Сетевые фильтры - Форум от Re][miLL
Re][miLL
Понедельник, 05.12.2016, 21:34
Приветствую Вас Гость | RSS
 
Главная Сетевые фильтры - Форум от Re][miLLРегистрацияВход
[ Новые сообщения · Участники · Правила форума · Поиск · RSS ]
Страница 1 из 11
Форум от Re][miLL » Радио и электроника » Питание конструкций » Сетевые фильтры
Сетевые фильтры
kimsosДата: Пятница, 07.01.2011, 23:27 | Сообщение # 1
Главнокомандующий
Группа: Администраторы
Сообщений: 396
Статус: Offline

Автор: Александр Слободян

Чистое питание или...

Изготовление высококачественного сетевого фильтра.

Статья взята с форума MODDING.RU

В общем начинаю такой несколько своеобразный проектик.

Краткое описание: Высококачественный (правильный - такой какой он должен быть ,что фильтровать помехи и краткоимпульсные скачки напряжения) на шесть выходов:
один силовой выход (2кВт нагрузки) для подключения рессивера - фильтрация варисторами и конденсаторами,
три выхода для подключения различной перефирии (в основном аналоговой) - фильтрация сдвоенными дросселями с обмотками в противофазе, плюс конденсаторы и варисторы,
два выхода с максимальной фильтрацией для подключения цифровых источников (DVD-плейер, HTPC) - двойные дроссельные фильтры с синфазным и противофазным включением.

Все шесть выходов имеют свои цепи фильтрации - т.е. защищены от взаимопроникновения помех. Плюс планирую ввести индикацию напряжения питания и защитное отключение, если напряжение в сети превысит определенный уровень напряжения. При восстановлении нормального напряжения подключение нагрузки будет восстанавливаться автоматически.

Идея сделать такой фильтр пришла после очередной жабы на стоимость высококачественного сетевого фильтра компании "Monster Power". Самый дешевый из фильтров выполненых в корпусах для установки в стойку стоит от 15-16т.р... Неее, не наш это принцип платить такие деньги, когда можно сделать своими руками.. К тому же это не так сложно...

В качестве корпуса, послужит корпус от аудиосуппрессора "Электроника СП-01", вот его внешний вид (это не мой, но мне достался почти в таком же виде, может чуток не такой ободранный):

Вот первоначальный вариант схемы... Обсуждаем ,если что.. Жду идей.... На следущей неделе начну сборку электроники (тогда изменения вводится не будут, так как плата будет разведена)

Детали все из дохлых БП...Реле из парочки дохлых упсов (которые чинить не рентабельно. Единственное варисторы и газоразрядники прикупить придется, так как тут нужны с расчетными параметрами напряжений среза. Ну эти детали копейки стоят... Корпусина есть - так, что мне не дорого обойдется..

Хотя даже и если покупать обмоточный провод, ферритовые кольца для катушек, конденсаторы, варисторы, газоразрядники, розетки и корпус - цена будет нижеи 2-3 т.р. При этом возможности получаемого будут намного лучше, чем продаваемые за эти деньги готовые фильтра.

Начальное распределение местоположения элементов:

Это кучка варисторов и конденсаторов Y2-серии, также видны остатки конденсаторов X2-серии (прямоугольные которые)...

Стоимость компонентов по деньгам:

купил варисторы общее количество 21штука - цена за все 130р70к
шесть реле пиндосовского производства (12 вольт питание, ток на контактную группу16А) - 6 штук - 300рублей.
набор деталей для схемы автоотключения при длительном превышении напряжения - 300руб.

Все... больше затрат на радиодетали не предвидится (остальное имеется в кулацком хозяйстве).

Вчера сидел занимался изготовлением намоточных изделий, те. мотал симметрирующие дроссели-трансформаторы (еще пару домотать осталось). Помучался - обмоточный провод в 2 квадрата - тяжко мотать, к томуже старался по максимуму аккуратно делать.
Также начал предварительную разметку платы под размещение элементов. К выходным домотаю дросселя, сделаю разводку платы и начну монтаж высоковольтной части...

Над розетками пока не задумывался.. Счас платы готовые будут (распаянны), начну корпусом заниматься, вот тогда розетки искать начну подходящие...

Индикация будет: напряжение на входе (на семисегментных красных светодиодных индикаторах, индикация наличия заземления ,индикация правильного подключения входной вилки (чтоб фазный провод был на фазе, а нулевой на нуле), индикация подключения выходов, индикация перенапряжения (когда срабатывает электронная защита от повышенного напряжения).

На эти выходные намотал только дроссели, платой не занимался.. Не до проекта было (занимался ремонтом машины ) - полетел электродвигатель вентилятора радиатора кондиционера, ставил новый. А чтоб его снять и поставить это четверть машины разобрать нада... Я в шоке .

На этой неделе буду платой фильтра заниматься заниматься, травление, сверление и пайка...

Сразу скажу, что бы исключить возражения некоторых о целесообразности: я живу в поселке, электричество к нам идет по воздушной линии. В последнюю грозу у меня пробило (до полного возгарания) трансформатор вольтдобавки стояший на кухне на электроподжиге газовой плиты... Аппаратура и остальное, что питалось через стабилизатор с моторно-латровой регулировкой не пострадало....

После данного случая, решил на аппаратуру, на всякий случай сделать данный фильтр.. Если что ,проще будет варисторы перепаять в фильтре, чем чинить БП аппаратуры.

Наконец-то дело немного продвинулось... Почти полностью расспаяна одна из плат фильтров.... осталось чуток на ней пропаять (4 не установленных еще проходных дросселей (толстый провод в изоляции, проходящий сквозь ферритовое кольцо)...

И можно второй частью заниматься (входные цепи, БП, фильтра мощного выхода... Потом будет автоматика и индикация...

