У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
Сетевые фильтры 220В, что у них внутри
Почти у каждого из нас дома есть хотя бы один сетевой фильтр. Судя по тому, что ими завалены полки большинства магазинов, торгующих электротоварами, вещь это ходовая, пользуется популярностью у населения (фото 1):
Есть несколько подобных фильтров и у меня дома. Есть и дешевые, есть и подороже. А началось все с того, что я решил отремонтировать один из перегоревших фильтров, а потом мне стало интересно изучить внутренности и других фильтров, и я разобрал еще несколько. И как оказалось, не зря. Но обо всем по порядку.
Почему люди покупают сетевые фильтры?
Во-первых, они удобны: в большинстве случаев сетевой фильтр выполнен как удлинитель с несколькими розетками, обычно с сетевым выключателем на корпусе. Более продвинутые модели также имеют встроенные разъемы USB для питания и зарядки различных 5-вольтовых гаджетов.
Во-вторых, покупатели рассчитывают, что сетевой фильтр, в отличие от обычного удлинителя, защитит подключенное оборудование от различных неприятностей, случающихся в бытовой электросети — скачков напряжения, различных помех и т.д. Этим активно пользуются ушлые продавцы-консультанты, настойчиво впаривая рекомендуя покупателю бытовой техники (телевизора, холодильника и т.д.) приобрести попутно еще и сетевой фильтр.
Так что же за устройство мы покупаем в коробке с названием «сетевой фильтр», могут ли имеющиеся в продаже фильтры носить это гордое имя? Как оказалось, ответ не так однозначен.
Чтобы ответить на этот вопрос, в данной записи заглянем внутрь нескольких подобных устройств, типичных представителей наиболее массового сегмента бюджетной ценовой категории около 400-700 российских рублей ($6-$10).
Внимание! Дальше будет много скучного текста и картинок. Кому не нужны подробности, читайте выводы в конце записи.
Перед тем, как перейти к конкретным фильтрам, давайте кратко освежим в памяти, какие помехи встречаются в бытовой однофазной сети переменного тока 220В/50Гц, т.е. в розетках наших квартир и домов.
Напомню, это не лекция по электрике и электронике, а наблюдения и размышления на бытовом уровне, поэтому сильно не придирайтесь к терминологии.
Как известно, по действующим в РФ стандартам, электроснабжающие организации должны обеспечивать в бытовой сети электричество с переменным напряжением 220В (с недавнего времени 230В) частотой 50Гц правильной синусоидальной формы.
По различным природным и техногенным причинам (грозы, электромагнитное излучение, аварии в электросетях, коммутация мощных электроприборов, работа импульсных блоков питания и др.), в сети возникают разнообразные помехи и искажения, которые вносят изменения в стандартную синусоиду. Это могут быть как кратковременные всплески и просадки напряжения, так и долговременные подъемы и понижения напряжения, а также высокочастотные помехи, отклонения от номинальной частоты, и т.д.
Помехи и искажения можно классифицировать до бесконечности, как по видам, так и по источникам их возникновения. Разумеется, простой бытовой фильтр не может и не обязан справляться со всеми из них. Поэтому, для упрощения, чтобы не залезать в излишние детали, сетевые помехи, в теории посильные простому сетевому фильтру, можно условно разделить на две крупные категории:
1. Импульсные помехи — кратковременные высоковольтные импульсы.
2. Высокочастотные (ВЧ) помехи — накладываются на несущую номинальную синусоиду.
Наиболее опасными из этих двух видов помех являются высоковольтные импульсы, они могут вывести бытовую электронику из строя. ВЧ помехи могут мешать работе чувствительных приборов, таких как телевизоры, радиоприемники и др. Пример: многие энергосберегающие и светодиодные лампы (а точнее, их блоки питания) мешают радиоприему, так как генерируют ВЧ помехи в сети и электромагнитные помехи в эфире.
Таким образом, мы должны понимать, что обычный бытовой сетевой фильтр не спасет ни от долговременных повышений и понижений напряжения, ни от изменения номинальной частоты 50Гц, ни от эфирных электромагнитных помех. Все, что он может сделать, это погасить высоковольтные импульсные помехи и, в лучшем случае, часть сетевых ВЧ помех.
Процесс работы простого сетевого фильтра проиллюстрирован на рис. 2:
Но соответствуют ли недорогие сетевые фильтры даже этим невысоким ожиданиям? Прочитаем, что указано на упаковке этих фильтров (фото 3):
Производитель обещает не так уж и много защитных функций, обычно это довольно скудный стандартный набор:
— Защита от импульсных помех;
— Защита от перегрузок и короткого замыкания.
Видим, что помимо защиты от высоковольтных импульсов, все остальные «опции», как правило, не имеют никакого отношения к фильтрации помех — это наличие выключателя, защитных шторок и т.д.
