Фильтры напряжения – » :

Сглаживающий фильтр — Википедия

Сглаживающий фильтр — устройство для сглаживания пульсаций после выпрямления переменного тока. Простейшим сглаживающим фильтром является электролитический конденсатор большой ёмкости, включённый параллельно нагрузке. Нередко параллельно электролитическому конденсатору устанавливается плёночный (или керамический) ёмкостью в доли или единицы микрофарада для устранения высокочастотных помех.

В любой схеме выпрямления на выходе выпрямленное напряжение помимо постоянной составляющей содержит переменную, называемую пульсацией напряжения^[1]. Пульсация напряжения столь значительна, что непосредственно питание нагрузки от выпрямителя возможно относительно редко (при зарядке аккумуляторных батарей, для питания цепей сигнализации, электродвигателей и т. д.) — там, где приёмник энергии не чувствителен к переменной составляющей выпрямленного напряжения. Пульсация напряжения резко ухудшает, а чаще вообще нарушает работу радиоэлектронных устройств. Для уменьшения переменной составляющей выпрямленного напряжения, то есть для ослабления пульсации, между выпрямителем и нагрузкой устанавливается сглаживающий фильтр, который обычно состоит из реактивных сопротивлений (то есть тех, которые включают в себя индуктивность и ёмкость). Данный фильтр действует как фильтр нижних частот

[2]^[3], обрезая лишние гармоники.

Переменная составляющая выпрямленного напряжения в общем случае представляет собой совокупность ряда гармоник с различными амплитудами, сдвинутых по отношению к первой на разные углы (см. Ряд Фурье). При этом первая гармоника имеет амплитуду, во много раз превосходящую амплитуды высших гармоник. В зависимости от назначения аппаратуры предъявляют различные требования к величине и характеру пульсации выпрямленного напряжения. Чаще всего для радиотехнической аппаратуры качество сглаживания характеризуется величиной максимально допустимой амплитуды переменной составляющей. В этом случае фильтры рассчитывают на максимальное подавление основной гармоники.

При оценке помех, проникающих из цепей питания в телефонные каналы, необходимо учитывать не только амплитуду напряжения данной гармоники, но и такой параметр, как частота. Это объясняется тем, что микротелефонные цепи и ухо человека обладают различной чувствительностью к колебаниям разной частоты, даже если их амплитуда одинакова. В связи с этим вводят понятие псофометрического коэффициента помех ak{\displaystyle a_{k}}^[4], который зависит от частоты и величина которого определяется экспериментально с учётом микротелефона и человеческого уха.

Эффективное значение псофометрического напряжения пульсации U на выходе выпрямителя будет равно:

U=0,5[(U01m⋅a1)2+(U02m⋅a2)2+…+(U0km⋅ak)2]{\displaystyle U={\sqrt {0,5[(U_{01m}\cdot a_{1})^{2}+(U_{02m}\cdot a_{2})^{2}+…+(U_{0km}\cdot a_{k})^{2}]}}}

где

a1…,ak{\displaystyle a_{1}…,a_{k}} — псофометрические коэффициенты для соответствующих гармоник;

U1…,Uk{\displaystyle U_{1}…,U_{k}} — амплитуды соответствующих гармоник выпрямленного напряжения.

Основным параметром сглаживающих фильтров является коэффициент сглаживания, которым называется отношение коэффициента пульсации на входе (KBx){\displaystyle (K_{Bx})} к коэффициенты пульсации на выходе (KH){\displaystyle (K_{H})}, то есть на нагрузке.

KC=KBx/KHa={\displaystyle K_{C}=K_{Bx}/K_{Ha}=}(U01m/U0)/(Uh2m/UH){\displaystyle (U_{01m}/U_{0})/(U_{h2m}/U_{H})}

где U01m,Uh2m{\displaystyle U_{01m},U_{h2m}} -это амплитуды первой гармоники напряжений на входе и выходе фильтра соответственно; U0,UH{\displaystyle U_{0},U_{H}} — постоянные составляющие напряжений на входе и выходе фильтра.

Индуктивный сглаживающий фильтр[править | править код]

Индуктивный фильтр состоит из дросселя, включенного последовательно с нагрузкой. Под дросселем подразумевается обычная катушка, характеризующаяся определённой индуктивностью^[5]. Сглаживающее действие такого фильтра основано на возникновении в дросселе ЭДС самоиндукции, препятствующей изменению выпрямленного тока. Дроссель выбирается так, чтобы индуктивное сопротивление его обмотки (XL=mwcL{\displaystyle X_{L}=mw_{c}L}) было больше сопротивления нагрузки RH{\displaystyle R_{H}}. При выполнении этого условия большая часть переменной составляющей падает на обмотке дросселя. На сопротивлении нагрузки выделяется в основном постоянная составляющая выпрямленного напряжения U0{\displaystyle U_{0}} и переменная составляющая, величина которой намного меньше переменной составляющей напряжения, падающего на обмотке дросселя.

Коэффициент сглаживания такого фильтра равен KC={\displaystyle K_{C}=}(RH)2+(mwcL)2RH{\displaystyle {\sqrt {(R_{H})^{2}+(mw_{c}L)^{2}}} \over R_{H}}

где у нас

RH{\displaystyle R_{H}} — сопротивление нагрузки

L{\displaystyle L} — индуктивность обмотки дросселя

wc{\displaystyle w_{c}} — угловая частота

m{\displaystyle m} — коэффициент зависящий от схемы выпрямителя и показывающий, во сколько раз частота основной гармоники выпрямленного напряжения больше частоты тока сети.

Ёмкостной сглаживающий фильтр[править | править код]

Ёмкостной сглаживающий фильтр.
С — фильтрующий конденсатор, R — сопротивление нагрузки.

Ёмкостной фильтр обычно анализируют не отдельно, а совместно с выпрямителем. Его сглаживающее действие основано на накоплении электрической энергии в электрическом поле конденсатора^[6] и его разряде при отсутствии тока через выпрямитель (вентиль) в моменты времени, когда мгновенное напряжение на выходе выпрямителя ниже напряжения на конденсаторе, через сопротивление нагрузки (R){\displaystyle (R)}. Причём конденсатор подключается параллельно нагрузке.

Конденсатор имеет реактивное сопротивление:

XC=1/(ω⋅C){\displaystyle X_{C}=1/(\omega \cdot C)},

где C{\displaystyle C} — ёмкость конденсатора.

Коэффициент сглаживания такого фильтра будет следующим:

KC={\displaystyle K_{C}=}K1K2{\displaystyle K_{1} \over K_{2}}={\displaystyle =}(2m2−1{\displaystyle 2 \over m^{2}-1})/{\displaystyle /}(HrC{\displaystyle H \over rC})

где

K1{\displaystyle K_{1}} — коэффициент пульсаций на входе выпрямителя при отсутствии ёмкости

K2{\displaystyle K_{2}} — коэффициент пульсаций на выходе выпрямителя при наличии ёмкости.

При увеличении m{\displaystyle m} коэффициент сглаживания индуктивного фильтра увеличивается, а ёмкостного уменьшается. Поэтому ёмкостной фильтр выгодно применять при выпрямлении однофазных^[7], а индуктивный при выпрямлении многофазных токов.

При увеличении RH{\displaystyle R_{H}} сглаживающее действие ёмкостного фильтра увеличивается, а индуктивного уменьшается. Поэтому ёмкостной фильтр выгодно применять при малых, а индуктивный фильтр — при больших токах нагрузки.

LC-фильтр[править | править код]

Наиболее широко используют Г-образный индуктивно-ёмкостной фильтр. Для сглаживания пульсаций таким фильтром необходимо, чтобы ёмкостное сопротивление конденсатора для низшей частоты пульсации было много меньше сопротивления нагрузки, а также много меньше индуктивного сопротивления дросселя для первой гармоники.

При выполнении этих условий, пренебрегая активным сопротивлением дросселя, коэффициент сглаживания такого Г-образного фильтра будет равен

Kc=m2ωc2LC−1.{\displaystyle K_{c}=m^{2}\omega _{c}^{2}LC-1.}

Так как 1/LC=ω0{\displaystyle 1/{\sqrt {LC}}=\omega _{0}} — собственная частота фильтра, то

Kc=(mωc/ω0)2−1.{\displaystyle K_{c}=(m\omega _{c}/\omega _{0})^{2}-1.}

Одним из основных условий выбора L{\displaystyle L} и C{\displaystyle C} является обеспечение индуктивной реакции фильтра. Такая реакция необходима для большей стабильности внешней характеристики выпрямителя, а также в случаях использования в выпрямителях германиевых, кремниевых^[8] или ионных вентилей.

Для обеспечения индуктивного импеданса необходимо выполнение неравенства:

L>2RH/(m2−1)mωc.{\displaystyle L>2R_{H}/(m^{2}-1)m\omega _{c}.}

При проектировании фильтра необходимо также обеспечить такое соотношение реактивных сопротивлений дросселя и конденсатора, при которых не мог бы возникнуть резонанс на частоте пульсаций выпрямленного напряжения и частоте изменения тока нагрузки.

П-образный LC-фильтр.

П-образный LC{\displaystyle LC} фильтр можно представить в виде двухзвенного, состоящего из ёмкостного фильтра с ёмкостью C0{\displaystyle C_{0}} и Г-образного с L{\displaystyle L} и C1{\displaystyle C_{1}}.

Коэффициент сглаживания такого фильтра будет равен:

Kc={\displaystyle K_{c}=}2rC0(m2−1)H{\displaystyle 2rC_{0} \over (m^{2}-1)H}(m2ωc2LC1−1).{\displaystyle (m^{2}\omega _{c}^{2}LC_{1}-1).}

В П-образном фильтре наибольшей величины коэффициент сглаживания достигает при равенстве ёмкостей C1=C0.{\displaystyle C_{1}=C_{0}.}

При необходимости обеспечения большого коэффициента сглаживания целесообразно применение многозвенного фильтра, — фильтра, составленного из двух и более однозвенных фильтров. Коэффициент сглаживания такого фильтра будет равен:

Kc={\displaystyle K_{c}=}Kc1⋅Kc2⋅Kc3⋅…⋅Kcn,{\displaystyle K_{c1}\cdot K_{c2}\cdot K_{c3}\cdot …\cdot K_{cn},}

то есть, общий коэффициент сглаживания будет равен произведению коэффициентов сглаживания всех последовательно соединённых фильтров.