По большому счету между узлами должн быть экран как и в каждом блоке между узлами и проходные конденсаторы.... Ну мне через него радиостанции УКВ не питать.. Так что СВЧ по питанию, наврядтли полезет, от той аппаратуры, что будет... Мне хватит варисторной защиты для импульсов, с автоматическим отключением при достаточно длительном превышении 245В, плюс дросельно- конденсаторная фильтрация. А так все правильно, про экраны......
Но у меня весь блок будет в металлическом корпусе...

А теперь продолжение: полностью готовые силовые платы:

Примерка в корпус:

Расскрываю задумку:

По центру передней панели будет окно 30х275мм закрытое полосой из оргстекла. За данным окном будет полоса пленки с напечатанными инверсно (черный фон) пиктограмами 25х25мм, которые и будут подсвечиваться изнутри светодиодами...

Ну вот пиктограммы и готовы...

Прикрепления: 2095062.jpg(3Kb) · 7923163.jpg(56Kb) · 9479759.jpg(347Kb) · 9316734.jpg(78Kb) · 7834401.jpg(78Kb) · 7621769.jpg(376Kb) · 8094854.jpg(1810Kb) · 1983497.jpg(320Kb) · 8829153.jpg(50Kb)


Лучше вбитый шуруп, чем вкрученный гвоздь...
 
kimsosДата: Пятница, 07.01.2011, 23:33 | Сообщение # 2
Главнокомандующий
Группа: Администраторы
Сообщений: 396
Статус: Offline
Ну вот и долгожданное продолжение: Работа не стояла, работа делалась потихоньку... В передней панели были прорезаны отверстия под переключатели и окно пиктограм. Так как на данной панели было огромное количество отверстий оставшихся от регуляторов супрессора, а заделывать их все - трудоемко и не надежно.. Поэтому сделал накладку из стеклотекстолита.

Получилось вот так примерно:

Вот так будут установлены включатели выходов:

А так будет выглядеть с ручками для установки блока в стойку:

К выходным проведу чистовую шлифовку, прогрунтую, покрашу и займусь основным корпусом...

Прикрепления: 1418646.jpg(29Kb) · 5290028.jpg(4Kb) · 7681015.jpg(4Kb) · 5645183.jpg(3Kb) · 9700420.jpg(4Kb) · 5753954.jpg(4Kb) · 8571349.jpg(3Kb) · 5874866.jpg(5Kb) · 3743123.jpg(4Kb)


Лучше вбитый шуруп, чем вкрученный гвоздь...
 
kimsosДата: Пятница, 07.01.2011, 23:49 | Сообщение # 3
Главнокомандующий
Группа: Администраторы
Сообщений: 396
Статус: Offline
На выходный отшлифовал переднюю панель, загрунтовал, покрасил, поставил переключатели на места. Вклеил орг-стеклянную панель:

Взялся за корпус. Вырезал отверстия под элементы передней панели и отверстие под автомат... Решу вопрос по типу розеток которые буду применять (или устанавливаемые на дин-рейку или стандартные внешней установку), от этого будут зависть остальные мои действия, обработаю края реза с выравниванием и буду красить весь корпус, потом монтаж...

Далее.. Вчера получилась оказия ("окно" на работе днем было) съездить в строительный "КОР", купить розетки...
Долго выбирал среди разных видов, производителей...И... остановился на розетках для внутренней установки изготовленных типа российским производителем "Wessen". По крайней мере внутренняя арматура розеток, по внешнему виду, да и по инжененрному решению оказалась лучше Леграндовских, которые были еще в три раза дороже...

Мне это показалось подозрительным, но сегодня случайно наткнулся на инфу, что данное предприятие было создано совместно с Шнайдер электрик (Германия) и все стало на свои места...

Вырезал отверстия в корпусе под установку розеток. Розетки примерил на места:

Теперь ,чистовое выравнивание, обработка и подготовка корпуса к покраске, потом монтаж основных элементов...

Дело потихоньку движется. Вот набросал схему автоматики:

Не стал городить микроконтроллерные изыски... Все просто и проверенно, на рассыпухе...

Верхняя часть, блок отключения при превышении напряжения... Нижняя часть управление выходами с последовательным включением выходов (чтоб не было резкой просадки по питанию, возникающем если все сразу одновременно включать), (забыл правда выключатели отдельные в цепи питания каждого реле нарисовать)... Время задежки подключения выхода регулируется... Общее время задержки от 0 до 5 минут...

Кто будет повторять схему автовыключателя по превышению напряжения в сети, советую обратить внимание на мощность указанных резисторов ,особенно который 15К (мощность не менее 5 Вт - греется достаточно сильно зараза).

Прикрепления: 8555816.jpg(7Kb) · 8678019.jpg(6Kb) · 6363328.jpg(8Kb) · 9338362.jpg(7Kb) · 4536182.jpg(330Kb) · 3951975.jpg(329Kb) · 1612097.jpg(87Kb)


Лучше вбитый шуруп, чем вкрученный гвоздь...
 
kimsosДата: Пятница, 07.01.2011, 23:52 | Сообщение # 4
Главнокомандующий
Группа: Администраторы
Сообщений: 396
Статус: Offline
Шасси покрашено, розетки зафиксированы на постоянку, сделан ввод питающего кабеля, нанесе6на маркировка на заднюю панель:

Внутренний монтаж (болтается куча проводов, как же без этого):

Прикрепления: 4903067.jpg(8Kb) · 0739181.jpg(7Kb) · 3236004.jpg(6Kb) · 6940344.jpg(7Kb) · 9528582.jpg(12Kb) · 8542723.jpg(12Kb) · 8773567.jpg(13Kb) · 9168096.jpg(13Kb) · 5103520.jpg(13Kb)


Лучше вбитый шуруп, чем вкрученный гвоздь...
 
kimsosДата: Пятница, 07.01.2011, 23:59 | Сообщение # 5
Главнокомандующий
Группа: Администраторы
Сообщений: 396
Статус: Offline
Ну вот опять вырвал немного времени повозиться со своим проектом... Сделан блок индикации и прикреплен к передней панели:

Из стеклотекстолита, спаян короб с перегородками ... Получились ячейки размером с пиктограмму. На дне ячейки установлены сверхяркие светодиоды с углом фокуса 120 градусов. Пиктограммы отпечатаны на тонкой матовой фотобумаге, сверху все закрыто плексом и весь блок вклеен в переднюю панель. А еще забыл... Для улучшения светоотдачи ячейки оклеены изнутри самоклеющейся фольгой.

