Сетевой фильтр своими руками

Электронное или электротехническое устройство является электромагнитно совместимым, если оно не излучает помехи, которые могут помешать работе других устройств поблизости, и в то же время они должны быть устойчивы к помехам, излучаемым соседними приборами. Один из путей, по которому могут проникать помехи, – это электрическая сеть. Для уменьшения дифференциальных и общих токовых разрядов, способных проникать к устройству от сети, используются сетевые фильтры.

Сетевой фильтр Uniel S GSP4

Принцип работы сетевого фильтра

В качестве питающего в сети служит напряжение переменного тока, изменяющегося по синусоидальному закону. Но правильная форма сигнала искажается под влиянием пусковых токов, импульсных преобразователей. Появляется гармоническая составляющая. В результате сигнал синусоиды складывается из наложенных на нее сигналов другой частоты. На него могут влиять также фазные перекосы, переходные процессы от подсадок напряжения и всплесков тока.

Такие помехи могут спровоцировать выход из строя чувствительных компонентов электронных схем, помешать приему сигнала.

Высокочастотные помехи на синусоиде

Сетевые фильтры устанавливаются между электросетью и нагрузкой и построены из правильно подключенных пассивных элементов-катушек и конденсаторов.

1. Индуктивное сопротивление X (L) = 2 πf x L. Следовательно, высокочастотный сигнал не пропускается;
2. Емкостное сопротивление X (L) = 1/2 πf x C. Подобрав соответствующую емкость, можно отсекать нежелательные частоты. На высоких частотах конденсатор практически накоротко замыкает цепь и не пускает такой сигнал к нагрузке.

Активное сопротивление в схеме нужно для разряда конденсатора, когда напряжение отключается.

Устройство простого сетевого фильтра

Сетевые фильтры доступны в различных исполнениях. Одни из них фильтры, готовые к установке на печатной плате. Они сконструированы таким образом, чтобы занимать как можно меньше места. Эти фильтры, обычно в одноступенчатой конфигурации, помещаются в компактный корпус, и их максимальная мощность ограничена.

В продаже есть сетевые фильтры, представляющие собой удлинители с рядом розеток. В дорогих устройствах имеются:

1. LC-фильтр. «Ноль» и «фаза» 220в подключаются к двум дросселям, индуктивностью от 50-ти до 200 мкГн, между которыми подсоединены конденсаторы, емкостью 0,22-1 мкФ;
2. Варистор. Полупроводниковая деталь, имеющая нелинейную вольт-амперную характеристику. Когда входное напряжение увеличивается, его сопротивление растет;
3. Автоматический выключатель. Если ток резко возрастет, он сработает как предохранитель.

Устройство сетевого фильтра

В дешевых сетевых устройствах подобного назначения LC-фильтра нет вообще. Производители ограничиваются только варистором, который не способен защитить от помех, вызванных гармониками.

На некоторых устройствах, к примеру, компьютерных БП, фильтры предустановлены, но далеко не на всех. Недорогие модели, как правило, не оснащают фильтрами из соображений экономии.

Как изготовить сетевой фильтр самостоятельно

Для того чтобы изготовить сетевой фильтр своими руками, можно воспользоваться готовым дешевым фильтром, просто дополнив его схему.

Дополненная схема сетевого фильтра 220 вольт предполагает, что варистор и автоматический выключатель остаются на своих местах, но практически полностью собирается фильтр на RLC-элементах.

Дополненная схема сетевого фильтра

1. Дроссели совместно с конденсаторами являются основными элементами фильтрующей схемы. На самом деле не принципиально место установки С2: до контактных компонентов розеток или после, так как их сопротивление крайне низкое и почти не влияет на выходной сигнал. Но в корпусе может оказаться свободное место именно после розеточного ряда. Без второго конденсатора можно обойтись, скорректировав параметры первого;

2. Катушки подбираются с незамкнутым ферритовым сердечником. Параметры по току не должны быть менее его нагрузочного значения. Индуктивность – 10 мкГн и выше;
3. Первые два сопротивления включаются перед дросселями для ограничения помех между варистором и конденсаторами. Резкие скачки напряжения до высоких величин подавляются варистором. Их немного, в пример можно привести молниевый разряд. Но другие, не столь значительные скачки сигнала могут немного уменьшаться за счет падения напряжения на резисторах. Выбор сопротивлений осуществляется, исходя из обеспечения баланса;

4. Резистор R3, включаемый для разряда конденсаторов, должен быть не менее 510 кОм и мощностью 0,5 Вт.

Видоизмененная схема

При использовании дросселей с другими параметрами схему сетевого фильтра можно изменить, исключив из нее резисторы. Для этого используются катушки, обладающие высоким показателем индуктивности (200 мкГн). С такими элементами резисторы не понадобятся, так как сами катушки обеспечат хорошую фильтрацию. Конденсатор можно взять на 280 В (похожие установлены в источниках бесперебойного питания).

Схема сетевого фильтра без входных сопротивлений

Сетевой фильтр на основе двухобмоточного дросселя

Следующая схема собирается не на основе готового сетевого фильтра, а отдельно, на печатной плате. Все, что нужно, – это несколько конденсаторов и двухобмоточный дроссель.

Функционирование схемы во многом зависит от качества наматывания катушки, которое требует соблюдения определенных правил:

1. Для сердечника надо выбрать кольцо из феррита марки НМ с магнитной проницаемостью 400-3000 и диаметром около 2 см;
2. Если кольцо неизолированное, то сначала нужно обмотать магнитопровод изолирующей тканью (лакоткань);
3. Намотку вести двумя проводами ПЭВ в один ряд разнонаправленно, избегая наложения витков (всего примерно 7-15 оборотов) Площадь сечения провода зависит от нагрузочной мощности.

Сетевой фильтр с двухобмоточным дросселем

Конденсаторы устанавливаются на входе и выходе схемы. Параметр по напряжению – не ниже 400 В.

Согласно схеме, дроссельные обмотки включаются последовательно, и магнитные поля в них взаимно компенсируются. При прохождении высокочастотного сигнала индуктивное сопротивление обмоток возрастает. Конденсаторы выполняют свою функцию, закорачивая помехи.

Печатная плата по возможности располагается в корпусе из металла либо отгораживается тонкой металлической стенкой. Подходящие провода надо сделать как можно более короткими.

При правильной сборке любого сетевого фильтра качество сигнала заметно возрастет.

Видео

https://www.youtube.com/watch?v=HoumqP1g0eY