Если все звенья фильтра состоят из одинаковых элементов (C1=C2=…=Cn{\displaystyle C_{1}=C_{2}=…=C_{n}} и L1=L2=…=Ln{\displaystyle L_{1}=L_{2}=…=L{n}}), что практически наиболее целесообразно, то:

Kc1=Kc2=…=Kcn{\displaystyle K_{c1}=K_{c2}=…=K_{cn}} и Kc=Kzvn=(mωc)2n(LzvCzv)n{\displaystyle K_{c}=K_{zv}^{n}=(m\omega _{c})^{2n}(L_{zv}C_{zv})^{n}}

где Kzv{\displaystyle K_{zv}} — коэффициент сглаживания каждого звена; Czv{\displaystyle C_{zv}},Lzv{\displaystyle L_{zv}} — соответственно индуктивность и ёмкость каждого звена; n{\displaystyle n} — число звеньев.

RC-фильтр[править | править код]

В выпрямителях^[9] малой мощности в некоторых случаях применяют фильтры, в состав которого входит активное сопротивление и ёмкость. В таком фильтре относительно велико падение напряжения и потери энергии на резисторе R{\displaystyle R}, но габариты и стоимость такого фильтра меньше, чем индуктивно-ёмкостного. Коэффициент сглаживания такого фильтра будет равен:

Kc={\displaystyle K_{c}=}mwcCR{\displaystyle mw_{c}CR}RHRH+R{\displaystyle R_{H} \over R_{H}+R}

Значение сопротивления фильтра R{\displaystyle R} определяется исходя из оптимальной величины его коэффициента полезного действия. Оптимальное значение КПД лежит в пределах от 0,6 до 0,8. Расчёт П-образного активно-ёмкостного фильтра производится так, как и в случае П-образного LC-фильтра, путём разделения этого фильтра на ёмкостной и Г-образный RC-фильтры.

Статическое электромагнитное устройство, предназначенное для использования его индуктивности в электрической цепи с целью уменьшения содержания высших гармоник (пульсаций) в выпрямленном токе. Применяется на тяговых подстанциях постоянного тока, на электроподвижном составе (электровозы, электропоезда) переменного тока. Сглаживающий реактор обычно соединяется последовательно с выпрямителем, таким образом, через него протекает весь ток нагрузки.

• Китаев В. Е.,Бокуняев А. А., Колканов М. Ф. Электропитание устройств связи. — М.: «Связь», 1975. — С. 328.

• Бушуев В. М., Деминский В. А., Захаров Л. Ф. Электропитание устройств и систем телекоммуникаций. — М.: «Связь», 2009. — С. 383.

• Раймонд Мэк. Импульсные источники питания. — М.: Издательский дом «Додэка XXI», 2008. — С. 272.

• Митрофанов А. В., Щеголев А. И. Импульсные источники вторичного электропитания в бытовой радиоаппаратуре. — М.: Радио и Связь, 1985. — С. 37.

• Костиков В. Г., Парфенов Е. М., Шахнов В. А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование: Учебник для ВУЗов. — 2. — М.: Горячая линия — Телеком, 2001. — 344 с. — 3000 экз. — ISBN 5-93517-052-3.

Полезные статьи

Видео

Все сглаживающие фильтры применяются в зависимости от мощности нагрузки

ru.wikipedia.org

выбираем сетевые фильтры и стабилизаторы / М.Видео-Эльдорадо corporate blog / Habr

Причины, по которым старое доброе электричество в домашней розетке выходит за пределы допустимых отклонений, бывают разные. Порой это временные скачки напряжений и всплески помех, иногда это систематические отклонения за пределы ГОСТов. В конечном итоге за это расплачивается домашняя техника, мгновенно или медленно умирая от «электрической интоксикации».

В этом посте мы расскажем о простых и недорогих способах «электрической гигиены» в зависимости от типа проблем в вашей электросети.

Зачем все это нужно

Лишь в идеальном мире ток в электрической розетке имеет только два состояния: он есть или его нет. В реальности «поведение» электрического питания имеет «аналоговый» непредсказуемый характер, неприятно удивляющий каждый раз, когда этого ждешь меньше всего.

Существует множество причин, по которым «питание от сети» может отклониться от нормы и даже выйти за пределы стандартных отклонений. Так, вечернее напряжение в сети – когда в каждой розетке каждой квартиры по включенному чайнику, телевизору или компьютеру — значительно отличается от напряжения в ночные или дневные часы с минимальной нагрузкой.

Другой пример: гражданин подключил к домашней сети промышленный сварочный аппарат, и все соседи по подъезду или дому наслаждаются импульсными помехами в виде полосок на экранах и треска в акустике.

В большинстве случаев снижение качества электропитания непредсказуемо и неизбежно из-за внешнего характера источника – как, например, импульсные скачки напряжения во время грозы. Иногда проблема известна очень даже хорошо – например, мощный фен, чайник или старинный холодильник, периодически рассылающие «электроикоту» по хлипкой домашней или офисной электропроводке, избавиться от которой выше наших сил, хотя в некоторых случаях вопрос решается простой подтяжкой контактов на всем пути.

Список возможных источников проблем с электричеством можно продолжить и дальше. Но будь то искрящие контакты в подъезде или регулярные перепады на подстанции – для владельца «внезапно» сгоревшей не по гарантии техники итог один.

Фильтр фильтру рознь

В самом названии устройства – «сетевой фильтр» — заложен ключевой принцип защиты: путем пассивной фильтрации входного напряжения. Простейшие недорогие варианты могут фильтровать высокочастотные помехи с помощью встроенных индуктивно-емкостных элементов (LC-фильтров) или бороться с импульсными помехами с помощью варисторных фильтров. Более дорогие экземпляры включают в себя оба вида фильтров.

Входное сетевое напряжение с высокочастотными и импульсными помехами

Напряжение после фильтрации импульсных помех варисторами

Выходное напряжение после LC-фильтрации высокочастотных помех

В действительно хорошем сетевом фильтре есть дополнительные средства защиты. Например, автоматический предохранитель, отключающий питание при определенной токовой перегрузке. Или специальные метал-оксидные варисторы, срабатывающие при экстремальных пиках напряжения во время грозы или в случае короткого замыкания.  

ЭРА SF-6es-2m-B: типичный сетевой фильтр

Некоторые сетевые фильтры предлагают дополнительные «сопутствующие услуги», например, обеспечивают фильтрацию и защиту для телефонной линии / факса, Ethernet-сети и телевизионной антенны. Возникновение подобных помех — не такая уж большая редкость в старых зданиях, кабельная разводка в которых за многие годы эксплуатации превратилась в многослойное и порой даже хаотичное переплетение силовых и сигнальных проводов с ветхими и проржавевшими контактами. Функции подобной фильтрации с равным успехом могут быть востребованы как в офисе, так и в домашних условиях.

Стабилизатор: полет нормальный

В отличие от сетевого фильтра, сглаживающего импульсные и высокочастотные искажения (помехи) пассивными средствами, сетевой стабилизатор активно воздействует на ключевой параметр электропитания – напряжение, компенсируя его отклонения.

До недавнего времени в России нормой для однофазной сети считалось напряжение 220 В ±10% (ГОСТ 5651-89), то есть нормальным считалось любое напряжение переменного тока в пределах от 198 до 244 вольт. С недавнего времени в силу вступил приведенный к европейским нормам межгосударственный стандарт ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009), по которому стандартным считается сетевое напряжение 230 В ±10%, или от 207 до 253 В. Старые добрые 220 В, впрочем, пока никто не отменял – стандарты действуют параллельно, так что в целом можно учитывать примерный диапазон 200-250 В.

Почти вся современная компьютерная и бытовая электроника оснащается импульсными блоками питания, которые сами себе — прекрасные стабилизаторы и способны работать в широком диапазоне питающих напряжений. Так, например, подавляющее большинство компьютерных блоков питания – как встраиваемых в ПК, так и внешних, для ноутбуков и планшетов — рассчитаны на глобальное использование в большинстве стран мира с номинальным напряжением сети от 110 В до 240 В. В некоторых случаях такая техника «запускается» даже при напряжении всего 90-100 В. Соответственно, снижение напряжения в розетке по любым причинам для них не помеха, повышающая компенсация происходит автоматически.

Defender AVR Typhoon 1000: компактный стабилизатор на 320 Вт и 2 розетки

С повышенным напряжением немного сложнее: даже самая современная электроника рассчитана максимум на 250-260 В, но если такое напряжение в питающей сети почему-то стало нормой (в городских условиях в это трудно поверить), конечно же, лучше его стабилизировать внешними средствами.

Вне зависимости от повышенного или пониженного напряжения в особую группу риска попадают все любители теплого лампового звука – раритетных виниловых вертушек, плееров, усилителей и другой старинной техники. В этом случае применение стабилизаторов, как говорится, не обсуждается.

В настоящее время наиболее популярными и многочисленными представителями класса бытовых стабилизаторов напряжения являются электронные, где входящий ток с частотой 50 Гц преобразуется в высокочастотные импульсы с частотой в десятки килогерц и управляется с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Из существенных минусов таких стабилизаторов можно отметить лишь то, что синусоида на выходе таких стабилизаторов далека от идеала. Список плюсов гораздо длиннее: компактность, небольшой вес, огромный рабочий диапазон, универсальность, устойчивость к перегрузкам, и, главное, невероятно доступная цена.

Помимо этого, в рознице изредка также можно встретить «классику»: внушительных размеров блоки, ступенчато снижающие или поднимающие выходное напряжение за счет электронного или релейного переключения обмоток размещенного внутри полноценного автотрансформатора. Такие стабилизаторы громоздки, имеют изрядный вес, но при этом практически не искажают синусоиду входного тока. Как правило, стабилизаторы этого класса ориентированы на питание целого дома или выполнение специфической задачи – вроде питания газового котла, однако при определенных условиях именно такое устройство может оказаться идеальным выбором аудиофила.