Ну вот вроде с электроникой покончено.... Основные жгуты проводов от платы индикации ,блока задержки подключения выходов, закрыты крышкой от кабельканала...

Индикация в работе:
1) неправильно воткнута вилка входная, заземление имеется:

2) Правильное подключение с заземлением:

3) Неправильно воткнута вилка, земли нет...

Прикрепления: 7928109.jpg(7Kb) · 0215921.jpg(8Kb) · 9277998.jpg(6Kb) · 4096606.jpg(6Kb) · 7095491.jpg(3Kb) · 7194788.jpg(11Kb) · 8361022.jpg(12Kb) · 0444551.jpg(9Kb) · 3903108.jpg(7Kb) · 1303611.jpg(8Kb)


Лучше вбитый шуруп, чем вкрученный гвоздь...
 
kimsosДата: Суббота, 08.01.2011, 00:06 | Сообщение # 6
Главнокомандующий
Группа: Администраторы
Сообщений: 396
Статус: Offline
Полная идикация в темноте:

Хорошо светится даже изнутри:

Ну вот и готов мой фильтр... Окончательные фотки счас... После новогодних будут фотки в интерьере, в стойке когда стоять будет, (правда если освещение позволит)...

Прикрепления: 7191590.jpg(3Kb) · 0142530.jpg(3Kb) · 4048711.jpg(93Kb) · 2491493.jpg(98Kb) · 9428801.jpg(107Kb) · 1722215.jpg(107Kb) · 7601211.jpg(53Kb) · 7762848.jpg(185Kb) · 7250688.jpg(183Kb)


Лучше вбитый шуруп, чем вкрученный гвоздь...
 
kimsosДата: Вторник, 18.01.2011, 08:26 | Сообщение # 7
Главнокомандующий
Группа: Администраторы
Сообщений: 396
Статус: Offline
Дополнения от автора, выуженные у него в ходе личной беседы.

Конденсаторы Y2 серии: С2-С13 0,047 мкФ (стандартные игреки из БП например KH472N)
Остальные Х2 серия
С1, С20-С25 - 0,47МкФ
Оставшиеся кондеры все по 0,33МкФ

GAS2 по GAS6 - разрядники BHS 2500V
MV5 по MV20 - варисторы диаметр таблетки 20мм (можно 25 и более), напряжение пробоя 470В (Марка и производитель любой)

Реле не помню уже марку.. Кажется что то из JQX .. 12 Вольт. Две пары переключаемых контактов с током 16А на контакт...

Трансформаторы TR1-TR7 имеют обмотки 2*10 витков, провод использовался сечением 2кв.мм. обмоточный с трансформатора инвертора старого УПСа.... В качестве сердечника использованы кольца от симметрирующего трансформатора 350Ватного компьютерного БП.

L1, L2 - ферритовый стержень М2000, обмотка теже 10Витков, тогоже провода

Обмотки всех дросселей для меньшего подзванивания и чтоб лучше держались пропитаны эпоксидным лаком...

И еще чего нет на схеме (упустил), но в реале присутствуют.. С1 и конденсаторы на выходах к розеткам (все которые по 0,47) зашунтированы разрядными резисторами 0,25Вт 470КОм (это чтоб остаточным напряжением от вилки или розеток не щелкнуло Я счастлив

И еще последовательно с каждым варистором добавить по резистору 1Вт 10Ом, для более плавного подавления помех (да и чтоб не так часто выгорали Подмиг )

А то у меня 3 штуки варисторов на стадии настройки выгорели (горели синим пламенем Смеюсь и катаюсь по полу )... И еще совет - надеть на варисторы куски термоусадочной трубки - защитит при сгорании варисторов от их возгорания и разлета осколков керамики...

Конденсаторы обычные одиночные... А которые стоят на заземляющую шину - вот они синие и желтые, между таблетками варисторов:



Вот в двух нижних по схеме фильтрах - небольшие изменения были внесены:





От Re][miLL: Перечертил и перебрал полностью схему Александра, согласно его указаний. Вот вариант фильтра со всеми дополнениями:







Для питания электроники использован отдельный импульсный БП работающий от 110 до 250Вольт с выходной напругой 12 вольт 3А...

Ниже, можно скачать схему в формате Splan 7.0
Прикрепления: 3241855.jpg(17Kb) · 9155385.jpg(28Kb) · 2908286.spl7(170Kb)


Лучше вбитый шуруп, чем вкрученный гвоздь...
 
kimsosДата: Суббота, 05.02.2011, 14:39 | Сообщение # 8
Главнокомандующий
Группа: Администраторы
Сообщений: 396
Статус: Offline

Неплохой сетевой фильтр из дешевого удлинителя

Еще давным-давно я заметил, что когда включается/выключается холодильник на кухне, в колонках стереосистемы звучит неприятный щелчок. Проблема решилась установкой конденсаторов в розетки - с этого началась моя "дружба" с сетевыми фильтрами. В наши дни электрическая сеть 220 вольт сильно загрязнена множеством помех и кратковременных всплесков напряжения, которые проникают из сети и мешают аппаратуре нормально работать. Для борьбы с сетевыми помехами применяются фильтры. Дешевые фильтры на самом деле фильтрами не являются, а дорогие (навроде вполне приличного фильтра "Pilot") - слишком дороги, ведь обычно их требуется несколько штук (у меня дома их штук восемь, включенных постоянно). Поэтому хороший вариант - купить дешевый фильтр и переделать его.

В принципе, для доработки можно использовать и обычный удлинитель, но обычно в удлинителе нет свободного места для тех деталей, которые в него нужно будет вставить. А вот в удлинителе с выключателем (тоже полезная вещь) свободное место есть.

