Электрическая схема сетевого фильтра для телевизора

Для различной радиоэлектронной аппаратуры рекомендуется применение сетевых фильтров. Например, для аудио или телевизионной аппаратуры, измерительных приборов, компьютерных мониторов и других подобных устройств, чувствительных к сетевым помехам. В аппаратуре хорошего качества такие фильтры, как правило, заранее предусмотрены и уже установлены производителем (например, в компьютерных блоках питания).

Если же такого фильтра в составе аппарата нет, то его простейший вариант не сложно сделать самостоятельно.

Задача такого фильтра — исключить или значительно снизить уровень высокочастотных помех, которые могут присутствовать в электрической цепи переменного тока 230 вольт. Принцип работы основан на взаимной компенсации высокочастотных колебаний в двух проводах сетевого питания («нулевом» и «фазном»). В данной статье будут приведены практические примеры самых простых вариантов подобных фильтров.

На первом рисунке показан вариант фильтра, который включается между входом сетевого провода, предохранителями и выводами первичной обмотки «силового» трансформатора электронного устройства. Такой фильтр можно намотать, например, на ферритовом кольце (магнитопроводе) размерами около К28х16х9 из феррита марки М2000НМ.

Сетевые фильтры. Секреты, устройство и принцип действия. Часть 1

Простая схема сетевого фильтра ВЧ-помех для самостоятельного изготовления

Провод для намотки может быть марки МГШВ, ПЭЛ, ПЭВ, ПЭЛШО, сечением 0,2 … 1,0 мм.кв. В принципе, для этого подойдёт любой провод достаточного сечения в изоляции. Размеры магнитопровода и сечение провода для намотки зависят от мощности, потребляемой устройством от сети.

Обе обмотки лучше мотать одновременно в два провода (смотрите рисунок ниже), сложенных вместе, до полного заполнения «кольца» (обычно это от 8 до 20 витков). При подключении такого дросселя важно соблюдать начало и конец намотки (на схеме начало намотки отмечено точкой).

Второй вариант ещё проще и не предполагает даже разборки самого электронного устройства. В этом случае потребуется магнитопровод (ферритовое кольцо) большего типоразмера, а «обмоткой» будет служить сам сетевой шнур (смотрите рисунки ниже). Сетевой шнур следует обрезать как можно ближе к корпусу электронного прибора, намотать им порядка 8 витков на кольце, а затем снова соединить.

Источник: dzen.ru

Сетевые фильтры: описание, принцип работы

Для защиты электрических приборов от скачков напряжения необходимо использовать специальные ограничители. Предлагаем рассмотреть, как работают сетевые фильтры, как сделать прибор своими руками, а также какое устройство лучше купить.

Что такое фильтр

Сетевой фильтр для компьютера, стиральной машины и прочих бытовых приборов – это устройство, которое защищает компьютер и прочую электронную аппаратуру от перепадов напряжения в сети электропитания.

Вот каким должен быть нормальный сетевой фильтр-удлинитель

Многие думают, что у сетевых преобразователей и удлинителей совсем несущественная разница: в то время, как удлинитель просто разбивает выходной сигнал на несколько портов, а фильтр предназначен для защиты компьютера, телевизоров и другой электроники от переменного напряжения, а также вмешательства в линию питания. Главной разницей является то, что фильтр может противостоять не только постоянным нагрузкам, но и резким замыканиям, ударам молнии и даже может работать для сохранения персональных данных при резких выключениях света.

Описание принципа работы

Стандартный сетевой фильтр пропускает электрический ток по кабелю от розетки к ряду электрических и электронных устройств, подключенных к устройству. Если напряжение от розетки поднимается выше допустимого уровня, то прибор бесперебойного питания отвлекает дополнительную электроэнергию от розетки в провод заземления.

Наиболее распространенный тип сетевого фильтра имеет компонент, называемый варистором, изготовленным из оксида металла, или MOV, который отводит дополнительное напряжение. MOV образует связь между фазовой линией электропередачи и линией заземления.

Непосредственно варистор состоит из трех частей: оксидо-металлическая деталь в середине кабеля подключения к линиям электропитания и заземления, которые изготовлены из двух полупроводников. Эти полупроводниковые приборы имеют переменное сопротивление, которое зависит от напряжения. Когда напряжение ниже определенного уровня, электроны в полупроводниках потока объединяются таким образом, чтобы создать очень высокое сопротивление. Если напряжение превышает этот уровень, электроны ведут себя иначе, создавая более низкое сопротивление. В том случае, если напряжение соответствует заданному разрешению, варистор ничего не делает.