PowerCom TCA-2000: стабилизатор на 2000 ВА (1000 Вт) и 4 розетки

Хороший стабилизатор, как правило, оснащается всеми пассивными фильтрами, характерными для сетевых фильтров, а также имеет все мыслимые виды защиты, в том числе от перенапряжения, перегрузки, перегрева, короткого замыкания и т.д.

Что надо знать при выборе сетевого фильтра

При выборе любого промежуточного сетевого устройства – удлинителя, сетевого фильтра, стабилизатора или источника бесперебойного питания, прежде всего следует помнить главное правило: «электротехника – наука о контактах». Красивые надписи, громкие имена брендов, многочисленные индикаторы и USB-порты не должны отвлекать от главной проблемы: включая что-либо между сетью и устройством, мы добавляем лишние контакты в и без того длинную и неравномерную цепь.

• Даже самые совершенные схемотехнические решения для стабилизации, фильтрации и защиты попросту бессмысленны, если контакты в розетках вырезаны из консервной банки и болтаются по чем зря, а пайка разъемов сделана некачественно. В таких условиях любые перепады нагрузки в сети будут автоматически создавать многочисленные помехи.
  Сетевой фильтр Power Cube PRO

  При покупке надо обратить внимание на качество исполнения розеток, вилок, кабелей и контактов. Вилки должны максимально плотно входить в розетки, кабель устройства, если имеется, должен быть надежным, из многожильного провода, с качественной изоляцией, рассчитанным на достаточно большую пиковую силу тока в синфазном режиме. Очень хорошо, если розетки устройства оснащены защитными шторками, это внесет дополнительную безопасность в доме с дошкольниками.
  

• Просчитайте заранее количество необходимых розеток для подключения техники, чтобы впоследствии не пришлось городить огород ненужных дополнительных контактов из удлинителей и других переходников.

  Хороший сетевой фильтр или стабилизатор может обладать индикацией наличия заземления или режима перегрузки, это полезный бонус. Что касается встроенного в сетевой фильтр зарядного устройства с одним или несколькими портами USB – это, скорее, приятная мелочь, несколько влияющая на цену, но никак не связанная с основной функцией устройства.
  

• В процессе выбора сетевого фильтра важно обратить внимание на суммарную энергию пиковых выбросов паразитного напряжения (в джоулях), которую устройство теоретически в состоянии отфильтровать и погасить в каждый момент времени без саморазрушения. Впрочем, максимальное число джоулей в спецификации фильтра – тоже не истина в последней инстанции, поскольку правильно спроектированный фильтр способен «заземлять» часть энергии через варисторы. Тем не менее, в процессе выбора маркировку фильтра в джоулях не стоит сбрасывать со счетов.
  

• Следующий важный параметр – максимальный ток помехи, на который рассчитан фильтр, в амперах. В дополнение, сетевой фильтр также может быть промаркирован по максимальной нагрузке, при этом она может быть указана как в амперах, так и в ваттах.
  

• Некоторые производители также добавляют в список характеристик сетевых фильтров максимально допустимое напряжение (в вольтах) уровень ослабления высокочастотных помех для разных частот (в децибелах) и наличие защиты от перегрузки – например, от перегрева.
  Наконец, ряд параметров фильтра, определяющий его выбор в каждом отдельном случае: длина кабеля, количество розеток, возможность настенного монтажа, наличие дополнительных фильтров для телефонной линии и витой пары, наличие портов USB и так далее.
  

Вариант 1: новостройка

Рассмотрим для начала наиболее оптимистичный сценарий: только что сданная в эксплуатацию новостройка с новенькой подстанцией; проводка выполнена исключительно медью с идеальным монтажом, высококачественными, еще не окислившимися контактами и автоматическими предохранителями на соответствующий ток.

Казалось бы, напряжение в розетке должно быть максимально близким к идеальной синусоиде. Увы, даже такую идиллию легко может испортить на пару месяцев приглашенная соседом на ремонт гоп-группа с раздолбанным инструментом: каждый электродвигатель в каждой помирающей болгарке, дрели или отбойнике будет искрить из последних сил до финальной своей черты, рассылая по проводке дома «импульсы смерти».

Это еще цветочки: наиболее активные и неугомонные жильцы периодически будут подключать к домашней сети промышленные сварочные аппараты, чтобы все соседи по подъезду или дому смогли «насладиться» импульсными помехами в виде полосок на экранах ТВ и ПК и забористым треском в колонках и наушниках.

Итак, даже жители относительно новых микрорайонов в крупных городах и мегаполисах с относительно новой инфраструктурой не защищены от импульсных и высокочастотных помех силового питания – по крайней мере, локального происхождения.

Как минимум, несколько первых лет жизни нового дома неизбежно будут посвящены различным ремонтам и перестройкам. В такой ситуации, возможно, покупка самого «мощного» сетевого фильтра не нужна, но совсем без фильтрации силового напряжения никак не обойтись.
Из недорогих вариантов можно присмотреться к сетевым фильтрам отечественной компании «Эра». В ее ассортименте много моделей, отличающихся по уровню защиты и наличию дополнительных функций.

Наиболее доступным и простым решением для фильтрации сетевого напряжения можно назвать недорогой сетевой фильтр ЭРА SF-5es-2m-I. Устройство выполнено в пожаробезопасном корпусе, имеет кабель длиной 2 м и оснащено пятью розетками формата EURO с заземляющим контактом.

Максимальная нагрузка фильтра составляет 2200 Вт (10 А), максимальный ток помехи заявлен на уровне 7000 А, а максимальная рассеивающая энергия – на уровне 300 Дж при максимальном отклонении напряжения нагрузки 275 В.

Сетевой фильтр ЭРА SFU-5es-2m-W

Этот фильтр оснащен индикатором включения, фильтром импульсных помех, защитой от короткого замыкания и перегрева. В дополнение устройство ослабляет высокочастотные помехи (0,1 – 10 МГц) на 10-40 дБ.

Те, кому высокочастотная фильтрация некритична, могут обратить внимание на сетевой фильтр ЭРА USF-5es-1.5m-USB-W: при схожих характеристиках по нагрузке, максимальному току (за вычетом ВЧ-фильтра) это устройство оснащено выключателем и обеспечивает максимальное рассеивание энергии до 125 Дж, а также оснащено двумя встроенными портами USB для зарядки портативной техники и имеет настенный крепеж.

Несколько более дорогой вариант – сетевой фильтр ЭРА SFU-5es-2m-B, объединяет все преимущества двух названных выше фильтров, включая ВЧ-фильтр, порты USB, настенный монтаж, выключатель и максимальное рассеивание энергии до 300 Дж, но при этом выполнен в надежном корпусе из поликарбоната стильного черного цвета.

Тем, кому необходимы длинные кабеля, есть смысл присмотреться к сетевым фильтрам серии Sven Optima на шесть розеток, поставляемым в розницу с 1,8-метровым, 3-метровым или 5-метровым сетевым кабелем. Эти фильтры рассчитаны на максимальную нагрузку до 2200 Вт, максимальный ток помехи до 2500 А и максимальное рассеивание энергии до 150 Дж при отклонении напряжения нагрузки до 250 В.

Несмотря на небольшую цену они оснащены встроенным выключателем, индикатором включения, фильтром импульсных помех, защитой от короткого замыкания и автоматической защитой от перегрузки.

К этому же классу устройств можно отнести сетевой фильтр Pilot L 1,8 m от ZIS Company. Особенностью этого фильтра является наличие пяти розеток стандарта EURO плюс одной дополнительной розетки российского образца, а также поддержка максимального тока помехи до 2500 А и максимальной рассеиваемой энергии до 800 Дж.

Особняком в ряду сетевых фильтров стоят однорозеточные решения, которые сегодня присутствуют в ассортименте большинства производителей. На эти фильтры в обязательном порядке стоит обратить внимание владельцам Hi-Fi и Hi-End техники, особенно той, что выпущена 20 и более лет назад. «Индивидуальный» сетевой фильтр позволит оградить слушателя от щелчков и других фоновых звуков, а любимые усилители, вертушки, фонокорректоры и деки – от преждевременного старения без того уже «не молодых» компонентов.

Сетевой фильтр Pilot S-Max

Например, однорозеточный сетевой фильтр Pilot BIT S с максимальной нагрузкой до 3500 Вт, максимальным током помехи до 10000 А и рассеиваемой энергией до 150 Дж обеспечит полную защиту техники с помощью фильтра импульсных помех, защиты от короткого замыкания и перегрузки.

Еще одно интересное однорозеточное решение – сетевой фильтр APC Surge Arrest P1-RS от компании Schneider Electric, несмотря на свои компактные размеры, гарантирует максимальную нагрузку до 16 А, максимальный ток помехи до 26000 А и рассеивание энергии до 903 Дж. Такая мощная защита с успехом может использоваться в качестве фильтра-переходника на обычный многорозеточный удлинитель.

Сетевой фильтр APC P1-RS

Вариант 2: для дачи

От «почти идеальных» условий городских новостроек перейдем к менее удачливым примерам – домам с видавшей виды проводкой, офисам, пригородным домам и другим случаям с нестабильным электропитанием. В особой «группе риска» здесь оказываются именно офисы, поскольку ко всевозможным источникам помех, типичным для домашних пользователей, в офисах добавляются помехи от мощных промышленных кондиционеров, а в некоторых случаях — от промышленных холодильников и другого силового оборудования с огромными импульсными выбросами пусковых токов.

У того же APC для таких случаев имеются сетевые фильтры на четыре или пять розеток, такие как APC P43-RS или APC PM5-RS из серии Essential. При максимальной нагрузке до 10 А, они обеспечивают напряжение отключения нагрузки до 300 В при максимальном токе помехи до 36000 А и максимальной рассеиваемой энергии до 918 Дж.

Сетевой фильтр APC SurgeArrest PM5B-RS

В дополнение к пожаробезопасному корпусу, фильтрации импульсных помех и защите от короткого замыкания, эти фильтры оснащены выключателями и евро-розетками с механической защитой.

Интересным решением вопроса фильтрации и защиты также может стать сетевой фильтр Sven Platinum 1,8 м Black. Уникальность этого фильтра в том, что, помимо общего механического выключателя, каждая из его пяти розеток оборудована индивидуальным выключателем с индикатором работы. Устройство рассчитано на нагрузку до 2200 Вт, максимальный ток помехи до 2500 А и максимальную рассеиваемую энергию до 350 Дж.