Таким образом, недорогие сетевые фильтры обеспечивают гашение только импульсных помех, а фильтрация ВЧ помех в них отсутствует. Хочешь получить более качественную фильтрацию? Плати двойную-тройную цену за расширенный функционал.
Итак, перейдем к рассмотрению четырех довольно распространенных моделей сетевых фильтров.
1. Сетевой фильтр Defender DFS-603. Сделан в Китае.
Имеет 6 стандартных розеток с заземлением, сетевой выключатель с подсветкой, светодиодный индикатор наличия напряжения на розетках, многоразовый кнопочный предохранитель.
Результаты изучения конструкции фильтра:
— Фильтрует только импульсные помехи между фазным и нулевым проводами с помощью варистора.
— Фильтра ВЧ помех нет.
— Есть защита от короткого замыкания и перегрузки (многоразовый предохранитель).
— Дублирующий светодиодный индикатор. Видимо, конструктор фильтра не строил иллюзий насчет долгого срока службы неоновой лампы в выключателе. Но при этом светодиод подключен без защитного диода и с резистором недостаточной мощности рассеивания, т.е. конструкция этого индикатора тоже крайне ненадежная.
— Перепутаны местами провода подключения многоразового предохранителя.
— Предохранитель и выключатель подключены не как положено, клеммами (не любят перегрева), а пайкой — упрощение и удешевление в ущерб надежности.
— Сетевой провод не имеет защитной втулки на входе в корпус.
Мой вывод: слабенький функционал, недалеко ушел от обычного удлинителя.
Иллюстрации на фото 4-8 ниже:
2. Сетевой фильтр Navigator NSP-05-180-ESC-Gr. Сделан в Китае.
Имеет 5 стандартных розеток с заземлением и сетевой выключатель с подсветкой. Предохранителя нет.
Результаты изучения конструкции фильтра:
— Фильтрует только импульсные помехи между фазным и нулевым проводами с помощью варистора.
— Фильтра ВЧ помех нет.
— Нет защиты от короткого замыкания и перегрузки (не предусмотрен предохранитель).
— Отсутствие предохранителя может привести к оплавлению корпуса из-за срабатывания защитного варистора — опасная конструкция.
— Выключатель подключен не клеммами, а пайкой — упрощение и удешевление в ущерб надежности.
Мой вывод: как и рассмотренный выше Defender, сетевой фильтр Navigator недалеко ушел от обычного удлинителя. Кроме того, наличие варистора без предохранителя несет угрозу оплавления корпуса фильтра, так как варистор сильно нагревается при гашении импульсов, при этом должен срабатывать предохранитель. Мне пришлось устанавливать предохранитель самостоятельно, иначе эксплуатация такого изделия небезопасна.
Иллюстрации на фото 9 и 10 ниже:
3. Сетевой фильтр ЭРА SFU-5es-2m. Сделан в Китае.
Имеет 4 стандартные розетки с заземлением и 1 розетку без заземления под узкую вилку, сетевой выключатель с подсветкой, светодиод-индикатор наличия напряжения на розетках, 2 разъема USB для питания и зарядки 5-вольтовых устройств, многоразовый кнопочный предохранитель.
Результаты изучения конструкции фильтра:
— Фильтрует импульсные помехи между фазным и нулевым проводами с помощью варистора.
— Фильтрует ВЧ-помехи с помощью простенького индуктивно-емкостного (LC) фильтра ВЧ помех. Но дроссель сделан без сердечника — явная экономия в ущерб характеристикам ВЧ-фильтра.
— Есть защита от короткого замыкания и перегрузки (многоразовый предохранитель).
— Есть дублирующий светодиодный индикатор наличия напряжения на розетках.
— Встроенный блок питания 5В с двумя разъемами USB и отдельным предохранителем.
— Перепутаны местами провода подключения многоразового предохранителя.
— Предохранитель и выключатель подключены не клеммами, а пайкой — упрощение и удешевление.
— Ненадежное подключение проводов к шинам питания розеток, эксплуатация опасна.
— Низкое качество розеток: хлипкая конструкция, пластик крошится.
Мой вывод: по конструкции изделие ЭРА уже больше напоминает полноценный фильтр, и снаружи выглядит красиво. Но впечатление портит внутреннее исполнение: все сделано небрежно, «на соплях», пластик крошится даже при неактивном использовании, а подключение проводов к розеткам вообще выполнено опасно. Кроме того, зарядка USB постоянно включена в сеть и сама является источником ВЧ помех, не помешал бы отдельный выключатель.
Иллюстрации на фото 11-17 ниже:
4. Сетевой фильтр Supra (модель не указана). Сделан в Китае.