Как только дополнительный ток отводится в фильтр и на заземление, напряжение в фазовой линии возвращается к нормальному уровню. Таким образом, сетевой фильтр Pilot (Пилот), Defender, прочие только отводят импульсный ток, позволяя при этом продолжать работать остальным устройствам, подключенным к проводнику в нормальном ритме. Другими словами, сетевые помехоподавляющие приспособления по принципу работы напоминают чувствительный к давлению клапан, который открывается только в том случае, когда поступает слишком много давления.

Как выбрать сетевой фильтр

Выбирать сетевые стабилизаторы напряжения, фильтры и удлинители не так просто, как кажется. Специалисты выделяют несколько критерий, которым должен соответствовать прибор:

1. Продумайте сколько портов должен иметь сетевой удлинитель. Желательно, чтобы устройства имели как можно больше ответвлений, это значительно сэкономит Ваше время, уменьшит количество кабелей в квартире, увеличит безопасность;
2. У всех усилителей есть определенный предел подавления помех, защиты от скачков напряжений и допустимая нагрузка мощности. Особенно важно в этом плане рассчитывать межсетевые устройства и их характеристики. Также продумайте заранее, как Вы будете подключать разветвитель, нельзя одновременно включать несколько мощных приборов (стиральную машину, гидробокс, кондиционеры и плиту);
3. Проверьте наличие прокладки UL, убедитесь, что это «переходное импульсное напряжение супрессоров». Обязательно узнайте, сертифицирован ли прибор знаком отличия лаборатории качества UL 1449;
4. Уточните назначение устройства: это удлинитель для компа, стиральных машин с защитой от воды или аудио-техники;
5. Проверьте гарантию и сертификат на ремонт. Некоторые трансформаторные однофазные и трехфазные стабилизаторы напряжения могут загореться из-за перенапряжения, но если они сертифицированы, то этого не должно произойти.

Как сделать фильтр дома

Сделать сетевой фильтр с выключателем своими руками не очень сложно, по своей эффективности это устройство не будет уступать Sven Optima Base 5 м Black, Power Cube, Belkin (Белкин), APC PF8VNT3-RS.

Рассмотрим пошаговую инструкцию:

1. Удлинитель состоит из двух фусек, одна выступает в качестве выключателя ( на фото подсоединены разные ). А другая – размыкателя, варистора, контактных соединений. Именно варистор – это основная защита всех стабилизаторов. Отдельно нужно заметить, что большинство схем основано на принципе соединения простого удлинителя и фильтра; (цифра 14 ничего не значит, скорее всего это просто номер партии)
2. С2 – это конденсатор, у него должны быть длинные провода, т.к. в противном случаев, Вы не сможете поставить контактные пластины. Но учтите, что слишком длинные шнуры понижают эффективность удлинителя;
3. Если Вы ставите сетевые самодельные фильтры для холодильника, аудиоаппаратуры (магнитофонов, домашних кинотеатров), телевизоров и прочей оргтехники, то необходимо смонтировать возле сетевого провода шайбу из феррита, она помешает помехам;
4. Далее нужно выбрать варисторы. Считается, что оптимальный размер – это 471 с диаметром от 6 до 10 миллиметров;
5. После идут электрические резисторы на схеме R1, R2. Чтобы бытовые приборы не передавали помехи, нужно подобрать мощные резисторы с максимально допустимым сопротивлением. Для расчета этих данных, нужно вычислить отношение мощности, которую потребляют все приспособления, включенные в фильтр. Для ноутбуков резистор в среднем должен быть 5 Ом, для более мощных приборов берутся двухватные;
6. Теперь монтируем дроссели, на чертеже L1, L2. Основные выдвигаемые требования: сердечник из феррита (у импульсных фильтров без него плохая индуктивность), якорь незамкнутого класса либо имеет воздушный зазор. Очень важно, чтобы у дросселя был наибольший ток равняться току катушки;
7. Потребитель постоянного тока должен быть оснащен конденсаторами (С1, С2), в зависимости от размеров блока можно установить один или оба конденсатора.
8. И последним монтируется резистор R3. Его подбираем в зависимости от нужных кВт или Вт. Нужно отметить, что эти блоки серьезно нагружаются со стороны системы питания, поэтому должны быть достаточно большими и мощными;
9. При необходимости установите прибор на стойку. По окончанию работы проведите тест на пропускную способность.