Сетевой фильтр Sven Platinum 1,8 м Black

Для перфекционистов сегодня в России доступны уникальные сетевые фильтры компании Monster. Цена на изделия этой марки в два-три раза выше схожих предложений от других брендов, однако применение керамических варисторов, технология Clean Power для снижения электромагнитного излучения, цепи дополнительной защиты и уникальный внешний вид вполне компенсируют эту разницу.

Самый универсальный сетевой фильтр Monster – Core Power 800 USB, оснащен восемью евро-розетками, двумя портами USB для зарядки портативной техники, а также входом и выходом LAN для дополнительной защиты Ethernet-кабеля от импульсных помех. Он держит нагрузку до 16 А и обеспечивает рассеивание помех с энергией до 1440 Дж. Фильтр имеет индикацию включения и заземления, защиту от короткого замыкания и перегрузки, а также механическую защиту розеток.

Сетевой фильтр Monster Core Power 800 USB

«Ближайший родственник» этой модели — сетевой фильтр Monster Core Power 600 USB, рассчитан на шесть розеток и не имеет LAN-фильтра, но при этом обеспечивает максимальное рассеивание энергии помех до 1836 Дж.

Список достойных сетевых фильтров можно продолжить несколькими заслуживающими доверия торговыми марками – такими как InterStep, Uniel, Ippon, IEK, Defender, Powercom, ExeGate и др.

При выборе фильтра самое главное – правильно оценить ситуацию с качеством электропитания в вашем доме или офисе, а также определиться с потребностями и количеством электроники и бытовой техники, которая будет подключена к фильтру. Например, тем, кто получает в дом интернет по оптике или витой паре, совершенно не нужен фильтр для телефонной линии, чего не скажешь о тех, кто подключен к Сети по ADSL.

В любом случае выбор сетевого фильтра заслуживает особого внимания, поскольку от этого, казалось бы, малозначительного устройства иногда зависит срок службы техники, цена которой в десятки и сотни раз превышает стоимость этого фильтра.

Выбираем стабилизатор напряжения

Сетевой стабилизатор — устройство специфическое и значительно более сложное, нежели сетевой фильтр, поэтому и список производителей значительно короче.

Тем не менее, имена наиболее популярных торговых марок здесь практически те же, а выбор несколько упрощается благодаря тому, что ключевых параметров для определения наиболее подходящего решения значительно меньше.

Да, большинство сетевых стабилизаторов содержат встроенные фильтры помех и также могут быть промаркированы по максимальной энергии рассеивания, но наиболее важными параметрами при выборе все же являются максимальная нагрузка и диапазон стабилизации входных напряжений.

Классифицировать сетевые стабилизаторы лучше всего по максимально допустимой нагрузке, и уже после этого смотреть диапазон стабилизации напряжений.

В России допустимая максимальная нагрузка обычно нормируется в ваттах (Вт) или киловаттах (кВт), в других странах – в частности, в Китае, принята маркировка в вольт-амперах (ВА) или киловольт-амперах (кВА).

Ватты активной мощности и вольт-амперы полезной мощности – величины отнюдь не тождественные, последние для достижения примерного равенства необходимо умножать на так называемый коэффициент мощности, который у бытовой техники и электроники колеблется в пределах 0,6-1,0.

На практике обычно просчитывают примерную суммарную мощность нагрузки, и затем, чтобы узнать искомую полезную мощность в вольт-амперах, умножают ее на 1,4. И наоборот: при необходимости выяснить примерную нагрузку стабилизатора в ваттах полезную мощность умножают на коэффициент 0,7.

И еще один полезный практический совет: высчитав суммарную максимальную мощность предполагаемой нагрузки стабилизатора, добавьте к результату еще 25%, небольшой запас позволит не только избежать перегрузки в будущем, при подключении новых устройств, но также избавит стабилизатор от работы в предельном режиме, где у него заметно падает КПД.

Выбирая стабилизатор, также стоит обратить внимание на наличие «умного» режима Bypass («обход»): при номинальном напряжении сети такое устройство не будет попусту расходовать энергию и включится в работу только тогда, когда в этом действительно появится необходимость.

Определяясь с максимально допустимой мощностью нагрузки сетевого стабилизатора напряжения, следует смотреть на его характеристики, а не на название: совсем не факт, что цифры в наименовании имеют хоть какое-либо практическое отношение к мощности устройства.

Для стабилизации сетевого напряжения при относительно небольшой нагрузке — в пределах до 300 Вт — есть очень интересные решения у Sven. Компактные стабилизаторы выполнены в необычном «кубическом» дизайне и имеют достаточно широкий диапазон стабилизации напряжения – как правило, в пределах от 150 до 280-295 В.

Здесь как раз тот случай, когда не следует доверять цифрам в названии и особо внимательно читать характеристики: у стабилизатора Sven VR-V 600 максимальная нагрузка составляет 200 Вт, у Sven Neo R 600 — не более 300 Вт.

Оба «кубика» имеют защиту от перегрузки и короткого замыкания, рассчитаны на максимальный ток помехи до 6500 А и рассеиваемую энергию до 220 Дж, и оба оснащены розетками с механической защитой.

Для более мощных нагрузок компания выпускает стабилизатор Sven VR-V1000, обеспечивающий подключение техники мощностью до 500 Вт. К такому «кубику» уже можно подключить не только домашнюю аудиосистему, но также дополнительные устройства, такие как телевизор, игровая приставка, персональный компьютер.

Стабилизатор напряжения Sven VR-V1000

В модельном ряду стабилизаторов напряжения производства Schneider Electric представлены две популярные модели APC LS1000-RS Line-R и APC LS1500-RS Line-R, рассчитанные на нагрузку до 500 Вт и 750 Вт, соответственно. Оба стабилизатора работают с входными напряжениями в диапазоне 184-248 В, оснащены индикаторами рабочего напряжения и перегрузки, фильтрами импульсных помех, защитой от короткого замыкания и перегрузки.

Стабилизатор напряжения APC LS1000-RS Line-R

Не поленитесь перед покупкой также проверить максимальное рабочее напряжение стабилизатора — если этот параметр действительно критичен для вашей сети. Так, например, стабилизатор APC LS1500-RS Line-R рассчитан на диапазон входных рабочих напряжений 184-248 В, в то время как модель APC Line-R 600VA Auto, хоть и рассчитана на меньшую мощность, до 600 Вт, в то же время обеспечивает значительно более широкий диапазон стабилизации входных напряжений, от 150 до 290 В, чем, в частности, и объясняется его более высокая цена.

Стабилизатор напряжения APC Line-R 600VA Auto

Стабилизаторы напряжения от 1000 Вт (1 кВт) и выше следует выделять в отдельную категорию, рассчитанную на обслуживание мощной офисной техники, бытового оборудования для домов (например, для отопительных котлов) или стабилизации напряжения во всем доме. Для таких целей часто применяют мощные системы с автотрансформаторами.

Sven — одна из немногих компаний, кто производит и продает в России стабилизаторы с автотрансформатором, рассчитанные на значительную нагрузку и при этом обладающие доступной ценой. Так, например, модель Sven AVR PRO LCD 10000 справляется с нагрузкой до 8 кВт в диапазоне стабилизации от 140 до 260 В — отличный выбор для подключения всего загородного жилого дома.

Стабилизатор напряжения Sven AVR PRO LCD 10000

Очень большой ассортимент мощных компактных стабилизаторов выпускает ранее упомянутая «Эра».

Стабилизатор напряжения ЭРА СНК-1000-М

Обратите внимание на маркировку ее изделий: в названии стабилизаторов, как правило, указывается полезная мощность в ватт-амперах. Например, стабилизатор ЭРА СНК-1000-М рассчитан на 1000 ВА, то есть, с ним можно смело закладывать максимальную активную нагрузку до 700 Вт.

Стабилизатор напряжения ЭРА STA-3000

Для питания мощной домашней нагрузки – от 3000 Вт и более, также отлично подходят стабилизаторы с релейной регулировкой нагрузки. Они доступны по цене, компактны, обладают широким диапазоном стабилизации – от 140 до 270 В и оснащены всеми мыслимыми видами защиты.

Стабилизатор напряжения ЭРА STA-3000

Наиболее доступная модель этой серии – ЭРА STA-3000 — выдержит нагрузку до 3 кВт, при этом автоматически отключится при длительном стабильном напряжении сети. Вдобавок, устройство оснащено многоцветным ЖК-дисплеем для наглядной индикацией текущего режима работы.

По сути мы прошлись по всем основным проблемным случаям, связанным с электропитанием, и подобрали модели для каждого из них. Надеемся, с ее помощью вы сможете выбрать наиболее подходящий именно вам вариант защиты.

habr.com

Как выбрать сетевой фильтр | Блог

С развитием технологий растет и количество полезных приборов, без которых уже трудно представить свою жизнь. Сегодня все бытовые приборы и гаджеты необходимо подключать к электросети для постоянной работы или подзарядки, поэтому потребность в большом количестве розеток постоянно растет. Сетевые фильтры оснащают защитой от короткого замыкания, отдельными или общими выключателями. Кроме этого, продвинутые и дорогие модели фильтруют высокочастотные помехи, которые образуются из-за большого количества подключенных к электрической сети приборов и плохой, старой проводки.

Как это работает?

Сетевой фильтр, в зависимости от стоимости, выполняет следующие функции:

1. Защита от короткого замыкания;

2. Фильтрация высокочастотных помех;

3. Защита от кратковременных импульсов напряжения.

Короткое замыкание – состояние электрической цепи, когда фаза и ноль соединены напрямую без нагрузки. Т.е. если где-то обрыв провода, если что-то в каком-то приборе замкнуло, то сетевой фильтр должен вырубиться и защитить оставшуюся аппаратуру.

Помехи – следствие работы приборов, подключенных к сети. Почти вся электроника сейчас на импульсных источниках питания – телевизоры, компьютеры и т.д. Импульсные блоки питания неизбежно дают помехи в сеть. Кроме них помехи дают и приборы с индуктивной нагрузкой, например холодильник.

Высокочастотные помехи не вредят электронике, но сказываются на её работе. Например, в аудиотехнике могут появиться посторонние звуки, на экране аналогового телевизора или монитора рябь и искажения.