Мне недавно срочно понадобился такой вот фильтр, я купил в ближайшем киоске удлинитель и доработал его. На все (включая приобретение и фотографирование) ушло меньше чем полдня. Вот герой нашего рассказа:

Такие устройства на самом деле сетевым фильтром не являются. Там внутри находится только лишь варистор, ограничивающий кратковременные высоковольтные импульсы, которые иногда присутствуют в сети. Вот и вся его фильтрация. Некоторые устройства (в том числе и мое) имеют токовый размыкатель, который должен по идее размыкаться при протекании большого тока (никогда не проверял, как они работают). В этом случае на корпусе есть кнопочка, которую нужно нажать, чтобы снова замкнуть размыкатель, если он сработал.

Разбираем удлинитель и смотрим что у него внутри:

Число "14", нанесенное синим маркером, ничего не означает - так изначально и было. По нему можно судить, что собирали эту штуку не китайцы - иначе бы был иероглиф! Слева черная фуська - токовый размыкатель, Правее другая черная фуська (к ней подходит много проводов) - выключатель. Между ними варистор, но его плохо видно. На пересечении зеленого и коричневого проводов, голубой диск внизу - это он. Красные провода припаяны (проверьте качество пайки, оно бывает отвратительным!) к длинным металлическим пластинам, которые и являются контактами.

Теперь встраиваем внутрь фильтр, и готово. Вот схемы того, что было, и что будет (выключатель с лампочкой подсветки на схемах не показан):

На исходной схеме: Sc - токовый размыкатель, V1 - варистор типа 471 (числом кодируется максимальное напряжение, а от диаметра зависит максимальная энергия подавляемого импульса; диаметр 6...10 мм - самое то), надписью "Удлинитель" как раз и помечены эти самые контактные пластины.

В доработанном варианте добавляется RLC фильтр. Правда хороший фильтр сделать не удастся - все же мало места, да и для него нужно подбирать детали. Именно так делают "Пилоты" - сначала проектируют схему, а потом под нее уже делают корпус. Но тем не менее, такой вот фильтр, собранный из подручных материалов, работает достаточно хорошо.

Пройдемся по элементам. Катушки L1 и L2 вместе с конденсаторами С1 и С2 образуют LC фильтр. Сопротивление катушек на высоких частотах большое, а вот на низких - маленькое. Поэтому, чтобы и низкочастотные помехи хоть немного подавить, последовательно с катушками включены резисторы R1, R2. Резистор R3 разряжает конденсаторы при отключении от сети, иначе, заряженные конденсаторы могут нехило стукнуть током. Конденсатор С2 включен с другой стороны контактных пластин для того, чтобы создать "распределенную" емкость, чтобы индуктивность и сопротивление пластин не ухудшало фильтрацию. На самом деле, в нашем случае разницы, где включен С2 никак не заметно слишком уж маленькая индуктивность и сопротивление контактных пластин. Но все равно приятно, что мы об этом позаботились! И, кроме того, именно в том конце корпуса есть свободное место, куда можно поставить этот конденсатор.

Иногда возникают споры о размещении резисторов R1 и R2. Как их включать - до варистора, или после, как у меня? На самом деле это зависит от нашей цели. До варистора, резисторы нужно включать, если мы хотим улучшить работу варистора при подавлении кратковременных высоковольтных (до нескольких тысяч вольт) импульсов. Эти импульсы варистор "пропускает через себя", ток через варистор достигает сотен ампер, и практически все напряжение импульса падает на сопротивлении проводов и контактов.

Сопротивление проводов довольно маленькое (это ведь чем лучше сеть, тем меньше сопротивление), и ток очень большой. Поэтому при большом токе на варисторе получается довольно большое напряжение (левый рисунок). Если же на пути тока поставить резисторы R1 и R2, то их сопротивление (совместно 1...2 Ома) заметно больше сопротивления проводов, и ток будет гораздо меньше (но все равно сотня-другая ампер!). А раз ток меньше, то и напряжение на варисторе меньше (правый рисунок).

Казалось бы, правый вариант намного лучше! Не совсем. Дело в том, что эти импульсы кратковременны, и большинство приборов их "не замечает" (они нередки в сети, вы их замечали?). Для чего же варистор? На всякий пожарный случай. Мало ли что. 100 раз импульс не подействует, а на 101-й придет импульс побольше, и спалит блок питания, или еще что. Так вот, если этот кратковременный импульс в 3000 вольт не всегда заметен, есть ли разница, останется от него 300 вольт, или 600? (Внимание! цифры 300 и 600 я взял "от фонаря"! На самом деле все это очень сильно зависит и от конкретной сети, и от конкретного варистора и от конкретного импульса! Но принцип верный!)

Почему же я включил резисторы после варистора? Чтобы максимально отделить от варистора конденсаторы. Конденсатор, включенный параллельно варистору, совсем даже ему не помогает (иногда мешает, иногда - нет). Кроме того, при ограничении варистором вражеских импульсов, образуется куча высокочастотных помех, у которых напряжение хоть и не высокое, но кому они нужны? Включив резисторы после варистора, я минимизировал прохождение помех на выход фильтра - ведь у меня получилось две ступени фильтрации - с высоковольтной гадостью справляется варистор, а с остальной - катушки с конденсаторами, которым резисторы очень даже помогают.

Вывод. Если у вас очень "грязная" сеть, в которую часто включают сварочные аппараты, ставьте резисторы до варистора. Если нет - ставьте их после. Возникает вопрос: а почему бы не включить две пары резисторов - одну до варистора. а другую после варистора? По одной простой причине - резисторы греются. Две пары резисторов увеличивают нагрев вдвое. А там и расплавится что-нибудь, или вообще загорится! А ставить резисторы маленького сопротивления (чтобы меньше грелись) - тоже не выход, они будут хуже работать.

Итак, берем детали

и прикидываем, куда их притулить (о самих деталях - ниже):

Все хорошо влазит, ни с чем не замыкает, можно паять.