Разные радиолюбительские схемы для сбора сетевого фильтра для техники:

При помощи этой информации Вы сможете своими руками сделать линейный автомат. Источники питания в таком случае могут иметь любую мощность и показания частоты, главное просчитать пропускную способность отдельных деталей.

Источник: www.asutpp.ru

Сетевые фильтры — как они работают, примеры схем

Что такое сетевой фильтр? — это относительно недорогое устройство, предохраняющее достаточно ценные электроаппараты отперегрузок по току, высокочастотных и импульсных помех, аномального напряжения (повышенного или пониженного относительно нормы).

Основная задача фильтра — пропустить через себя переменный ток частотой 50 Гц и напряжением 220 В, а всяким выбросам напрочь закрыть дорогу. Выбросов же в сети великое множество, и возникают они по разным причинам.

Например, включился холодильник, т.е. сработало пусковое реле его компрессора. В момент включения компрессор (электродвигатель) потребляет ток, в десятки раз (в 20. 40 раз) превышающий тот, что указан в паспорте. На этот миг в сети возникает “просадка’’ напряжения с последующим всплеском (рис.1) — вот и помеха!

Даже включение обычных лампочек в люстре приводит к возникновению, вроде бы, незаметных помех такого же характера. Они в момент включения потребляют ток, примерно в 10 раз больший номинального (пока спираль холодная).

Самое неприятное то, что амплитуда напряжения помехи может исчисляться сотнями, а то и тысячами вольт. Этого вполне хватит, чтобы “спалить” какое-либо чувствительное устройство.

Рис. 1. Напряжения с последующим всплеском.

Как же эту ситуацию предотвратить? Вот тут на арене и появляются сетевые фильтры питания! Они способны “проглотить” все вредные выбросы питающего напряжения.

Справедливости ради надо отметить, что медленные провалы напряжения ни один фильтр питания скомпенсировать не способен (для этой цели служат стабилизаторы напряжения).

Но наиболее опасными для аппаратуры являются все же импульсные помехи.

Принципиальная схема

На рис.2 приведена типовая схема сетевого фильтра питания. На ней показана трехпроводная (европейская) сеть питания: “фаза” — “ноль” (“нейтраль”) — “земля”. Сразу на входе фильтра стоит варис-тор VR1.

Его задача — подавить высоковольтные выбросы напряжения сети. При появлении такого выброса электрическое сопротивление варистора резко падает, и он замыкает через себя эту помеху, не позволяя ей пройти дальше. Следом включены дроссель Т1 и конденсаторы С1, С2, C3, образующие LC-фильтр.

Сопротивление дросселя возрастает с увеличением частоты тока, а конденсаторов падает, так что все высокочастотные помехи задерживаются или “стекают” в землю.

Помехи могут возникать не только между сетевыми проводами (“фазой” и “нейтралью”), их отфильтрует конденсатор С3, но и между “фазой” и “землей”, а также возможны помехи “нейтоаль» — “земля”. Для эффективного подавления таких помех служат конденсаторы С1 и С2.

Рис. 2. Типовая схема сетевого фильтра питания.

При отсутствии земли общая точка конденсаторов С1 и С2 “висит” в воздухе, что приводит к созданию ими и дросселем Т1 паразитного колебательного контура, который начинает излучать высокочастотное электромагнитное поле, становясь источником потенциальной опасности для расположенной рядом радиоаппаратуры.

Рис. 3. Схема сетевого фильтра без заземленных конденсаторов и связи с землей.

Поэтому в двухпроводной сети применяются фильтры без этих конденсаторов и связи с “землей” (рис.З). Типовая амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) сетевого фильтра показана на рис.4. Из этого графикавидно, что чем выше частота помех, тем эффективнее они подавляются.

Рис. 4. График зависимости.

Стоит остановиться на одной особенности фильтров питания. Речь пойдет все о той же “земле”. Существует целый класс сетевых фильтров, у которых заземляющий провод не имеет никакой связи с внутренней схемой, кроме соответствующих контактов самих евророзеток и заземляющего контакта евровилки.

Этим достигается важное преимущество: при работе от сети с заземлением все розетки фильтра заземлены, как и положено. Но в случае отсутствия “земли” в сетевой розетке (типичный случай отечественной сети питания) все розетки фильтра объединены между собой по заземляющему контакту (естественно, сам фильтр при этом не заземлен). Почему это важно?

Представим, например, схему подключения различной периферии к компьютеру, показанную на рис. 5а (типичный случай — подключены принтер, сканер, внешний звуковой усилитель И Т.П.).

