Два резистора, обозначенные как R4 и R5, автоматически отвечают за разряд конденсатора C3 при отключении электропитания. Их соединение последовательно в цепи повышает надежность всей системы, что в свою очередь создает запас по величине напряжения, предотвращая возможные сбои в работе.
Схемы сетевого фильтра 220 вольт для потребителей двухпроводной и трехпроводной сети
Каждому домашнему мастеру важно тщательно понимать механизм работы схем сетевых фильтров, чтобы на основе этих знаний выбрать оптимальную конструкцию для решения конкретных задач. Эта проблема стала особенно актуальной за последнее десятилетие из-за роста количества бытовых приборов, оснащенных импульсными блоками питания.
В современных квартирах можно встретить не только компьютеры, но и различные кухонные устройства, включая микроволновые печи, а также светодиодные и энергосберегающие лампы и другую технику, содержащую электронные элементы управления.
Все эти устройства создают высокочастотные импульсы помех в электрической сети; хотя производители стремятся минимизировать их воздействие, в бюджетных моделях такая защита реализована не всегда полностью, что создает потенциальную опасность для всех подключенных потребителей.
Зачем нужен сетевой фильтр: краткое пояснение
Как указывает само название этой электронной схемы, сетевой фильтр предназначен для фильтрации электрических помех, поступающих из электросети, тем самым обеспечивая защиту подключенных устройств от негативного воздействия данных помех.
Иными словами, всей электрический «мусор», поступающий из сети питания, выходит за рамки возможностей нашего устройства, что позволяет ему работать без сбоев. При этом основной сигнал сети 220 вольт с частотой 50 герц проходит через фильтр без помех и искажений.
Электромагнитные помехи, как правило, возникают импульсивно и их появление невозможно предугадать. Например, простое включение лампы накаливания приводит к образованию внезапного скачка тока, который создает переходные процессы в сети.
Подключение электродвигателей, таких как в холодильниках, стиральных и посудомоечных машинах, также вызывает изменение индуктивного сопротивления. При запуске такие токи могут превышать номинальные значения в десятки раз.
Это вызывает значительное падение напряжения в сети, после чего следует его резкий всплеск, приводящий к возникновению высоковольтных помех.
Эти процессы происходят достаточно быстро. В эпоху использования аналоговых бытовых приборов такие перепады не приводили к серьезным проблемам, и в аудио- и видеотехнику встраивали простейшие фильтры, которые выполняли свою защитную функцию весьма эффективно.
Эти фильтры эффективно сглаживали кратковременные провалы и пики напряжения, защищая при этом чувствительные электронные схемы от их воздействия.
Важно отметить, что такой фильтр может работать исключительно с кратковременными колебаниями и скачками сигнала на входе. Если же колебания продолжаются дольше, необходимо использовать стабилизатор напряжения.
Какой вред наносят электромагнитные помехи?
- Кратковременные импульсы напряжения накладываются на основной сигнальный поток сети 220 вольт, в результате чего в точке максимальной амплитуды может возникнуть перенапряжение, которое способно повредить изоляцию или другие электронные компоненты оборудования.
- Необходимые для работы слаботочные цепи искажаются посторонними сигналами, что особенно негативно сказывается на работе звукозаписывающей и звуковоспроизводящей аппаратуры, видеоустройств, а также дорогой цифровой техники.
- Современные технические устройства могут использовать электромагнитные шумы, передающиеся через нулевой проводник, расположенный вне квартиры, для получения доступа к конфиденциальной информации.
Таким образом, для эффективной борьбы с помехами важно понимать специфику своей электросети.
Устройство
Если рассматривать устройство сетевого фильтра, то он может принадлежать к одной из двух категорий:
- стационарно-многоканальные фильтры;
- встроенные фильтры.
В целом схемы обычных сетевых фильтров, предназначенных для работы с напряжением 220 вольт, являются стандартными, и в зависимости от типа устройства могут лишь незначительно изменяться.
Встроенные модели сетевых фильтров отличаются тем, что их контактные платы интегрированы в внутреннее устройство электронного оборудования.
Такое оборудование также имеет другие сложные устройства. К основным компонентам встроенных фильтров обычно относятся:
- добавочные конденсаторы;
- индукционные катушки;
- дроссель тороидальной формы;
- варистор;
- термический предохранитель;
- VHF-конденсатор.