Прикрепления: 4146723.jpg(31Kb) · 9337497.jpg(22Kb) · 2038876.gif(9Kb) · 2213083.gif(5Kb) · 6654749.jpg(9Kb) · 5195653.jpg(33Kb) · 6090688.jpg(11Kb) · 3186491.jpg(27Kb) · 7078583.jpg(9Kb)


Лучше вбитый шуруп, чем вкрученный гвоздь...
 
kimsosДата: Суббота, 05.02.2011, 14:48 | Сообщение # 9
Главнокомандующий
Группа: Администраторы
Сообщений: 396
Статус: Offline
Конденсатор С2 (он справа) должен иметь длинные выводы, иначе он не даст поставить на место контактные пластины (хотя длинные выводы ухудшают работу конденсатора). Поэтому его можно и не ставить - будет намного легче собирать все обратно.

Когда все обратно собрали - на вид ничего не изменилось, но начинка уже совсем другая. Чтобы окончательно перекрыть путь помехам, на сетевой провод возле самого удлинителя ставим ферритовую шайбу (удобнее всего разрезную на защелках):

(Это на другом проводе феррит - тот, который я поставил на этот удлинитель точно такой же, просто я забыл сфотографировать, а потом уже было далеко доставать)

Об этом поподробнее. В отличие от нормальной передачи энергии, когда по одному проводу ток приходит в нагрузку, а по другому возвращается обратно в источник, высокочастотная (ВЧ) помеха может распространяться сразу по двум проводам. Например, при ударе молнии вблизи электрических проводов, в них возникает ток, который идет сразу по обоим проводам в устройство, и, пройдя сквозь него, через емкость между корпусом и землей замыкается на землю.

Т.е. оба сетевых провода для помехи - это как два параллельных прямых провода (или как антенна), а земля - обратный провод. Внутри устройства, ток ВЧ помехи может воздействовать на разные цепи и мешать им жить. Нацепив ферритовое кольцо на сетевой провод, мы увеличиваем его (провода) индуктивность, а значит и сопротивление на высоких частотах. Поэтому ток помехи станет меньше.

Конструкция и детали

Схема очень непривередлива к деталям. Но все же некоторые правила нужно соблюдать. Разберем по порядку.

Варистор. Тип 471. Диаметр 6...10 мм. Это оптимально.

Резисторы R1, R2. Чем их сопротивление больше, тем лучше фильтрация, но больше нагрев и больше потери напряжения. С другой стороны, нагрев и падение напряжения тем больше, чем больше потребляемый ток (и мощность). Поэтому сопротивление резисторов выбираем в зависимости от суммарной мощности, потребляемой всеми теми устройствами, которые будут подключаться к фильтру:

Мощность нагрузки, Вт
до 250
до 380
до 500
Сопротивления R1 и R2, Ом
0,82
0,36
0,22

Если планируется подключать более мощные потребители, то возможно, придется вообще отказаться от резисторов. С другой стороны, зачем делать фильтр, чтобы подключать к нему утюг?!

Резисторы используются мощностью 5 Вт. Можно взять и двухватные, но не стОит - они должны иметь запас по мощности на случай, если вдруг ток окажется больше, чем ожидалось (или помеха проскочит, где ее энергия выделится?..).

Дроссели L1 и L2. Это самый "труднодоставаемые" элементы. Но с другой стороны, поскольку вместе с ними работают резисторы, требования к дросселям снижаются. Требования такие:


  • Ферритовый сердечник. Катушка без сердечника имеет слишком низкую индуктивность (при реальных габаритах), а стальной сердечник плохо работает на ВЧ.
  • Сердечник незамкнут, или с воздушным зазором - иначе сердечник может насытиться, и индуктивность сильно снизится.
  • Максимальный ток катушки (это ток, при котором индуктивность начинает снижаться из-за насыщения сердечника) не меньше, чем ток нагрузки.
  • Индуктивность дросселя не менее 10 мкГн. Чем больше, тем лучше (до 10 мГн).
  • Дроссели не имеют магнитной взаимосвязи.

Конденсаторы С1, С2. Если С2 поставить не удается, то вполне можно ограничиться одним конденсатором. Поскольку они соединены параллельно, то вполне можно рассматривать их как один конденсатор с емкостью, равной сумме емкостей С1 и С2. Требования к конденсатору:

  • Конденсатор пленочный, типа К73-17 или аналогичный (импортные меньше по габаритам).
  • Емкость не меньше 0,22 мкФ. Больше 1 мкФ тоже не нужно.
  • Напряжение 630 вольт. Зачем столько? А это запас, ведь при помехах, напряжение повышается. Да и по правилам напряжение на конденсаторе должно быть меньше максимально допустимого.

Резистор R3. Его мощность 0,5 Вт, хотя на нем выделяется в 10 раз меньше. К этому резистору прикладывается 220 вольт, и он должен иметь довольно большие геометрические размеры (отсюда и 0,5 Вт), чтобы такое напряжение выдерживать. Сопротивление от 510 кОм до 1,5 МОм.

Вот и все. Можно пользоваться, и удачи в борьбе с помехами!

По просьбе читателей, я измерил насколько фильтр подавляет помехи. Это не очень хорошо получилось - высоковольтные импульсы мне дома сгенерировать сложно, и я этого не делал. А вот ВЧ помеху генератор выдал (маленькой амплитуды, но какая разница?). Вот два теста. Они могут быть не совем точными - величина подавления может быть несколько занижена. В качестве нагрузки в фильтр был включен паяльник.

Первый тест - подавление частоты 30 кГц. Эта частота часто используется в импульсных блоках питания (компьютерных, например), и этой частотй "засорена" сеть. Вот осциллограммы напряжения на входе и выходе:

Синий - вход, красный - выход. Масштабы одинаковы. Подавление раз в 8, что очень неплохо для простого фильтра, да еще сделанного из подручных материалов.