Импульсы напряжения возникают из-за подключения к сети любой реактивной нагрузки, опять же холодильник, сварочные аппараты и прочее. Чтобы случайно ничего не сгорело, в сетевые фильтры ставят варристоры, которые поглощают эти имульсы. Но от длительного воздействия высокого напряжения они редко защищают.

Типы сетевых фильтров

Удлинитель – самый простой прибор, состоящий из провода и розеток. У него нет фильтров и автоматов для предотвращения короткого замыкания.

Сетевой фильтр – тоже, что и удлинитель, но еще с высокочастотным фильтром, т.е. устраняет высокочастотные помехи. В дополнении к этому с выключателем и зачастую с терморазмыкателем.

Тройник , разветвитель – обычный разветвитель на несколько розеток без провода.

Ваттметр – измерительный прибор, определяет мощность потребления электричества.

Энергомер – по принципу работы похож на ваттметр, в дополнении регистрирует потребляемую мощность по аналогии со счетчиком .

Количество и тип розеток

В современных сетевых фильтрах бывает до восьми розеток. Следовательно, в одну настенную розетку вы можете через фильтр подключить до восьми сетевых приборов – это несомненный плюс. Но стоит учитывать: подключение к фильтру большого количества приборов может привести к его автоматическому отключению из-за перегрузки.

Существует множество различных видов разъемов, в сетевых фильтрах выделяют два типа розеток:

– Тип С и тип F. Европейский вид розетки, два круглых штырька. Отличие типа F в том, что у него присутствуют контактные пластины для заземления, чего нет у типа С. Заземление розетки позволяет избежать неприятных, а порой и опасных ситуаций. Многие сталкивались с проблемой, когда при прикосновении к стиральной машине или электроплите ударяет током, это возникает по причине отсутствия заземления. В большинстве квартир заземление сделано только у плиты.

Производители выпускают фильтры с вилкой IEC C14 (компьютерная). Данный тип разъема используется для прямого соединения к источнику бесперебойного питания. Сетевой фильтр подключенный напрямую через ИБП способствует более надежной защите оборудования от скачков напряжения и отключения электричества.

Основные параметры сетевых фильтров

Выбирая сетевой фильтр следует обратить внимание на максимальную мощность подключенной нагрузки и максимальный ток нагрузки. Эти параметры позволяют рассчитать целесообразность приобретения различных моделей. При расчете максимальной мощности ток необходимо умножить на напряжение (к примеру: 5 А умножаем на 220 В и получаем 1100 Вт). Затем складываем мощность приборов, которые планируется подключать через сетевой фильтр. Если суммарная мощность техники выше максимально допустимой мощности фильтра, то следует подобрать модель, выдерживающую более высокую нагрузку.

К примеру: при подключении к сетевому фильтру ПК и периферии, он будет работать без нареканий, так как мощность потребления у этих приборов невысокая. Но если планируется использовать сетевой фильтр на кухне, подключать одновременно электрочайник, плиту, водонагреватель, то при одновременной работе всех приборов фильтр отключится.

Уровни защиты

По степени защиты сетевые фильтры можно условно разделить на:

1. Базовый уровень защиты (Essential). Такие фильтры имеют самую простую (базовую) защиту. При импульсах напряжения принимают удар на себя, характеризуются не высокой стоимостью и простотой в конструкции. Применять их лучше с недорогой и маломощной техникой. Служат альтернативой обычным удлинителям.

2. Продвинутый уровень защиты (Home/Office). Подходят для большинства приборов в доме и офисе, представлены на рынке широким ассортиментным рядом и лояльной стоимостью по отношению к качеству.

3. Профессиональный уровень защиты (Performance). Гасит практически все помехи, рекомендуется к приобретению для дорогой чувствительной к помехам технике. Сетевые фильтры с профессиональным уровнем защиты дороже по стоимости в отличии от предыдущих, но их надежность полностью окупает издержки.

Защита от кратковременных скачков/импульсов напряжения – практически все фильтры оснащены данной функцией, принцип ее действия заключается в поглощении кратковременных высковольтных импульсов. От длительного повышенного напряжения она не защищает. Если в вашем доме большую часть времени повышенное или пониженное напряжение, то лучше отдать предпочтение стабилизатору, так как сетевой фильтр будет бесполезен.

Отключение при перегреве – за отключение отвечает датчик перегрева, при возрастании температуры выше предельно допустимой сетевой фильтр обесточивается. При использовании фильтра вблизи отопительных приборов или на максимальной мощности потребления датчик перегрева поможет избежать его поломки или возникновения опасных ситуаций.

Подавление помех – на территории России частота подачи электроэнергии составляет 50 Гц, но так же в сети присутствуют дополнительные высокочастотные гармоники. Фильтр устраняет высокочастотную “грязь”, снижает ее до минимума, тем самым оставляя чистый 50 Гц синус без лишних гармоник.

Выключатель

Сетевые фильтры оборудованы выключателем для того чтобы постоянно не выдергивать вилку из розетки, выключатель бережет время и безопасен в использовании.

Выключатели встречаются нескольких видов:

Индивидуальные – установлены для каждой розетки сетевого фильтра, нет необходимости выдергивать из фильтра конкретный прибор, можно просто нажать кнопку.

Общие – устанавливаются на верхней или боковой стороне фильтра, обесточивают все приборы, подключенные к сетевому фильтру.

Пульты ДУ – модели сетевых фильтров с пультом ДУ встречаются редко, цена на них высока, но за удобство приходится платить. Удобны в использовании, подходят для людей с ограниченными возможностями.

Длина кабеля

Длинный кабель обеспечивает мобильность, увеличивает площадь, на которой можно использовать подключаемый прибор. Длинные кабели удобны в помещениях с большой площадью для строительных инструментов, пылесосов и прочей переносной техники. Но в небольших помещениях нет необходимости брать удлинитель «с запасом», достаточно ограничиться моделями со средней длиной кабеля, иначе он будет мешать и путаться. Наиболее распространенными длинами сетевых фильтров считается: 1,5; 1,8; 3; 4; 5; 10.

Дополнительные особенности

Индикатор – информирует о включении сетевого фильтра, часто совмещен с кнопкой выключателя. В зависимости от модели может быть общим или индивидуальным для каждой розетки сетевого фильтра.

Крепление на стену – некоторые фильтры оснащены петлями с обратной стороны. Такое дополнение призвано снизить риск повреждения проводов, упростить уборку. Сетевой фильтр удобно крепить к стене или же к внутренней стороне компьютерного стола, провода не будут мешать под ногами.

Крепление для проводов – необходимо если к фильтру подключено большое количество приборов, предотвращает спутывание и залом провода.

Порты USB – созданы для прямого подключения гаджетов к электросети без использования индивидуального зарядного устройства. Стандарт USB получил свое широкое распространение во всем мире, можно заряжать аккумуляторы и при этом не занимать розетку.

Ценовой диапазон

Сетевой фильтр это тот прибор, который может себе позволить каждый, незаменимая вещь в любом доме. Помимо широкого ассортиментного ряда фильтры имеют и большой ценовой диапазон. Стоимость варьируется в зависимости от производителя, степени защиты, максимальной мощности и дополнительных функций. Если нет необходимости в высокой степени защиты, если в вашем доме скачки напряжения редкое явление, то нет смысла переплачивать. В случае постоянных помех электросети сетевой фильтр с высокой степенью защиты незаменим. Следует отметить, что дешевой моделью лучше не ограничиваться, как известно, «скупой платит дважды». Ниже приведена примерная стоимость в зависимости от типа изделия:

Ваттметр – от 890 р.

Разветвитель – от 270 р.

Удлинитель – от 270 до 1400 р.

Тройник – от 290 р.

Сетевой фильтр – от 300 до 3000 р.

Энергомер – от 1300 р.

club.dns-shop.ru

что лучше хороший стабилизатор напряжения или сетевой фильтр?

Сложно представить современного человека, который не пользуется бытовыми электроприборами. Но зачастую такие изделия имеют высокую стоимость и поэтому будет очень неприятно, если с ними что-либо произойдёт. Поэтому бережливые люди стараются обезопасить работу техники от перебоев в электросети, которые, к сожалению, не являются редкостью.

Основной причиной большинства поломок электрических приборов считаются скачки напряжения, для борьбы с которыми были разработаны различные фильтрующие и стабилизирующие устройства. Эти приборы помогут защитить имущество человека от непредвидимых поломок. Но чтобы выбрать подходящее устройство в конкретно взятом случае нужно разбираться, что лучше подойдёт для того или иного вида техники стабилизатор напряжения, а, может, сетевой фильтр.

Для чего нужна защита бытовой техники?

Большинство электроприборов не переносят изменений параметров электросети, особенно если происходит резкий скачок напряжения.

Если напряжение длительно будет выше нормы, то увеличится риск поломки блоков питания, микросхем и других запчастей, которые будут сильно греться.

Если же напряжение сильно понизится, то все узлы и схемы начнут работать на предельных нагрузках, что в итоге в лучшем случае значительно снизит их эксплуатационный ресурс, а в худшей ситуации приведёт к их поломке.

Пагубно влияют на срок службы электронных узлов незапланированные отключения электричества. К несчастью с такими проблемами отечественного электроснабжения знакомы как люди, проживающие в мегаполисах, так и в отдалённых деревнях.

Обычно производители бытовых приборов предусматривают минимальную защиту выпускаемой электронной продукции, но диапазон стабильной работы большинства изделий не превышает 198–242 В. При этом в случае поломки техники, по причине перебоев в электроснабжении она не подлежит гарантийному обслуживанию.

Основные разновидности устройств защиты

В зависимости от того, какое электрическое устройство и с какой целью требуется защищать, происходит классификация защитного оборудования:

• выключатели автоматического типа;
• источники, обеспечивающие бесперебойное питание;
• приборы, фильтрующие сетевое напряжение;
• изделия, стабилизирующие параметры электрической сети.

Автомат – устройство, предназначенное для аварийного отключения электроприборов. Такие устройства защищают электронное оборудование от утечки тока и перегрева, обусловленного нарушением изоляции или плохого контакта. Это позволяет предотвратить пожар или поражение человека током. Такие изделия используют в распределительных щитках в квартирах и частных домостроениях.