Это — идеальная схема: все подключено к заземленной сети питания, потенциалы корпусов устройств одинаковы (равны нулю), поскольку соединены с “землей”. В случае возникновения пробоя или повреждения изоляции любого из устройств “лишнее” напряжение уйдет в землю.

Рис. 5. Схемы подключения различной периферии к компьютеру.

Теперь возьмем схему соединений для случая сети без заземления (рис.5б). Как видно, провод заземления отсутствует, и единственной связью корпусов устройств является слаботочный интерфейсный кабель (точнее, его экранирующая оплетка).

При разности потенциалов корпуса компьютера и внешнего устройства (а такое наблюдается сплошь и рядом!) уравнительные токи, текущие от большего потенциала к меньшему, могут легко “выжечь” входные и выходные порты соединенных устройств.

Таких случаев встречается множество. Самый распространенный — выгорание входа или выхода звуковой карты в случае подключения ее к внешнему источнику сигнала или к усилителю звука.

Для решения проблемы нужно подключить эти устройства к “европейскому” удлинителю, даже не соединенному (за неимением) с внешней “землей” (рис,5в). Здесь электрические потенциалы всех устройств выровнены, сквозные токи выберут себе более легкий путь через заземляющие контакты евророзеток, и ничего страшного не произойдет.

Основные параметры сетевых фильтров

Сечение подводящих проводов. Чаще всего сетевой фильтр (рис.6) выпускается с сечением жил порядка 0,75 или 1 мм2. Такое сечение считается достаточным, поскольку максимальный ток нагрузки, на который рассчитывается фильтр, обычно не превышает 10 А.

На такой ток устанавливается и предохранитель. При необходимости можно найти сетевой фильтр повышенной мощности, сечение жил проводов которого достигает 1,5 мм2. Предохранитель у такого устройства — на номинальный ток 16 А.

Рис. 6. Типичный сетевой фильтр-розетка.

Длина подводящего провода сети. Стандартизованная длина сетевого провода фильтра-180 см. У отдельных моделей она может равняться 190 см, 300, а то и 500 см. Количество розеток. Обычно их 4. 6 штук (рис.7).

Как правило, все розетки-с заземляющими “ушками” (типа “евро”). Встречаются фильтры с розетками разного типа (1 -универсальная и 4, 5 — “евро”, рис.8).

Рис. 7. Набор розеток.

Число и типы предохранителей. Предохранители включаются в сетевой фильтр для защиты от перегорания варисторов при больших импульсных помехах и отключения потребителей при коротком замыкании или длительной перегрузке нагрузочных цепей.

Для большей надежности отдельные изготовители, помимо термопредохранителей, устанавливают еще и самовосстанавливающиеся быстродействующие предохранители (на базе полупроводниковой металлоорганики).

Фильтры

Предназначены для подавления помех. Встречаются чисто емкостные и индуктивно-емкостные на основе LC-цепочек. Катушки сетевого фильтра бывают без сердечников или с ферритовыми сердечниками (лучше всего на ферритовых кольцах).

Добавочные устройства. Индикаторы включения и исправного состояния защиты на светодиодах или на неоновых лампочках светятся при включенном фильтре (или его отдельном канале) и гаснут, когда срабатывают предохранители. Разрядники (газовые) подстраховывают варисторы при больших амплитудах импульсных помех.

Любые электроприборы требуют правильной эксплуатации. В отношении сетевых фильтров тоже есть ряд правил безопасности. Фильтры противопоказано подключать друг к другу.

Рис. 8. Пример фильтра с евро-розетками.

Это может неоправданно увеличить ток в “земляном” проводе. Кроме того, к сетевым фильтрам нельзя подключать устройства с большими пусковыми токами (пылесосы, кондиционеры, холодильники и пр.). Не рекомендуется подключать сетевые фильтры к источникам бесперебойного питания, поскольку это может привести к повреждению схем защиты.

Самодельные сетевые фильтры

Нередко имеющиеся в продаже дешевые фильтры на самом деле фильтрами не являются. Например, фильтр-удлинитель (рис.9). Там внутри находится лишь варистор, ограничивающий кратковременные высоковольтные импульсы, которые иногда возникают в сети, и токовый размыкатель, срабатывающий при протекании большого тока (рис 10).

Рис. 9. Фильтр-удлинитель.

Рис. 10. Что внутри фильтра-удлиннителя.