Варистор представляет собой резистор с переменным сопротивлением. Если напряжение превышает нормативный предел в 280 вольт, его сопротивление значительно снижается; оно может уменьшаться в десятки раз. Варистор, по сути, выполняет функцию предохранителя от импульсного перенапряжения. Стационарные модели зачастую имеют несколько розеток, что позволяет подключать к сети несколько устройств одновременно.
Кроме того, все сетевые фильтры оборудованы LC-фильтрами. Эта конструкция используется для обработки аудиосигналов. LC-фильтры позволяют эффективно подавлять помехи, что крайне важно при работе с воспроизведением и записью звука. В некоторых моделях фильтров могут применять термические предохранители для защиты от скачков напряжения, а также одноразовые плавкие предохранители.
Как сделать?
Собрать простой сетевой фильтр своими руками довольно легко. Для этого вам потребуется обычная переноска на несколько розеток с сетевым шнуром. Изготовление производится достаточно просто. Нужно открыть корпус удлинителя и пропаять резисторы необходимого номинала в зависимости от модели удлинителя, а также катушки индуктивности. После этого обе ветви соединяются с помощью конденсатора и резистора. Также зачастую устанавливается специализированный сетевой конденсатор между розетками, хотя это не является обязательным.
Этот конденсатор устанавливается в корпус устройства только при наличии достаточно свободного пространства.
Также можно собрать модель сетевого фильтра с дросселем на основе пары обмоток. Такие устройства часто применяются в чувствительной audio-технике, которая остро реагирует на различные помехи в электрической сети, что может приводить к искажению звука и появлению фоновых шумов. Настоящий сетевой фильтр такого типа позволяет значительно улучшить качество работы. Процесс сборки устройства лучше всего выполнять в удобном корпусе на основе печатной платы, который можно изготовить следующим образом:
- Для намотки дросселя используйте ферритовое кольцо марки НМ с проницаемостью от 400 до 3000;
- Сердечник необходимо изолировать с помощью ткани, после чего покрыть его лаком;
- Для обмотки используйте ПЭВ-кабель подходящего диаметра, который зависит от планируемой нагрузки. В большинстве случаев подойдет вариант кабеля с диаметром от 0,25 до 0,35 миллиметров;
- Обмотку следует выполнять одновременно двумя проводами в противоположных направлениях; при этом каждая катушка будет содержать 12 витков;
- В процессе изготовления фильтра следует использовать емкости с рабочим напряжением около 400 вольт.
Следует уточнить, что дроссельные обмотки соединены последовательно, что обеспечивает взаимопоглощение магнитных полей.
Когда через дроссель проходит высокочастотный ток, его сопротивление увеличивается. Благодаря конденсаторам происходит поглощение и гашение нежелательных импульсов. В завершение необходимо установить печатную плату в корпус, выполненный из металла. Если вы выбрали пластиковый корпус, то в него нужно вставить металлические пластины для снижения уровня помех.
Также можно создать специальный сетевой фильтр для питания радиоаппаратуры, необходимый для устройств, имеющих импульсные блоки питания, которые особенно чувствительны к различным проблемам в электросети. Например, электрические устройства могут подвергнуться повреждению, если молния ударяет в электросеть с напряжением 0,4 кВ. В данном случае схема будет практически стандартной, однако уровень подавления помех будет значительно выше. При этом силовые проводники должна быть выполнены из медного провода с поливинилхлоридной изоляцией с сечением 1 квадратный миллиметр.
Здесь можно использовать обычные МЛТ-резисторы наряду со специальными конденсаторами.
Один из них должен быть рассчитан на постоянное напряжение около 3 киловольт и иметь ёмкость примерно 0,01 мкФ, а второй – на переменное напряжение 250 вольт. Также может применяться 2-обмоточный дроссель, изготовленный на ферритовом сердечнике с проницаемостью 600, диаметром 8 миллиметров и длиной около 7 сантиметров. Каждая обмотка должна содержать 12 витков, а остальные дроссели необходимо собирать на бронзовых сердечниках с 30 витками кабеля. В качестве разрядника можно использовать варистор на напряжение 910 вольт.
Устройство простого сетевого фильтра
Сетевые фильтры бывают двух видов:
- Встроенные модели.
- Стационарные – многоканальные.
Встроенные
Компактные платы встроенных сетевых фильтров являются частью домашних электронных устройств, таких как компьютеры и другие высокотехнологичные аппараты.