Выбор автоматических выключателей основывается на параметрах номинального тока и количестве потребителей используемых в квартире. Сегодня на рынке электротехники представлены переносные модели таких защитных устройств, которые просто включают в розетку, а уже через них подаётся питание к электроприборам. Однако такое изделие не защитит от перебоев в электросети, а просто отключит потребитель, в случае если показатели тока превысят максимально допустимые значения.

Для электроники, которая требует деликатного обращения, например, компьютер, который должен правильно завершить свою работу целесообразно использовать устройство обеспечения бесперебойного питания. Такой прибор продлевает подачу электричества на протяжении определённого времени в случае незапланированного отключения основной электросети.

Для чего нужен сетевой фильтр?

Основным предназначением сетевого фильтра является сглаживание помех в электросети. Такой эффект был достигнут благодаря использованию небольшой электронной схемы, которая поглощает незначительные скачки напряжения и изменения частотных показателей в сети. При возникновении более серьёзных проблем такое устройство просто отключает подачу питания за счёт предохранителя.

Сетевые фильтры выпускаются с разным числом розеток, что позволяет подключать несколько бытовых приборов одновременно. Однако нужно учитывать, что фильтр рассчитан на определённый уровень нагрузки, превышение которой недопустимо. Поэтому подключать несколько мощных устройств к одному фильтру нельзя.

Таким образом, можно резюмировать, что под сетевым фильтром подразумевается защитное устройство, которое эффективно сглаживает низкочастотные и высокочастотные помехи в сети и отключает оборудование в случае перегрузок по току или возникновении короткого замыкания.

Особенности работы сглаживающего фильтра

Для защиты электротехники от импульсных скачков в электросети фильтры оснащаются варисторами – приборами, которые могут увеличивать внутреннее сопротивление, преобразовывая импульсную энергию в тепловую. Очень часто это приводит к поломке варистора, но защищает дорогостоящую технику.

Чтобы подавить помехи высокой частоты от электросварки или электродвигателя схемой предусмотрена установка LC-фильтров. Качественные сглаживающие устройства включают в свою конструкцию конденсаторы и индукционные катушки, которые улучшают стабильность подачи электричества, тем самым продлевая срок службы бытовых устройств.

Увлекаться экономией при покупке сетевого фильтра не целесообразно, так как дешёвые модели скорее выполняют функции удлинителя, а не защитного прибора. Также, покупая защитное устройство, важно обращать внимание на количество розеток и длину кабеля, так как часто удобно проложить такую переноску для подключения множества приборов, например: компьютера, монитора и принтера в одном месте.

Конструктивные особенности и принцип работы стабилизатора

Под стабилизатором подразумевается устройство в автоматическом режиме, преобразующее разные показатели напряжения в стабильное значение, равное 220 В. Электронный прибор, подключённый к источнику питания со стабильными параметрами напряжения, работает значительно дольше, чем аналог, включённый напрямую в розетку. При этом к основным функциям стабилизатора можно отнести следующие параметры:

• стабилизация перепадов напряжения;
• защита потребителей от помех в электросети;
• защита от возможности возникновения коротких замыканий;
• сглаживание частотных помех.

Самыми распространёнными типами стабилизаторов являются приборы со ступенчатым и электромеханическим принципом работы. При этом популярными и недорогими являются ступенчатые стабилизаторы, которые работают по принципу переключения обмоток трансформатора путём прерывания на несколько миллисекунд. Благодаря этому происходит увеличение или уменьшение параметров напряжения.

Электромеханические приборы работают по принципу плавной регулировки напряжения без прерывания. Они обладают высокой нагрузочной способностью, но требуют проведения регулярных профилактических мероприятий из-за повышенного износа сервомотора и токосъемных щёток. Плюс ко всему они дороже ступенчатых аналогов.

Чему отдать предпочтение – сетевому фильтру или стабилизатору?

Проводя сравнительную характеристику сетевого фильтра и стабилизатора, становится понятно, что последний намного эффективней справляется с различными проблемами энергоснабжения. По сравнению со сглаживающим фильтром, который имеет простейшую конструкцию стабилизатор – сложное устройство, с многоуровневой защитой, благодаря которой любая бытовая техника будет надёжно защищена.

Сетевые фильтры абсолютно бесполезны, если в электросети понижается или повышается напряжение. В свою очередь, стабилизирующее устройство выравнивает параметры напряжения в достаточно широких диапазонах в зависимости от модели прибора. При этом в случае с резким увеличением напряжения стабилизатор плавно отключит электронный прибор, когда в фильтрующем устройстве сгорит предохранитель.

Естественно, цена стабилизаторов немного выше сетевых фильтров, но затраты того стоят. Единственно, что при выборе подходящего прибора нужно учитывать параметры его мощности и выбирать изделие исходя из суммарных показателей подключаемого в него электрического оборудования с запасом в 20%.

Когда лучше стабилизатор, а когда сетевой фильтр?

Покупки сетевого фильтра достаточно только в том случае, когда в доме не наблюдается скачков напряжения, особенно в меньшую сторону. Но если выбор пал на фильтрующий прибор, то не стоит экономить, так как дешёвые изделия чаще вредят электронному оборудованию, чем защищают его.

В свою очередь, установка качественного стабилизатора напряжения оправдана в следующих ситуациях:

• при частом понижении напряжения в электросети до таких значений, что бытовые приборы начинают работать на износ или, вообще, отключаться;
• в случае использования дорогостоящей техники, в разы превосходящей цену стабилизатора.

Ознакомившись с принципом работы разных защитных устройств, потребителю будет несложно понять, что лучше выбрать сетевой фильтр или стабилизатор напряжения. Чтобы защитить дорогостоящий двухконтурный котёл лучше потратиться на покупку стабилизатора. В свою очередь, для старого монитора вполне достаточно фильтра.

elektro.guru

Сглаживающие фильтры | HomeElectronics

Всем доброго времени суток. Сегодня продолжение темы про выпрямители и поговорим мы о сглаживающих фильтрах выпрямителей. Сглаживающие фильтры включаются между выпрямителем и нагрузкой для уменьшения переменных составляющих (пульсаций) выпрямленного напряжения. Эти фильтры выполняются из индуктивных элементов – дросселей и из ёмкостных элементов – конденсаторов. Простейший сглаживающий фильтр может состоять только из одного элемента, например дросселя или конденсатора. В малогабаритной аппаратуре сравнительно малой мощности индуктивные элементы фильтра могут быть заменены активными (резисторами).

Сглаживающие фильтры, прежде всего, характеризуются коэффициентом сглаживания q, представляющим собой отношение коэффициентов пульсаций на входе S₀ и выходе S_0H фильтра:

Индуктивный сглаживающий фильтр

Применяется в маломощных выпрямителях, но может входить в состав сложных многозвенных фильтров. Параметры дросселя следует выбирать так, чтобы активное сопротивление обмотки rдр было много меньше сопротивления нагрузки (r_др << R_н), а индуктивное сопротивление X_др = 2πf_пL_ф на частоте пульсаций f_п – много больше, чем R_н(X_др >> R_н). В этом случае почти вся постоянная составляющая напряжения будет приложена к нагрузке, а переменная составляющая – к дросселю.

 

По заданному коэффициенту сглаживания q можно рассчитать необходимую индуктивность сглаживающего фильтра

Индуктивный фильтр прост, дешев, имеет малые потери мощности; коэффициент сглаживания фильтра растёт с увеличением индуктивности дросселя, числа фаз питающего напряжения и с уменьшением сопротивления нагрузки. Поэтому индуктивные фильтры обычно применяются совместно с многофазными мощными выпрямителями. При отключении нагрузки или скачкообразном изменении ее сопротивления возможно возникновение перенапряжений; в этом случае параллельно обмотке дросселя необходимо включать защитные устройства, например разрядники. В маломощных однофазных выпрямителях индуктивный фильтр может являться звеном более сложного фильтра.

Eмкостной сглаживающий фильтр

Емкостной сглаживающий фильтр состоит из конденсатора С_ф, подключённого параллельно сопротивлению нагрузки R_н. Принцип действия заключается в накоплении электрической энергии конденсатором фильтра и последующей отдачи этой энергии в нагрузку. Заряд и разряд конденсатора фильтра происходит с частотой пульсаций f_п выпрямленного напряжения.

 

Для расчёта ёмкости конденсатора сглаживающего фильтра можно воспользоваться следующей формулой

, где

результируещее значение ёмкости выражено в микрофарадах,
S_OH – коэффициент пульсаций в процентах, %;
R_H – сопротивление нагрузки в омах, Ом;
f_c – частота сети в герцах, Гц;
m – число используемых при выпрямлении полупериодов за период напряжения сети,m = 1 – для однополупериодных, m = 2 – для двухполупериодных.

Емкостной фильтр целесообразней всего применять совместно с однофазными и маломощными схемами выпрямления.

Сглаживающий LC фильтр

Сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения будет более эффективным, если в совместить два предыдущих фильтра: индуктивный и емкостной фильтры. Данные типы сглаживающих фильтров называют LC фильтрами

Простейший Г-образный индуктивно-емкостный фильтр рассчитывают такким образом, чтобы параметры элементов подходили под следующие условия

Коэффициент сглаживания Г-образного фильтра связан с произведением индуктивности и емкости следующим образом:

Сглаживающие RC фильтры

В схемах выпрямления малой мощности дроссель фильтра может быть заменён резистором R_Ф. Такие типы фильтров называют RC фильтрами

Расчёт сглаживающего RC фильтра должен вестись с учётом следующих условий

Коэффициент сглаживания фильтра

Сопротивление резистора R_Ф обычно задаются в пределах R_Ф = (0,15…0,5)R_H; КПД резистивно-емкостного фильтра сравнительно мал и обычно составляет 0,6…0,8, причем при η_ф = 0,8 R_Ф = 0,25R_H. Емкость C_ф (в микрофарадах), обеспечивает требуемый коэффициент сглаживания q при частоте сети f_C = 50 Гц, находят из выражения

Преимущества резистивно-емкостных фильтров: малые габариты, масса и стоимость; недостаток – низкий КПД.