На корпусе есть кнопка, которую нужно нажать, чтобы снова замкнуть размыкатель, если он сработал. Для превращения этого удлинителя в полноценный фильтр внутрь нужно встроить фильтрующие цепи.

На исходной схеме (рис.11а) S1 -токовый размыкатель, VR1 — варистор типа 471 (числом кодируется максимальное напряжение, а от диаметра зависит максимальная энергия подавляемого импульса).

Рис. 11. Схема фильтрующих цепей для встраивания в удлиннитель-розетку.

В доработанном варианте (рис. 11 б) добавляется RLC-фильтр. Катушки L1 и 12 вместе с конденсаторами С1 и С2 образуют LC-фильтр.

Индуктивное сопротивление катушек растет на высоких частотах. Чтобы ослабить и низкочастотные помехи, последовательно с катушками включены резисторы R1 и R2. Резистор R3 разряжает конденсаторы при отключении фильтра от сети. При сборке фильтра (рис. 12) варистор оставляется штатный (типа 471, диаметром 6. 10 мм).

Чем больше сопротивление резисторов R1 и R2, тем лучше фильтрация, но больше их нагрев и потери напряжения в фильтре. Поэтому сопротивление резисторов выбирается в зависимости от суммарной мощности, потребляемой всеми теми устройствами, которые будут подключаться к фильтру (при указанных номиналах РНагр.макс=250 Вт).

Дроссели L1 и L2 — промышленные высокочастотные, типа ДМ-1 индуктивностью 50. 100 мкГн. Конденсаторы — пленочные, типа К73-17 или аналогичные (импортные меньше по габаритам) емкостью не менее 0,22 мкФ (больше 1 мкФ тоже не нужно). Сопротивление резистора РЗ — не критично (от 510 кОм до 1,5 МОм).

Дополнительно на сетевой провод возле самого удлинителя желательно одеть ферритовую шайбу (удобнее всего разрезную на защелках — рис.13).

Рис. 12Сборка фильтра.

Рис. 13. Ферритовая шайба.

Другой вариант схемы помехоподавляющего сетевого фильтра приведен на рис. 14. Для большей эффективности он состоит из двух соединенных последовательно звеньев.

Первое (конденсаторы С1, С4, С5, С8, С9 и двухобмоточный дроссель 12) отвечает за подавление помех частотой выше 200 кГц.

Второе звено (двухобмоточный дроссель И с остальными конденсаторами) подавляет помехи, спектр которых простирается ниже указанной частоты (вплоть до единиц килогерц).

Рис. 14. Схема помехоподавляющего сетевого фильтра.

Благодаря магнитной связи между обмотками дросселей происходит подавление синфазных помех (тех, что наводятся одновременно на оба сетевых провода или излучаются ими).

Поэтому обмотки каждого дросселя должны быть одинаковыми и симметрично намотанными на магнитопроводы. Важно обеспечить правильную фазировку обмоток.

Их начала обозначены на схеме точками. Дроссель L1 намотан на ферритовом магнитопроводе Ш12×14 с самодельным каркасом из злектрокартона сложенным вдвое проводом ПЭЛШО 00,63 мм. Обмотка содержит 87 витков. Марка феррита, к сожалению, неизвестна. Измеренная прибором 1.Р235 индуктивность каждой обмотки — около 20 мГн.

Для дросселя 1.2 использован броневой магнито-провод Б22 из феррита 2000НМ1. Его обмотки содержат по 25 витков и намотаны тем же проводом и таким же образом, что и обмотки дросселя L1. Индуктивность каждой обмотки дросселя L2 — 120 мкГн.

Конденсаторы первого звена фильтра — слюдяные. Поскольку малогабаритных конденсаторов такого типа требующейся для фильтра емкости на нужное напряжение не существует, пришлось соединить попарно-параллельно конденсаторы КСО-5 меньшей емкости.

Аналогичное решение, но с попарно-последовательным соединением конденсаторов С2, С3 и С6, С7 (пленочных зарубежного производства), принято и во втором звене фильтра для обеспечения нужного рабочего напряжения.

Подключенные параллельно конденсаторам резисторы R1. R4 выравнивают приложенные к ним напряжения и обеспечивают быструю разрядку всех конденсаторов после отключения фильтра от сети. Конденсатор С9 — типа К78-2. Плата фильтра помещена в заземленную металлическую коробку.

Материал подготовил В. Новиков. РМ-07-12, 08-12.

1. electroclub.info
2. corumtrage.ru
3. potrebitel.ru

Источник: radiostorage.net