На изображении представлено устройство встроенного сетевого фильтра. На плате установлены следующие компоненты:
- VHF-конденсатор;
- тoroidal дроссель;
- дополнительные конденсаторы;
- варистор;
- индукционные катушки;
- термический предохранитель.
Варистор – это резистор с переменным значением сопротивления. Его сопротивление может значительно снизиться (в десятки раз), если напряжение превышает установленный предел в 280 вольт. Варистор защищает от перенапряжений импульсов.
Стационарные – многоканальные
Корпус этих устройств включает несколько розеток. Это позволяет подключить все имеющиеся электротехнические устройства в одном помещении к одной розетке. Для подавления радиопомех высокой частоты используется простой LC-фильтр. Несгораемые термопредохранители защищают от всплесков напряжения. В ряде моделей также могут применяться одноразовые плавкие предохранители.
Самостоятельное изготовление сетевого фильтра
Создание самого простого сетевого фильтра своими руками не превратится в трудную задачу для радиолюбителя. Для этого необходимо ввести небольшую схему внутрь корпуса сетевого удлинителя с несколькими розетками. На представленном ниже рисунке показано, как это выполнить.
Сетевой фильтр своими руками.
Установка сетевого фильтра в удлинителе осуществляется следующим образом:
- Открыть корпус сетевого удлинителя.
- В параллельные ветви, расположенные после выключателя и варистора, пропаять резисторы R1, R2 и дроссели (индуктивные катушки) L1, L2.
- Затем последовательно замкнуть ветви через конденсатор C1 и один резистор R3.
- Установка конечного конденсатора C2 может пройти в любом месте между розетками.
Важно! Если в корпусе удлинителя не найдется места для установки второго конденсатора C2, можно обойтись и без него, достаточно скорректировать параметры С1.
Дроссели можно использовать с незамкнутыми ферритовыми сердечниками индуктивностью от 10 мкГн. Конденсаторы подбираются в диапазоне 0,22-1 мкФ. Сопротивление резисторов должно соответствовать заявленной мощности потребителей. Для нагрузки в 500 ватт потребуются резисторы 0,22 Ом. Сопротивление R3 должно составлять не менее 500 кОм.
Как самостоятельно сделать фильтр
Уяснив назначение сетевого фильтра на 220 В, рассмотрим, как его можно создать своими руками, используя разнообразные схемы и пошаговые инструкции.
Простая схема
Для создания простого и эффективного сетевого фильтра потребуется удлинитель на несколько розеток с сетевым шнуром. Сборка производится из доступных компонентов по предложенной схеме.
Пошаговая инструкция выглядит следующим образом:
- Открыть корпус удлинителя.
- Согласно схеме припаять резисторы нужного номинала и катушки индуктивности.
- Соединить обе ветви с помощью конденсатора C1 и резистора R3.
- Установить конечный конденсатор C2 между розетками.
Если не удастся найти место для установки конденсатора C2 внутри корпуса, то вы можете обойтись и без него. С подробной конструкцией простого фильтра можно ознакомиться на видео.
С дросселем из двух обмоток
Самодельный фильтр с двумя обмотками дросселя предназначен для оборудования с высокой чувствительностью. К такому оборудованию относится аудиотехника, колонки которой могут резко реагировать на помехи в электрической сети. Это может вызывать искажения звука и посторонние фоновыми шумы. Сетевой фильтр, использующий двухобмоточный дроссель, позволяет разрешить данную проблему. Монтаж лучше всего выполнять в отдельном корпусе на печатной плате:
- Для намотки дросселя используйте ферритовое кольцо марки НМ с проницаемостью от 400 до 3000. Эту деталь можно найти в старых советских устройствах.
- Сердечник необходимо изолировать тканью и покрыть лаком.
- При обмотке используйте провод ПЭВ, диаметр которого соответствует мощности нагрузки. Для начала можно использовать провод диаметром 0,25-0,35 мм.
- Обмотку проводите одновременно двумя проводами в разных направлениях; каждая катушка должна состоять из 12 витков.
- При создании фильтра используйте емкости с рабочим напряжением 400 В.
Обмотки дросселя соединены последовательно, что позволяет добиться взаимного поглощения магнитных полей. При прохождении высокочастотного тока через дроссель его сопротивление возрастает. Благодаря конденсаторам достигается поглощение и замыкание нежелательных импульсов. Печатную плату лучше всего установить в металлический корпус. Если вы используете пластиковый корпус, необходимо установить металлические пластины, для уменьшения интерференции помех.