Многозвенные сглаживающие фильтры

Если с помощью индуктивно-емкостного фильтра необходимо обеспечить коэффициент сглаживания пульсаций более 40…50, то вместо однозвенного фильтра целесообразнее использовать двухзвенный сглаживающий фильтр.

Фильтры с тремя и более звеньями на практике применяются редко. В общем случае коэффициент сглаживания многозвенного фильтра равен произведению коэффициентов сглаживания отдельных звеньев: q = q’q’’q’’’ …

Сглаживающие индуктивно-емкостные фильтры достаточно просты и эффективны в выпрямительных устройствах средней и большой мощностей. Однако масса и габариты таких фильтров весьма значительны, коэффициент сглаживания снижается с ростом тока нагрузки, фильтры малоэффективны при появлении медленных изменений сетевого напряжения. Индуктивные элементы фильтра являются источниками магнитных полей рассеяния, а совместно с паразитными емкостными элементами создают колебательные контуры, способствующие появлению переходных процессов.

Транзисторный сглаживающий фильтр

Транзисторные фильтры по сравнению с индуктивно-емкостными сглаживающими фильтрами имеют меньшие габариты, массу и более высокий коэффициент сглаживания пульсаций.

Фильтры могут быть выполнены по схемам с последовательным или параллельным включением силового транзистора по отношению к сопротивлению нагрузки, а также с включением нагрузки R_H в цепь коллектора или эмиттера транзистора. Недостатком фильтров с нагрузкой в цепи коллектора является большое изменение выходного напряжения при изменении сопротивления нагрузки. Поэтому чаще используют фильтры, в которых сопротивление нагрузки включено в цепь эмиттера силового транзистора.

Фильтр с последовательным транзистором

Транзисторный сглаживающий фильтр с последовательным включением транзистора и нагрузкой в цепи эмиттера эквивалентен П-образному LC фильтру. Принцип действия его основан на том, что коллекторный и эмиттерный токи транзистора в режиме усиления практически не зависит от напряжения коллектор-эмиттер. Если выбрать рабочую точку транзистора на горизонтальном участке выходной вольт-амперной характеристики, то его сопротивление для переменного тока будет значительно большим, чем для постоянного тока.

Транзисторный фильтр

В схеме базовый ток транзистора VT задается резистором R_б. Конденсатор С_б достаточно большой емкости устраняет напряжение пульсаций на переходе эмиттер-база. Поэтому переменная составляющая напряжения пульсаций прикладывается к переходу база-коллектор и выделяется на транзисторе VT. В коллекторном и эмиттерном токе переменная составляющая практически отсутствует, поэтому пульсации в нагрузке R_H также очень малы.

Коэффициент сглаживания транзисторного фильтра тем больше, чем больше коэффициент передачи тока транзистора VT и чем больше значение отношений

 

то есть чем меньше напряжение пульсаций на переходе эмиттер-база силового транзистора.

Составной транзистор

Для более успешного выполнения этих соотношений конденсатор С_б может быть заменён одно- или двухзвенным RC сглаживающим фильтром, а для увеличения коэффициента передачи тока транзистор VT можно выполнить составным

Транзисторный фильтр со стабилитроном

Еще эффективней работает транзисторный фильтр, у которого в цепь базы транзистора включен стабилитрон

Коэффициент полезного действия транзисторного фильтра будет тем больше, чем меньше падание постоянного напряжения на силовом транзисторе. Однако амплитуда переменной составляющей напряжения на транзисторе не должна превышать значение постоянного напряжения на нём, иначе фильтр потеряет свою работоспособность.

Фильтр с параллельным транзистором

Фильтр с балластным резистором и параллельным включением транзистора 

Фильтр с балластным резистором и последовательным включением транзистора

Транзисторные фильтры с балластным резистором R_бл и параллельным включением транзистора относительно нагрузки, в отличие от схем с последовательным включением, применяется при сравнительно небольшом выпрямленном напряжении (десятки вольт). Режим работы транзистора VT – минимальное значение тока I_K.min – устанавливается соответствующим выбором сопротивлений R1 и R2. Переменная составляющая напряжения в этой схеме прикладывается к переходу эмиттер-база транзистора VT, усиливается и выделяется на балластном резисторе R_бл. Эта составляющая оказывается в противофазе с переменной составляющей напряжения, выделяющейся на R_бл при непосредственном протекании тока нагрузки. Выбором R_бл и I_K.min можно добиться их полной компенсации. Амплитуда переменной составляющей тока транзистора VT должна быть меньше протекающего постоянного тока I_K.min, иначе схема будет неработоспособна. Ток I_K.min, не должен быть очень малым, так как иначе потребуется увеличение сопротивления R_бл, что приведёт к снижению КПД фильтра. Слишком большой ток также нецелесообразен, так как увеличивается мощность потерь на транзисторе и снижается КПД.

Коэффициент сглаживания параллельного транзисторного фильтра будет тем больше, чем больше сопротивление Rбл, емкость конденсаторов С1 и С2, крутизна вольт-амперной характеристики транзистора. Недостатком транзисторного фильтра с параллельным включением транзистора является значительное изменение среднего значения коллекторного тока транзистора, при изменении среднего значения выпрямленного напряжения, поступающего на вход фильтра. Это приводит к снижению КПД фильтра.

Следует помнить, что транзисторные фильтры не обеспечивают стабилизацию постоянной составляющей выпрямленного напряжения, а при изменении тока нагрузки, температуры окружающей среды и воздействия других дестабилизирующих факторов вносят дополнительную нестабильность выпрямленного напряжения.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

www.electronicsblog.ru

Сетевые фильтры с защитой от скачков напряжения: типы и технические характеристики

Содержание статьи:

Практически в каждой квартире стоит холодильник, стиральная машина и другая бытовая техника. Данные устройства упрощают жизнь, терять такую помощь хочется меньше всего. Из-за резких перепадов напряжения и посторонних шумов в сети техника может выйти из строя. В первом случае все происходит мгновенно, а во втором процесс длится долгий промежуток времени. Чтобы уберечься от ненужных трат, необходимо обзавестись надежной защитой в виде сетевого фильтра или стабилизатора.

Защита бытовой техники

Сетевые фильтры SVEN

Инженеры современной бытовой техники делают уклон в сторону компактности и эффективном энергопотреблении. Подход имеет минус — чувствительность к перепадам напряжения. В результате владелец получает неприятный счет за ремонт и испорченные нервы.

Стандартное напряжение в сети должно быть 220В, ГОСТ предусматривает погрешность 10%. В теории сеть не должна быть менее 198 и более 240 В, но на практике сеть скачет от 35 до 400 вольт. Даже защищенная от перепадов техника не сможет выдержать такой нагрузки.

При скачке напряжения первыми выходят из строя холодильник и компьютер. В блоке питания предусмотрена минимальная защита на подобные ситуации. Чаще всего все заканчивается сгоревшими катушками и вздутыми конденсаторами. То же касается плоских телевизоров и мониторов.

С мелкой бытовой техникой все просто, а с холодильниками и стиральными машинами дела обстоят хуже. Если в момент перенапряжения техника была в сети,зачастую выходит из строя мотор. Сгоревшие детали подлежат только замене. В итоге ремонт обходится намного дороже, чем обычный стабилизатор или фильтр напряжения.

Устройства защиты

Скачки в электросети могут нанести большой материальный ущерб, поэтому важно выбрать качественный товар. Инженеры предлагают несколько вариантов, отличающихся по принципу работы и стоимости. Существует три основных вида защиты от скачков напряжения:

• бесперебойный источник питания;
• стабилизатор напряжения;
• фильтр электрический сетевой.

Бесперебойник (ИБП)

Стабилизатор напряжения

Сетевой фильтр на 4 точки

ИБП (источник бесперебойного питания), отлично подходит для использования в паре с настольным компьютером. Емкий аккумулятор способен продлить работу монитора и системного блока от 3 до 30 минут. Длительность работы зависит от емкости и износа аккумулятора. Но аккумулятор дорогостоящий и быстро выходит из строя. Замена в среднем производится раз в год.

В стабилизаторе не предусмотрены дорогостоящие расходные материалы. После сильного скачка придется заменить лишь перегоревшие плавкие предохранители. Из минусов — ограниченное количество подключаемых устройств и высокая цена. Прибор не поможет сохранить данные во время потери напряжения. В тоже время он защищает дорогостоящие детали подключенной бытовой техники.

Сетевой фильтр — относительно бюджетный вариант с большими возможностями. Принцип стандартного устройства заключается в срабатывании кнопки, отсекающей подачу напряжения во время большого скачка. Данный вид защиты работает как предохранитель. Некоторые модели способны собирать шумы, что положительно сказывается на чувствительной технике Чем больше стоимость изделия, тем лучше характеристики.

Особенности работы

Принцип работы сетевого фильтра

Каждый фильтр комплектуется автоматом, который отсекает подачу электроэнергии при замыкании или критично высоком напряжении. Также удлинители способны фильтровать шумы в электросети. Такие помехи могут создаваться от генератора, болгарки или сварочного аппарата. Только хорошие устройства способны устранять шум. Дешевые удлинители комплектуются простыми автоматами.

Фильтр от помех в электросети будет корректно работать только с подключенным к нему кабелем с заземлением. Принцип работы заключается в сбрасывании всех помех на заземление. Таким образом продлится срок эксплуатации важных СМД элементов чувствительной техники.

Практически все сетевые фильтры с защитой от скачков напряжения имеют одну схему построения цепи. На входе расположены выключатель с подсветкой, варистор и LC фильтры. Принцип работы варистора заключается в том, что когда происходит скачок, он перегревается и выходит из строя, разрывая при этом цепь. LC фильтры представляют собой обмотанный кабелем ферритовый сердечник, который улавливает высокие частоты и выравнивает синусоиду переменного тока.

Фильтр или стабилизатор

Чтобы выбрать устройство, нужно определиться, какие перед ним будут стоять задачи

Чтобы определить, какой вариант подходит лучше всего, необходимо ознакомиться с положительными и отрицательными сторонами устройств.

Стабилизатор напряжения, в отличие от удлинителя с установленным предохранителем с защитой от скачков напряжения, имеет сложную многоступенчатую систему. Некоторые модели способны в реальном времени показывать входящее напряжение и преобразованное.

