Фильтр сетевого напряжения

Климентий · November 17, 2022

Предлагаю обсудить схемотехника фильтров для фильтрации сетевого напряжения от импульсных помех...

Кто какие применяет? У кого какие наработки есть?

Сам лично озадачился таким вопросом тк хочу собрать для своей аудио стойки...

Климентий · November 17, 2022

СХЕМА СЕТЕВОГО ФИЛЬТРА ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОМЕХ

ОТСЕИВАЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МУСОР, ПОСТУПАЮЩИЙ ИЗ СЕТИ, ОТ ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ

Сетевой фильтр – это устройство, предназначенное для защиты электроаппаратуры от импульсных и высокочастотных помех, норовящих проникнуть в цепь источника первичного электропитания, а также от кратковременных превышений (относительно нормы) напряжения сети.

Ошибочно думать, что классический сетевой трансформатор (ввиду своей низкочастотности) не будет пропускать на вторичную обмотку высокочастотные и импульсные помехи. Будет, причём довольно охотно, особенно когда дело касается синфазных помех. Поэтому, относится ли оборудование к высокочувствительной приёмной технике, или качественной звуковой аппаратуре, сетевой фильтр – это штука весьма полезная и зачастую позволяющая в значительной степени повысить характеристики электронных устройств.
К тому же не следует забывать, что пассивные сетевые фильтры обладают достаточной степенью симметрии, т. е. импульсные и ВЧ помехи, создаваемые радиоэлектронным устройством, обратно в сеть они также не пропускают.

На предыдущей странице мы рассмотрели описание узлов «правильного» подавителя синфазных и дифференциальных помех, осталось лишь скомпоновать всё это дело в конструкцию «правильного» сетевого фильтра.

Рис.1 Схема сетевого фильтра для подавления электромагнитных помех

Предохранитель F1 и варистор U1 – это защита от высоковольтных перенапряжений в сети. Такие перенапряжения случайны и результат их воздействия непредсказуем. И если штатно варистор отлично рассеивает высоковольтные импульсные помехи, то в случае длительного аварийного превышения напряжения в розетке (например, появление 380В при обрыве нуля), он не выдерживает мощности и сгорает. Сгорает с переходом в проводящее состояние. По этой причине обязательна дополнительная защита плавким предохранителем, рассчитанным на работу с максимальным током нагрузки.

Цепочка R1, R2, C1, C2 представляет собой простейшую ёмкостную схему фильтрации противофазных (дифференциальных) ВЧ помех, наведённых в линии питания. Подавляемые частоты – от 100кГц и выше.

Синфазный дроссель L1, как следует из названия, осуществляет ослабление НЧ синфазных помех, находящихся в диапазоне частот: от десятка до сотен килогерц. Помогают ему в этом деле конденсаторы С3, С4, расширяя полосу шунтирования помех (в том числе и асимметричных) вплоть до десятков мегагерц.

Дроссели L3 L4 с конденсаторным обвесом уменьшают дифференциальные помехи с частотами – от десятков килогерц до десятков мегагерц.

Дроссель L2 – нечастый гость в сетевых фильтрах, однако его отсутствие в трёхпроводной сети открывает прямую дорогу для проникновения синфазных помех из сети на корпус устройства.

Несмотря на кажущуюся простоту, сетевой фильтр, приведённый на Рис.1, обладает высокой надёжностью и эффективностью подавления всех видов импульсных и высокочастотных помех. Однако для обеспечения этой надёжности и эффективности необходимо скрупулёзно позаботиться о выборе требуемых комплектующих.

1. Варистор. На практике для сетевого напряжения 220В лучше использовать варисторы на 390В или 430В постоянного (классификационного) напряжения срабатывания. Эти напряжения соответствуют 277 или 305 вольтам действующего значения переменного тока. Вполне оптимальным значением энергии варистора является значение от 80 Дж и выше.