С развязкой от фазного провода
Чтобы исключить прямое соединение между фазой и потребителем, можно собрать несколько схем. Самый простой способ – использовать пару трансформаторов от старых источников бесперебойного питания, согласно приведенной схеме.
Как сделать?
Для изготовления простейшего сетевого фильтра вам понадобится стандартная переноска на несколько розеток с сетевым шнуром. Процесс сборки отличается простотой. Необходимо просто открыть корпус удлинителя и припаять нужное резисторное значение и катушки индуктивности. Далее ветви соединяются с помощью конденсатора и резистора. Также между розетками можно установить сетевой конденсатор, однако наличие данного элемента не обязательно.
Устанавливают его в корпус устройства только в случае, если в нем достаточно пространства.
Можно также создать модель сетевого фильтра с дросселем из двух обмоток. Такой вариант будет применяться для чувствительной техники, например, аудиоаппаратуры, которая может сильно реагировать на малейшие помехи в электросети. Эта реакция приводит к искажению звука и возникновению посторонних фоновым шумов. Сетевой фильтр подобной конструкции помогает справиться с этой проблемой. Сборку устройства рекомендуется проводить в удобном корпусе на печатной плате, которая собирается следующим образом:
- Как дроссель, таковой следует применить ферритовое кольцо марки НМ с проницаемостью от 400 до 3000;
- Сердечник провода следует изолировать с помощью ткани и обработать лаком;
- Для обмотки лучше взять ПЭВ-кабель, диаметр которого будет варьироваться от нагрузки; в самом начале подойдет кабель диаметром от 0,25 до 0,35 миллиметра;
- Обмотка должна проводиться сразу двумя кабелями одновременно и в различные направления, каждая катушка будет состоять из 12 витков;
- При создании такого фильтра используйте ёмкости, рассчитанные на рабочее напряжение не ниже 400 вольт.
Стоит добавить, что дроссельные обмотки должны быть соединены последовательно, что приводит к взаимопоглощению магнитных полей.
При прохождении через дроссель высокочастотного тока, его сопротивление возрастает. При этом конденсаторы гасят и поглощают нежелательные импульсы. В завершение необходимо печатную плату установить в корпус, выполненный из металла. Если вы предпочли использовать пластиковый корпус, подключите металлические пластины, чтобы исключить создание посторонних помех.
Можно также сконструировать специальный сетевой фильтр для питания радиоаппаратуры. Такие модели предназначены для устройств с импульсными блоками питания, значительно чувствительными к различным электросетевым явлениям. Например, оборудование может пострадать от импульса, возникающего при ударе молнии в сеть 0,4 кВ. В данном случае схема останется стандартной, однако уровень подавления помех будет выше. При этом силовые линии должны быть выполнены из медного провода с изоляцией из поливинилхлорида сечением в один квадратный миллиметр.
Меры предосторожности
Говоря о мерах предосторожности, прежде всего, важно помнить, что самодельный сетевой фильтр, который вы хотите создать из доступных деталей, является довольно сложным техническим устройством. Без глубоких знаний в области электроники качественно сделать его невозможно. Более того, все работы по созданию или доработке существующего устройства должны выполняться исключительно в соответствии с мерами безопасности. Иначе велика угроза поражения электрическим током, что может привести не только к серьезным травмам, но и к летальному исходу.
Не забудьте, что конденсаторы, которые используются для изготовления сетевых фильтров, предназначены для работы с высокими напряжениями.
Из-за этого они могут аккумулировать остаточный электрический заряд. Так что есть шанс получить удар током, даже когда устройство полностью отключено от сети. Поэтому во время работы обязательно должно присутствовать сопротивление, подключенное параллельно. Также важно перед использованием паяльника убедиться, что все элементы сетевого фильтра исправны. Для этого необходимо использовать тестер для измерения характеристик и сопоставления их с требуемыми.
Кроме того, важно отметить, что не допускать перекрестка проводов, особенно в местах с высоким потенциалом нагрева. Это касается открытых контактов и резисторов сетевого фильтра. Кроме этого, перед тем, как включить устройство в сеть, необходимо убедиться, что отсутствуют короткие замыкания, что можно проверить с помощью тестера. Как видно, создание сетевого фильтра своими руками — это вполне выполнимая задача. Однако для этого необходимо четкое понимание своих действий и наличие определенных знаний в электронике.
