки в разные стороны и в разном направлении до встречи на другой половине кольца. Принцип намотки показан на рисунке 3. Таким образом обмотки получаются намотаны в разную сторону и каждая на своей половинке ферритового кольца.

Конденсаторы в схеме должны быть рассчитаны на напряжение 400В и больше.

Более совершення схема сетевого фильтра представлена на рисунке 2, здесь предполагается что вместе с питанием 220В у нас есть еще провод заземления. Также присутствует включатель S1 и предохранитель F1, которые служат для включения-отключения питания и защиты от перегрузки по току в нагрузке.

Рис. 2. Схема более совершенного самодельного сетевого фильтра.

Дроссель изготавливаем по такому же принципу, как и для схемы на рисунке 1. Диаметр провода для дросселя, а также ток для предохранителя и мощность переключателя нужно выбрать исходя из потребляемой мощности в нагрузке.

Изготовив простой фильтр на основе дросселя и конденсаторов можно значительно снизить количество помех.Если же нужна более хорошая фильтрация то придется обратиться к более сложным схемам фильтров с несколькими звеньями фильтрации.