2. Конденсаторы желательно выбрать из числа специализированных, то есть предназначенных для подавления ЭМП. С1, С2, С5, С6 должны быть класса Y2. С3, С4, С7 могут быть класса: как Y2, так и X2.
Если же использовать обычные высоковольтные конденсаторы, то они должны быть рассчитаны на рабочее напряжение – не менее 630 В.
3. Дроссели – это главные элементы, отвечающие за уровень подавления помех, поэтому их крайне важно выполнить «по уму»!
Значения индуктивностей дросселей приведены на схеме, а выбор размеров сердечников и диаметра провода следует производить исходя из максимального тока (мощности) нагрузки.
Необходимое число витков рассчитывается на любом калькуляторе, исходя из индуктивности, размеров магнитопровода и его магнитной проницаемости.

L1 – это синфазный дроссель, состоящий из двух катушек, намотанных на общий кольцевой ферритовый сердечник с высокой магнитной проницаемостью (2000...10000). Его индуктивность может находиться в пределах 1,8...5 мГн.
Направление намотки обмоток дросселя – противоположное.

У любого сердечника есть такой параметр, как габаритная мощность, и эта габаритная мощность должна быть не меньше максимальной мощности, потребляемой нагрузкой. Выбрать необходимые размеры сердечника исходя из габаритной мощности можно из таблицы, приведённой на странице – ссылка на страницу
В этой же таблице можно узнать необходимый диаметр обмоточного провода.

Дроссели L3, L4 (в отличие от синфазного дросселя) не содержат противофазных обмоток, компенсирующих разностный магнитный поток, поэтому для них необходимы сердечники с высокой индукцией насыщения! Это могут быть: либо танцы с бубнами в виде немагнитных воздушных зазоров в кольцах с высокой магнитной проницаемостью, либо дроссели, намотанные на обрезках от ферритовых магнитных антенн для радиоприёмников, либо (оптимальный вариант) – дроссели на тороидальных сердечниках из распыленного железа.

В качестве таких сердечников следует использовать смеси, предназначенные для эксплуатации при значительных постоянных токах подмагничивания, в первую очередь смеси: –8, –14, –18, –19, –30, –34,–35, –52, на худой конец, расхожую – 26.
Тут важно понимать, что токи насыщения у всех этих материалов отличаются, однако, в первом приближении – однослойная обмотка, выполненная проводом необходимого для конкретного тока сечения, скорее всего, не приведёт к насыщению магнитопровода.
Диаметр провода намотки аналогичен диаметру провода в синфазном дросселе, а габаритные размеры сердечника, хочешь не хочешь, но также приближаются к размерам магнитопровода в синфазном дросселе.
Рассчитать количество витков для катушек на кольцах Amidon и Micrometals из порошкового железа (в зависимости от номера смеси и необходимой индуктивности) можно странице – ссылка на страницу

Индуктивность дросселя L3 некритична.
Поскольку постоянных токов через дроссель не течёт, то его вполне можно выполнить на низкочастотном ферритовом кольце с высокой магнитной проницаемостью, либо на ферритовой фильтрующей трубке (защёлке) для кабеля.

На кольце следует разместить 10...15 витков провода с диаметром, как минимум вдвое превышающим диаметр фазовых обмоток. На защёлке вполне достаточной окажется обмотка из 3...4 витков. Если необходимого по диаметру провода не находится, то не возбраняется выполнить обмотку двойным проводом.

Всю земляную разводку внутри устройства необходимо выполнить как можно более короткими и "толстыми" проводниками.

Климентий · November 17, 2022

Что-то типа этого... Суть в том что схемы эти очень разнообразные... Где истина...?

Stan Marsh · November 17, 2022

5 минут назад, Климентий сказал:

Где истина...?

Истина в том, что огород городить вовсе не обязательно, можно купить готовый фильтр.

b84111a.pdf

Сергей А · November 17, 2022

Timvlv · November 17, 2022

Очень эффективный аппарат для очистки сетевого напряжения от помех.

https://sonus.es/topic/77-regenerator-setevogo-naprjazhenija-1600vt/#comment-1613

Stan Marsh · November 17, 2022

6 минут назад, Timvlv сказал:

Очень эффективный аппарат для очистки сетевого напряжения от помех.