Если напряжение постоянно понижается (моргает или тускнеет свет), сетевой фильтр не поможет. Современный удлинитель со встроенным стабилизатором входного напряжения способен не только гасить высокие скачки, но и поднимать заметную просадку.

Устройство достаточной мощности можно поставить на весь дом и тем самым обезопасить все электроприборы. В случае с сетевыми фильтрами это невозможно.

При высоких скачках напряжения стабилизатор выполняет плавное отключение. Такой подход помогает сохранить все элементы защиты. В фильтре все наоборот. При резком скачке гарантированно сгорает предохранитель. В итоге приходиться разбирать корпус и производить замену, либо покупать новое устройство.

Удлинитель с фильтром и стабилизатор — устройства разной ценовой категории. Если необходима надежная защита любой ценой, дорогой преобразователь будет лучшим вариантом. Стабилизатор рекомендуется ставить на дорогую технику с длительным сроком эксплуатации.

Для небольших зарядных устройств или недорогой техники подойдут дешевые сетевые фильтры. Они надежно сработают в экстренной ситуации, а также уберут посторонние шумы. Такой фильтр отлично справляется с высокими скачками. Поэтому его лучше ставить там, где нет просадки электросети.

strojdvor.ru

Сглаживающие фильтры выпрямителей блоков питания. Схемы, онлайн расчёт

Ёмкостные, индуктивно-ёмкостные, активные сглаживающие фильтры.
Схемы, свойства, онлайн калькулятор.

Потолковали мы основательно на предыдущей странице про разные виды диодных выпрямителей, перебросились парой фраз на тему простейших ёмкостных фильтров, а вопрос достижения параметра коэффициента пульсаций К_п   в пределах 10^-5… 10^-4 так и повис в воздухе – уж очень немалым получается номинал ёмкости сглаживающего конденсатора.

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения К_п является важнейшим параметром выпрямителя. Его численное значение равно отношению амплитудного значения пульсирующего напряжения к его постоянной составляющей.
Напомню выдержку из печатного издания, приведённую на предыдущей странице:

«Коэффициент пульсаций выбирают самостоятельно в зависимости от предполагаемой нагрузки, допускающей питание постоянным током вполне определённой “чистоты”:
10^-3… 10^-2   (0,1-1%) – малогабаритные транзисторные радиоприёмники и магнитофоны,
10^-4… 10^-3   (0,01-0,1%) – усилители радио и промежуточной частоты,
10^-5… 10^-4  (0,001-0,01%) – предварительные каскады усилителей звуковой частоты и микрофонных усилителей.»

Помимо этого в характеристиках выпрямителей может использоваться и понятие коэффициента фильтрации (коэффициента сглаживания).
Коэффициент фильтрации, он же коэффициент сглаживания – величина, численно равная отношению коэффициента пульсаций на входе фильтра к коэффициенту пульсаций на выходе фильтра К_с = К_п-вх/К_п-вых .
Для многозвенных фильтров коэффициент фильтрации равен произведению коэффициентов фильтрации отдельных звеньев.

В слаботочных цепях вопрос снижения пульсаций решается легко и кардинально – применением интегральных стабилизаторов. Параметр подавления пульсаций (Ripple Rejection) у подобных массовых ИМС составляет не менее 50дБ (в 360раз по напряжению), что при высокой “чистоте” выходного напряжения позволяет уменьшить ёмкости электролитов в 5-10 раз.

Если же у разработчика нет возможности (либо желания) включать в состав устройства стабилизаторы напряжения, то реальным подспорьем окажутся индуктивно-ёмкостные или активные сглаживающие фильтры.

Начнём с фильтров, выполненных из индуктивных элементов – дросселей и из ёмкостных элементов – конденсаторов.

Рис.1

На Рис.1а приведена схема простейшего ёмкостного сглаживающего фильтра. Принцип действия заключается в накоплении электрической энергии конденсатором фильтра и последующей отдачи этой энергии в нагрузку.

Для того чтобы не ограничиваться 50-ти герцовыми блоками питания, но и иметь возможность расчёта фильтров импульсных ИБП, приведу универсальные формулы, учитывающие частоту входного сигнала F:
С1 = I_н/(3,14×U_н×F×К_п) для однополупериодных выпрямителей и
С1 = I_н/(6,28×U_н×F×К_п) – для двухполупериодных.
К_п   – это коэффициент пульсаций, равный отношению амплитудного значения пульсирующего напряжения к его постоянной составляющей, а
F   – частота переменного напряжения на входе диодного выпрямителя.

Переходим к индуктивно-ёмкостным LC фильтрам.
ВНИМАНИЕ!!! Потребность в такого рода цепях возникает исключительно в случаях необходимости получить низкий уровень пульсаций в достаточно мощных сетевых блоках питания, либо в высокочастотных импульсных ИБП. Связано это с тем, что для эффективной работы LC-фильтра, индуктивное сопротивление катушки X_L на частоте подавления стремятся сделать значительно больше Rн. А это, в свою очередь, приводит к тому, что в условиях низких частот и малых токов (высоких Rн) индуктивность дросселя получается необоснованно высокой.

Г-образный индуктивно-ёмкостной LC фильтр 2-го порядка (Рис.1б) обладает значительно лучшими фильтрующими свойствами по сравнению с обычным ёмкостным.
Произведение LC (Гн*мкФ) зависит от необходимого коэффициента сглаживания фильтра и определяется по приближенной формуле:
L1(Гн)×С1(МкФ) = 25000/(F²(Гц)×К_п) для однополупериодных выпрямителей и
L1×С1 = 12500/(F²×К_п) – для двухполупериодных, где
С1(МкФ)/L1(мГн) = 1000/R_н²(Ом).

Схема П-образного LC-фильтра приведена на Рис.1в. Сглаживающее действие П-образного LC-фильтра можно упрощённо представить как совместное действие двух фильтров, описанных выше, а коэффициент сглаживания – как произведение коэффициентов сглаживания звеньев: ёмкостного и Г-образного индуктивно-ёмкостного.
Наилучшими фильтрующими свойствами обладают LC-фильтры Чебышева. Напишем формулу, исходя из рекомендаций, изложенных на странице   ссылка на страницу:
С1 = С2 ;   С1(МкФ)/L1(мГн) = 1176/R_н²(Ом).

Уменьшить напряжение пульсаций на выходе однозвенного П-образного LC-фильтра можно, включив параллельно дросселю L1 неполярный конденсатор С3 (Рис.1г), который вместе с индуктивностью катушки образует режекторный фильтр. Если ёмкость конденсатора С3 выбрать такой, чтобы резонансная частота контура L1-С3 равнялась частоте пульсаций (F при однополупериодном выпрямлении или 2F при двухполупериодном), то большая часть напряжения пульсаций задержится этим контуром и лишь незначительная перейдёт в нагрузку.
Итак:    С3 = 1/(39,44×L1×F²) для однополупериодных выпрямителей и
С3 = 1/(9,86×L1×F²) – для двухполупериодных.
Все остальные номиналы элементов – такие же, как в предыдущей схеме.

Давайте сдобрим пройденный материал онлайн таблицей.

КАЛЬКУЛЯТОР РАСЧЁТА ЭЛЕМЕНТОВ СЛАЖИВАЮЩЕГО ФИЛЬТРА БЛОКА ПИТАНИЯ.

Транзисторные фильтры по сравнению с ёмкостными сглаживающими фильтрами имеют меньшие габариты, массу и более высокий коэффициент сглаживания пульсаций. Они позволяют уменьшить в десяток раз (при том же уровне пульсаций) номинал сглаживающего конденсатора, либо уменьшить в аналогичное количество раз амплитуду пульсаций при неизменном значении ёмкости.

Рис.2

На Рис.2а представлена схема наиболее распространённого транзисторного фильтра.

Напряжение с высокой амплитудой пульсаций, поступающее на коллектор транзистора, по сути, является напряжением питания эмиттерного повторителя, образованного Т1.
В это же самое время цепь базы питается через резисторы смещения и интегрирующую цепь R1C1, которая сглаживает пульсации напряжения на базе. Чем больше постоянная времени T=R1C1, тем меньше пульсации напряжения на базе, а так как устройство представляет собой эмиттерный повторитель, то на выходе фильтра пульсации будут столь же малыми, как и на базе.
Для того, чтобы снизить зависимость напряжения на выходе фильтра от уровня передаваемой мощности, ток через делитель R1R2 выбирают в 5…10 раз большим, чем ток, ответвляющийся в базу при минимальном сопротивлении нагрузки.
При расчёте номиналов элементов делителя, следует исходить из напряжения на базе транзистора:
U_б = U_вх – U_{вх пульсаций} – (2,5…3В) .
В этом случае будет обеспечена работа регулирующего транзистора в активном режиме, а падение напряжения на нём составит величину:
U_кэ = U_{вх пульсаций} + (3,1…3,6В) .
Коэффициент полезного действия транзисторного фильтра будет тем больше, чем меньше падание постоянного напряжения на силовом транзисторе. Из формулы видно, что для обеспечения высокого КПД активного сглаживающего фильтра, на вход устройства следует подавать уже отфильтрованное до определённого уровня напряжение.
На практике это делается включением на вход простейшего ёмкостного фильтра (Рис.1а), уровень пульсаций которого можно посчитать на приведённом выше калькуляторе.

Эффективность активных сглаживающих фильтров напрямую зависит от величины коэффициента усиления транзистора. Чем выше h31 полупроводника, тем больших величин можно выбрать номиналы резисторов R1, R2 – тем лучшими фильтрующими свойствами будет обладать схема. Поэтому в данной ситуации не стоит даже рассматривать транзисторы с h31

Для дальнейшего улучшения фильтрующих свойств сглаживающего фильтра можно применить двухзвенный RC-фильтр в цепи базы транзистора (Рис.2б).
Здесь сумма значений сопротивления резисторов R1 и R2 равна сопротивлению резистора R1 в предыдущем устройстве, а сопротивление резистора R3 равно сопротивлению резистора R2 в фильтре (Рис.2а).

Ещё эффективней будет работать транзисторный фильтр, у которого в цепь базы транзистора вместо R2 (Рис.1а), либо R3 (Рис.1б) включить стабилитрон с напряжением пробоя, равным значению, рассчитанному для резистивного делителя.

 

vpayaem.ru