Имеет 5 стандартных розеток с заземлением, сетевой выключатель с подсветкой, светодиодный индикатор наличия напряжения на розетках, 2 разъема USB для питания и зарядки 5-вольтовых устройств, многоразовый кнопочный предохранитель.
Результаты изучения конструкции фильтра:
— Фильтрует импульсные помехи между фазным и нулевым проводами с помощью варистора.
— Фильтра ВЧ помех нет.
— Есть защита от короткого замыкания и перегрузки (многоразовый предохранитель).
— Дублирующий светодиодный индикатор наличия напряжения на розетках.
— Встроенный блок питания 5В с двумя разъемами USB, отдельного выключателя нет.
— Перепутаны местами провода подключения многоразового предохранителя.
— Предохранитель и выключатель подключены не клеммами, а пайкой — упрощение и удешевление.
Мой вывод: недофильтр-удлинитель с функцией USB-зарядки, которая постоянно включена в сеть и сама является источником помех, не помешал бы отдельный выключатель.
Иллюстрации на фото 18-20 ниже:
Общие выводы:
— Все четыре фильтра сделаны в Китае.
— Идеологически одинаковая конструкция фильтра импульсных помех — один варистор между фазным и нулевым проводом + многоразовый предохранитель (не у всех).
— Фильтр ВЧ помех в большинстве случаев отсутствует.
— За отдельную плату могут быть добавлены простенький фильтр ВЧ помех и/или зарядка USB.
— Встроенные USB-зарядки сами являются источником ВЧ-помех.
— Качество исполнения изделий соответствует принципу «снаружи выглядят лучше, чем внутри», требуется исправление огрехов сборки и другие «доработки напильником».
В общем, если отбросить маркетинговую шелуху типа встроенных USB-зарядок, то от обычного удлинителя ценой ~200-300 руб. рассмотренные фильтры (которые стоят в два раз дороже, 400-700 руб.) принципиально отличаются только наличием варистора (20-30 руб) и предохранителя (50 руб). Никаких чудес фильтрации от данных изделий ждать не приходится.
Если бы я знал заранее начинку и качество этих фильтров, лучше бы сделал самодельный, но полноценный фильтр из обычного удлинителя. Вышло бы и лучше, и дешевле. Конечно, есть и готовые нормальные сетевые фильтры более именитых брендов, которые более функциональны и выше качеством, но они и стоят заметно (причем часто непропорционально) дороже.
Всем надежного электроснабжения, до связи!
PS. Кому интересно мое мнение по более-менее нормальным фильтрам, пишите в личку, а то наверняка найдутся параноидально настроенные граждане, которые во всем видят рекламу.
Подавление помех в цепях питания электронных устройств
Помехи, присутствующие в современной электросети, негативно влияют на работу подключённых к ней электронных устройств. Они способны значительно снизить качество работы электроаппаратуры, а в некоторых случаях и привести к её неисправностям.
Значительно уменьшить эти проблемы позволяет правильно спроектированный сетевой фильтр.
Довольно подробное описание компонентов «правильного» сетевого фильтра приведено в статье, опубликованной на станице сайта https://www.433175.ru.
Приведём основные выкладки из статьи:
Для начала рассмотрим типичные виды помех на электросетях:
1. Короткие импульсные помехи, амплитуда которых может в разы превышать номинал питающего напряжения, и возникающие при переключении различных мощных индуктивных нагрузок: контакторов и электродвигателей систем вентиляции, стиральных машин и пр. Длительность – от долей до сотен микросекунд;
2. Шумовые помехи искровой природы от щеточных контактов генераторов тока и нагрузок с вращающимся элементом (амплитуда может достигать десятков вольт при частотном диапазоне до десятков килогерц);
3. Длительные помехи на линейные участки электросети от электроискровых разрядников (дуговая сварка, искрение «плохих» сильноточных контактов промоборудования (частотный диапазон до сотни килогерц);
4. Наводки на линейные участки электросети от радиочастотных излучателей (близкорасположенный вещательный радиоцентр, находящиеся рядом базовые станции сотовой связи). Частотный спектр – от единиц до сотен мегагерц, но размах наводимых на участок электросети сигналов, как правило, невелик.
Скажем, на 10 ампер потребления тока при импульсной помехе до 2 киловольт длительностью до 1мс придется энергия Е= 20А х 2000В х 0,001сек=20Дж. Но поскольку почти одновременно могут наводиться импульсы от переключения нескольких мощных индуктивных нагрузок из великого их множества в электросети, это значение лучше увеличить в несколько раз. Вполне оптимальным значением энергии варистора видится значение порядка 80 Дж.