Подтверждаю, мы ими и зал оснастили, и студию.

Климентий · November 17, 2022

Ну это и не наш путь покупать готовое... Интересно же самому с паяльником посидеть...

2 часа назад, Сергей А сказал:

Anatolii · November 17, 2022

тоже очень неплохой .

Stan Marsh · November 17, 2022

8 минут назад, Anatolii сказал:

тоже очень неплохой

Это фильтр защиты от "постоянки".

Stan Marsh · November 17, 2022

21 минуту назад, Климентий сказал:

Интересно же самому с паяльником посидеть...

Лично мне интересно делать что-то уникальное, а не повторять тривиальное.

BAA · November 17, 2022

3 hours ago, Timvlv said:

Очень эффективный аппарат

Поддерживаю.
Кстати усилитель силовой транс не подмагничивает?

matss · November 17, 2022

2 часа назад, Климентий сказал:

Ну это и не наш путь покупать готовое...

Валяются такие дома, можно ли применять их к усилительной техники ?

Stan Marsh · November 17, 2022

Можно.

Timvlv · November 17, 2022

2 часа назад, BAA сказал:

Поддерживаю.
Кстати усилитель силовой транс не подмагничивает?

Было такое, поскольку транс тороидальный. Пришлось сделать усилитель с серво-подстройкой нуля и индукцию в трансе снизить примерно до 0,7 от номинальной.

Помогло.

alss · November 17, 2022

11 часов назад, Anatolii сказал:

тоже очень неплохой .

Среднюю точку диодов соединить со средней точкой конденсаторов.

Сделал (и не только я) и давно использую синус-фильтр - комбинацию из последовательного и параллельного LС-контуров www.gyrator.ru. Пассивный, два дросселя, два конденсатора, работает от хх до номинальной нагрузки, не пропускает постоянной составляющей, буде вдруг она образуется в сети. Размеры - большие, каждый из дросселей д. б. намотан на сердечнике с габаритной мощностью лишь немного меньшей мощности нагрузки (задвинул в коридор или на антресоль закинул и не видно).

volli · November 18, 2022

10 часов назад, alss сказал:

синус-фильтр

Это который на базе ТСШ-170? Приготовил парочку, но всё руки не доходят... .

Климентий · November 18, 2022

11 часов назад, alss сказал:

Среднюю точку диодов соединить со средней точкой конденсаторов.

Сделал (и не только я) и давно использую синус-фильтр - комбинацию из последовательного и параллельного LС-контуров www.gyrator.ru. Пассивный, два дросселя, два конденсатора, работает от хх до номинальной нагрузки, не пропускает постоянной составляющей, буде вдруг она образуется в сети. Размеры - большие, каждый из дросселей д. б. намотан на сердечнике с габаритной мощностью лишь немного меньшей мощности нагрузки (задвинул в коридор или на антресоль закинул и не видно).

Можно подробнее?

Meshochnik · November 18, 2022

Что-ли это?

alss · November 18, 2022

Meshochnik, таки да это - диоды защищают каждый конденсатор.

Климентий, сайт со схемой и он-лайн расчетом я указал, а вот обсуждение
https://soundex.ru/forum/index.php?/topic/47024-как-исправить-форму-синуса-220в-без-регенератора/

Пример работы моего варианта - исправление сети и бесперебойника.

Климентий · December 3, 2022

Коллеги, кто в теме, фазировка обмоток на втором дросселе указаны верно?

BAA · December 3, 2022

Да, один продольные помехи, сиречь синфазные, другой (справа) поперечные (дифференциальные).
Про номиналы не скажу.

Климентий · December 12, 2022

Собрал. Разработал плату. Собрал. Добавил ещё опцию контроля фазировки вилки в розетке.

BAA · December 12, 2022

Заливку уберите и дорожки уже. Иначе через емкость проходить будет. А вот к металлическому экрану, который на расстоянии будет, можно землиться. Посмотрите как в источниках делают. Лучше всего мерить, но где?