Второй тест - действительно высокочастотная помеха частотой 200 кГц:

Здесь выходное напряжение в 100 раз большем масштабе, чем входное. Подавление помехи примерно в 350 раз!!! Так что ВЧ помехи не пройдут.

Новенькое!

В продаже появились неплохие катушки:

Они намотаны довольно толстым проводом на ферритовом сердечнике, по форме напоминающем гантелю. Снаружи надета термоусадочная трубка. У этих катушек довольно большая индуктивность при приличном токе (и несколько типоразмеров - чем больше размер, тем больше произведение индуктивности на максимальный ток). Имея такие катушки, фильтры делать - одно удовольствие. Схема почти такая же, теперь катушки "мощные" и резисторы в цепь гашения помех не нужны:

В принципе, все осталось прежним, но кроме катушек изменился конденсатор. Это специализированный конденсатор, предназначенный доя работы в фильтрах (такие стоЯт в компьютерах и бесперебойниках. И напряжение 280 В, на которое рассчитан конденсатор - это действующее значение переменного тока (об этом говорит знак "280V ~" на корпусе). Такое же, как и 220. Т.е. не нужно делить напряжение, написанное на конденсаторе на корень из 2, чтобы узнать на какое макс. напряжение переменного тока его можно включить. Как раз на 280 вольт. А у нас - 220, запас приличный. Вот что получилось:

Прикрепления: 0651430.jpg(10Kb) · 5260522.jpg(10Kb) · 1051153.gif(5Kb) · 8536967.gif(7Kb) · 6418586.gif(8Kb) · 1761121.jpg(7Kb) · 6797273.gif(3Kb) · 5190503.jpg(32Kb)


Лучше вбитый шуруп, чем вкрученный гвоздь...
 
kimsosДата: Суббота, 05.02.2011, 17:01 | Сообщение # 10
Главнокомандующий
Группа: Администраторы
Сообщений: 396
Статус: Offline

Сетевой фильтр ВЧ помех Lynx EMI36

Автор: Дмитрий Андроников (Lynx Audio), Андрей Попцов (ГК «Платан»), Санкт-Петербург, Июнь 2007 – май 2008.

В ходе эксплуатации большого количества разнообразной звуковой электронной аппаратуры нередко приходилось сталкиваться с ситуацией, когда реальное качество звучания изделий в конкретных условиях уступает таковому, полученному при настройке и тестовой работе. Изучение этого явления позволило сделать вывод о том, что существенное влияние на звуковые свойства аппаратов оказывает качество их электропитания. В первую очередь на качество звучания оказывает спектральная «чистота» сетевого напряжения. К сожалению, на сегодняшний день, электрическая сеть переменного тока сильно «загрязнена» высокочастотными составляющими от большого числа импульсных источников питания, тиристорных ФИМ и ШИМ устройств регулирования мощности нагрузок, и т.п. Относительно высокое сопротивление проводки в зданиях постройки прежних лет в сочетании с резко возросшей мощностью потребителей, зачастую работающих в повторно-кратковременных режимах, создает благоприятные условия для возникновения импульсных помех большой амплитуды в квартирных сетях, а плохое состояние подводящих кабельных линий и распределительных устройств способствует возникновению аварийных ситуаций в виде долговременных повышений сетевого напряжения до недопустимых для электронной аппаратуры величин. Вышеуказанные факторы приводят к необходимости использования совместно с дорогостоящей высококачественной звуковой и видеоаппаратурой специального устройства, которое могло бы как защитить аппаратуру от возможных аварийных и нештатных ситуаций в электросетях, так и обеспечить ей благоприятные условия работы с точки зрения помех.

При разработке рассматриваемого сетевого фильтра были поставлены задачи обеспечения надежной защиты аппаратуры от импульсных помех большой амплитуды, долговременного повышения напряжения сети переменного тока в результате аварийных ситуаций и эффективной фильтрации ВЧ-помех, как со стороны питающей сети, так и защиты сети от проникновения таковых из питаемых устройств. После ряда экспериментов было создано устройство, в достаточной степени отвечающее всем поставленным требованиям, принципиальная схема которого приведена на рис.1. Сетевой фильтр Lynx EMI36 функционально состоит из трех основных узлов: блока защиты от импульсных помех, блока фильтрации ВЧ помех и блока индикации сетевого напряжения. Первичное ограничение импульсных помех осуществляется набором варисторов RU1, RU2, RU3 производства Epcos. При этом поглощаемая энергия помехи по основной линии фаза-ноль может достигать 400 Дж. Столь значительная величина поглощаемой энергии достигается применением специального типа варистора LS40K275. Этот же варистор, благодаря своей высокой теплоемкости и невысокому напряжению срабатывания используется, как элемент защиты от длительного повышения напряжения в комплекте с быстродействующими предохранителями FU1 и FU2 производства Siba на основе серебряных плавких элементов специальной иконфигурации. Предохранители класса AR, применямые в качестве указанных элементов, предназначены для защиты полупроводниковых приборов и обеспечивают полное время срабатывания в сотни микросекунд при 10-кратной перегрузке, что, в свою очередь гарантирует надежное размыкание цепи при срабатывании варистора в условиях воздействия длительного перенапряжения. Варисторы RU1 и RU3 осуществляют защиту от перенапряжений в цепях ноль – земля и фаза – земля. Конденсатор C1 предназначен для подавления кратковременных выбросов напряжения при срабатывании основных и дополнительных цепей защиты. Блок фильтрации ВЧ-помех осуществляет эффективное подавление дифференциальных и синфазных помех в индивидуальных цепях каждого потребителя, подключаемого к фильтру и защиту этих цепей от внутренних коротких замыканий. Для защиты от коротких замыканий используются индивидуальные предохранители среднего быстродействия класса GL производства Sibа (либо Littelfuse) (на основе серебряных плавких элементов) или Legrand (на основе медных плавких элементов). Номинальный ток предохранителей выбран равным номинальному току фильтров ВЧ помех LX1…LX6. В качестве последних применяются изделия промышленного класса B84112-B-B110 производства Epcos, обеспечивающие подавление помех не менее 40дБ в диапазоне частот от 100 кГц до 50 МГц. Пять из шести фильтров подключены к выходным розеткам (производства Eljo) непосредственно, а шестой – через переключатель SA2 (Apem 646H с контактами на основе сплава серебро-никель), который реализует режим «обход», позволяющий подавать питание соответствующего канала в обход фильтра. Блок измерения сетевого напряжения представляет собой стандартный вольтметр постоянного напряжения фирмы Lascar типа EM32-1B-LED, измеряющий выпрямленное напряжение (с соответствующим коэффициентом, устанавливаемым делителем напряжения входа) вторичной обмотки сетевого трансформатора, подключенного до фильтров. Суммарная мощность нагрузок, подключаемых к устройству, определяется токовыми возможностями входного разъема питания (Powercon NAC3MPA) и общего выключателя питания SA1 (Apem 641H с контактами на основе сплава серебро-никель) и составляет 3.5кВт для продолжительного режима. При использовании данных элементов с большими токовыми возможностями суммарная мощность может достигать 10кВт в продолжительном режиме. По каждому из выходных каналов допустимо подключать нагрузку до 2кВт в продолжительном режиме (но не одновременно, ввиду ограничения максимального входного тока, оговоренном выше).