Оставшуюся ниже напряжения отсечки варистора «бороду» и прочие помехи возможно убрать только электрической фильтрацией. Чтобы не писать много слов, что и как нам еще применить, ограничусь вполне понятными иллюстрациями:
Рис.2 Индуктивные и ёмкостные схемы фильтрации противофазных помех
Ёмкостные схемы более высокочастотны, так как в индуктивных схемах для оптимизации размеров обмоток используют ферриты с высокой магнитной проницаемостью, ограничивающей частоту их применения в несколько десятков или первые сотни килогерц. Причём это должны быть замкнутые магнитопроводы (кольцеобразные или прямоугольные), чтобы не являться переизлучателями помеховых сигналов.
Комбинация перечисленного выше даст нам следующую схему сетевого фильтра:
Рис.3 Сетевой фильтр подавления синфазных и противофазных помех
Показанные на приведённой схеме «земли» будут корректно работать только в том случае, если они «местные», т. е. выходят кратчайшим путем напрямую на контур заземления здания, а не тянутся по «наружке» в длинной трехпроводной линии с третьим проводом заземления, лишая схему двухпроводной симметрии.
Ниже указаны типовые номиналы элементов фильтра с несколько большими (для надёжности) величинами рабочих напряжений конденсаторов и мощностей резисторов:
Варистор – Urms= 250В (или Uампл.= 350В)/80. 100 Дж;
R – 300кОм. 1Мом/1. 0,5 Вт;
С1 – 0,015. 0,022мкФ/630В;
L – 1. 5мГн (обмотки примерно до 1,5 мГн с проходным током до 16А можно уместить в один слой на ферритовом кольце проницаемостью 3000 и внешним диаметром 45. 50мм);
Сш нч – 0,22. 0,33мкФ/630В;
Сш вч – 0,01мкФ/630В;
С2 – 4700пФ/630В.
Теперь давайте разберёмся, что такое синфазные и дифференциальные помехи?
Как правило, сетевой фильтр предусматривает наличие трехпроводной сети: фаза, нейтраль и защитное заземление (PE). Помехи, с которыми борется сетевой фильтр, делятся на два вида – синфазные и дифференциальные.
Синфазные помехи – это когда оба провода сети синхронно меняют потенциал относительно земли (PE). Дифференциальные помехи – когда потенциал сетевых проводов разнополярно (в противоположных направлениях) меняется друг относительно друга.
Как можно увидеть на Рис.3, для борьбы с синфазными помехами служит левый синфазный дроссель, состоящий из двух катушек, намотанных на общий сердечник. На самом деле, обозначение начала обмоток синфазных дросселей указывается не так, как приведено на Рис.3, а, в большинстве случаев – как изображено на Рис.4, т. е. с обозначением начала обмоток слева.
Рис.4 Структура и принцип работы синфазного дросселя
При этом следует иметь в виду, что направление намотки обмоток дросселя – противоположное.
В качестве сердечника чаще всего используется кольцевой магнитопровод с высокой магнитной проницаемостью. Когда через катушки протекают дифференциальные токи, магнитные поля, индуцированные этими токами, взаимно уничтожают друг друга. Если пренебречь омическим сопротивлением катушек, то их входной импеданс в этом случае будет равен нулю. Теоретически они не влияют на прохождение дифференциальных сигналов. В случае появления синфазных токов магнитные потоки обоих катушек складываются, и входной импеданс увеличивается, что приводит к подавлению синфазных токов и значительному снижению амплитуды шумового сигнала.
Благодаря наличию противофазных обмоток, синфазные токи будут генерировать в сердечнике разностный магнитный поток, и сердечник дросселя не будет входить в насыщение даже при наличии очень больших дифференциальных токов. Именно поэтому в синфазных дросселях могут быть использованы сердечники с высокой магнитной проницаемостью без зазора без риска их насыщения и перегрева. Такие дроссели широко выпускаются промышленно.
Совсем другое дело – дроссель для подавления противофазных помех (Рис.3 справа). Здесь обмотки включены синфазно и магнитный поток от них складывается, что создаёт предпосылки для лёгкого насыщения сердечника. Поэтому в данном случае следует использовать либо сердечники с зазором, либо сердечники из распылённого железа, либо два отдельных дросселя с высокими рабочими токами (Рис.5).
Рис.5 Сетевой фильтр подавления синфазных и дифференциальных помех
Данный фильтр менее эффективен, чем устройство, изображённое на Рис.3, и был приведён лишь для демонстрации исполнения дросселя противофазных помех на двух раздельных сердечниках.
Если к аппаратуре не предъявлять повышенных требований помехо- защищенности, то вполне можно применить и фабричные EMI (RFI) фильтры, предназначенные для уменьшения ВЧ помех и на начальном уровне вполне справляющиеся с возложенными на них обязанностями (Рис.6).
В качестве ориентира можно порекомендовать схему, приведённую на Рис.3. Именно эту схему мы слегка доработаем и разместим в качестве готовой конструкции на следующей странице.