Внешний вид одного из изготовленных фильтров показан на рис. 2, а конструкция – на рис.3. В общем случае конструкция может быть в значительной мере произвольной, но при этом желательно обеспечить наименьшую длину проводников от фильтров к выходным розеткам и максимальное сечение всех силовых проводников (не менее 1 мм²). В авторской конструкции применен монтажный провод производства швейцарской фирмы Huber + Suhner в полиолиефиновой термостойкой изоляции.

Субъективная оценка работы фильтра производилась в магазине-салоне «Большое Кино» (С. Петербург, ул. Кораблестроителей, д.32, корп.3), принадлежащем компании «Lynx Audio» в марте - апреле текущего года. По сложившемуся мнению, в том числе независимых слушателей, фильтр оказывает благоприятное воздействие на работу звуковой аппаратуры. При работе с комплектом аппаратуры Lynx30 (ПКД) + Lynx P33 (предварительный усилитель) + Lynx17 (усилитель мощности) + АС Hours Compact 682 и Dynaudio Focus 220, звучание аппаратуры, питаемой через фильтр, характеризуется большим разрешением, лучшей проработкой сцены и лучшей микродинамикой. Все слушатели на всех музыкальных фрагментах отмечали однозначное преимущество питания аппаратов через фильтр.



Дополнение с форума Вегалаб от пользователя KNLL

Моя реализация данного устройства, выполнена под заказ:

Схема совсем немного отличается от оригинала, смысл тот-же, класс применённых компонентов - тоже без компромисов.

Вопрос
Более грамотное расположение варистора в цепи L-N и маркировка на плате, понравилось мет. основание под фильтрами. Для чего сделано отключающееся заземление на крайних розетках (заказ)? И в оригинальной конструкции (особенно) и у вас заземляющий проводник к фильтрам делает длинный путь, почему не бросить сразу от вводного гнезда? Вы тоже мерите напряжение между N и PE?

Quote
Для чего сделано отключающееся заземление на крайних розетках (заказ)?

В авторской конструкции от подключения земли к выходным розеткам в итоге отказались, ибо:
1. Приводит к образованию "земляных петель"
2. При общераспостранённом качестве земли, от неё на корпусе аппарата больше вреда, чем пользы (дополнительные наводки, и это прекрасно видно спектроанализатором). И то и другое по результатам прослушки негативно сказывалось на звучании. Природа явления понятна, поэтому и отключили.
3. Подключаемая земля сделана для аппаратов, у которых земляной провод не соединён с корпусом, и не идёт дальше встроенного сетевого фильтра.

Quote
И в оригинальной конструкции (особенно) и у вас заземляющий проводник к фильтрам делает длинный путь, почему не бросить сразу от вводного гнезда?

Всё правильно - сперва на варисторы и помехоподавительный конденсатор, а потом уже на фильтры. К тому-же, в отличие от оригинала, монтаж входных цепей сделан проводом сечением аж 4мм.кв, а потребители - 2.5мм.кв. Два провода такого сечения даже к 32А Неутрику не подключить физически.

Quote
Вы тоже мерите напряжение между N и PE?

Нет, м-ду L и N, как, впрочем, и в оригинале.

Quote
1-3 Поддерживаю - просто ждал подтверждения, у меня тут уже была дискуссия по этому поводу (единственное ставить розетку с PE контактом и не соединять его с заземлением в изделиях на продажу не корректно, мало ли кто, что туда подключать будет, тогда уж розетки двухполюсные ставить надо).

Пожалуй так и сделаю, от греха подальше. Ибо пока есть такая возможность.

Quote
По поводу земляного проводника считаю надо на вводе поставить шинку, от которой землю бросать к потребителям - особенно актуально для конструкций, где также заземляются розетки. В оригинале (на схеме) между N и PE - проверьте, видимо ошибка.

Посмотрел схему оригинала - там оЧепяТка. В наших реальных сетях при таком включении измеритель бы давно сгорел, получив тысчёнку вольт на вход в момент очередного вызова лифта.

Прикрепления: 5963679.jpg(285Kb) · 7750302.jpg(79Kb) · 9697816.jpg(319Kb) · 3090204.jpg(377Kb) · 3850398.jpg(55Kb) · 7290030.jpg(320Kb)


Лучше вбитый шуруп, чем вкрученный гвоздь...
 
kimsosДата: Воскресенье, 06.02.2011, 17:04 | Сообщение # 11
Главнокомандующий
Группа: Администраторы
Сообщений: 396
Статус: Offline

Сетевые фильтры и помехоподавляющие конденсаторы

Автор: BSVi

В сетевых фильтрах часто используют хитрые конденсаторы с непонятными многим надписями – X1, Y2 итп. Это - помехоподавляющие конденсаторы. Разобраться в том, зачем они нужны и чем отличаются от «просто конденсаторов» поможет эта статья.

Помех в сети всегда хватало – сначала они появлялись от щеточных двигателей, а теперь их в промышленных масштабах производят импульсные блоки питания. То, что помехи – это плохо, лишний раз распинаться не стоит. Сетевое напряжения в крайних случаях выглядит как-то вот так:

Видно, что это сильно отличается от синусоиды, которая там должна быть. Для того, чтобы избавиться от помех, нужно сформировать беспрепятственный путь, по которому ток помехи может вернутся к источнику. Обычно такой путь, по закону Мерфи, лежит через самое чувствительное оборудование.

Наша задача сделать так, чтобы помехам не «захотелось» залазить в «нежные места» наших схем, но дать току помех течь туда, куда он «хотел» течь (в нейтраль, к примеру). С другой стороны, можно не доводить сеть до плачевного состояния, не выпуская помехи за пределы устройства.

Для того, чтобы уменьшить помехи, применяют фильтры. Тип фильтра и даже его расположение зависит от конкретного случая. К примеру, если помехи создаются одним источником (двигателем, например), то лучше всего поместить фильтр поближе к этому источнику – замкнуть ток помехи (как на рисунке выше).

Если помехи создаются распределенной схемой в металлическом корпусе (компьютерный блок питания), то фильтр лучше поместить как можно ближе к сетевому шнуру – замкнуть ток помехи внутри корпуса и соединить корпус с самым “чистым” местом схемы, чтобы он сам не излучал.

На рисунке – типичная схема фильтра компьютерного блока питания. Красным показан путь излучаемой помехи, а зеленым – помехи, передающейся по проводам.

Помеха имеет две составляющих – синфазную и противофазную.

Противофазная составляющая помехи – это напряжение помехи между фазой и нейтралью. Для ее подавления используются конденсаторы типа X. Само название X происходит от английского “across-the-line”, буква X похожа на крест (“cross”). На рисунке выше, это конденсатор – C1.

К этим конденсаторам предъявляются такие требования – они должны выдерживать максимально допустимые в сети всплески, не загораться при выходе из строя и не поддерживать горение.

Сейчас используются два основных подкласса X-конденсаторов – X1 и X2.


  • X1 – используются в промышленных устройствах, подключаемых к трехфазной сети. Эти конденсаторы гарантированно выдерживают всплеск напряжения в 4кВ.
  • X2 – самый распространенный класс конденсаторов. Используется в бытовых приборах с номинальным напряжением сети до 250В, выдерживают всплеск до 2.5кВ.

Емкость X конденсаторов варьируется от 0.1мкФ до 1мкФ. Какую емкость нужно выбрать для данного конкретного прибора можно выяснить только с осциллографом.

Синфазная составляющая помехи – это напряжение помехи между обоими сетевыми проводами и корпусом устройства. Понять, что это такое и зачем нужно немного сложнее.

Рассмотрим типичный импульсный источник питания. Между первичной и вторичной обмоткой трансформатора T1 всегда есть паразитная емкость (нарисована зелененьким). Представим, что конденсатора C7 пока нет. Высокочастотные пульсации беспрепятственно проникают со стока транзистора (самое шумное место схемы!) на вторичную обмотку через зелененькую емкость. Таким образом, на всей выходной части блока питания присутствуют пульсации (с частотой блока питания) относительно заземления и обоих сетевых проводов. Напряжение эти пульсаций может доходить до тысяч вольт. Наш мега-чувствительный прибор будет излучать эти пульсации в эфир, а излучать помехи – это тоже самое, что ловить помехи только с обратным знаком. Прибору будет плохо.

Теперь добавим конденсатор C7. Ток помехи, который просочился через зеленый конденсатор теперь может вернуться туда, откуда взялся по более короткому и менее сложному пути, чем в предыдущем случае и в наш мега-чувствительный прибор ему больше течь не хочется!

Заметьте, что конденсатор C7 теперь связывает сеть с выходом блока питания! Но ведь это-же опасно! Человек, который дотронется одновременно к выходу такого блока питания (к корпусу устройства) и к заземлению (к батареи отопления, к примеру), получит заметный, но не страшный удар. А что будет, если конденсатор C7 сломается? Правильно, выход блока питания станет “электрическим стулом”. Именно поэтому и сделали конденсаторы типа Y – они предназначены для работы в тех местах, где выход их из строя угрожает жизни людей.

Конденсаторы Y – типа делятся на 2 основных класса


  • Y1 – Работают при номинальном сетевом напряжении до 250В и выдерживают импульсное напряжение до 8кВ
  • Y2 – Самый популярный тип, может быть использован при сетевом напряжении до 250В и выдерживает импульсы в 5кВ

Теперь немного фактов.

  • Конденсаторы Y типа можно использовать вместо конденсаторов X типа, но нельзя использовать конденсаторы X типа вместо конденсаторов Y типа.
  • Конденсаторы Y типа имеют обычно намного меньшую емкость, чем конденсаторы X типа.
  • Если для конденсаторов X типа чем больше емкости, тем лучше, то емкость конденсаторов Y типа нужно выбирать как можно меньшей. Типичное значение 2.2нФ уже прилично бьется, если хватануться за выход БП и за батарею.
  • Несмотря на все меры безопасности, производители рекомендуют вынимать вилку из розетки, когда вы на долго покидаете дом.

Обсуждение и комментарии данной статьи.

Прикрепления: 4010527.png(83Kb) · 2028564.png(31Kb) · 8736408.png(11Kb) · 0839406.png(30Kb) · 6623685.png(58Kb) · 6871391.png(48Kb)


Лучше вбитый шуруп, чем вкрученный гвоздь...
 
Форум от Re][miLL » Радио и электроника » Питание конструкций » Сетевые фильтры
Страница 1 из 11
Поиск:

Copyright by Re][miLL © 2016
Конструктор сайтов - uCoz