Сетевой фильтр своими руками

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 18.09.2024

Еще давным-давно я заметил, что когда включается/выключается холодильник на кухне, в колонках стереосистемы звучит неприятный щелчок. Проблема решилась установкой конденсаторов в розетки - с этого началась моя "дружба" с сетевыми фильтрами.

В наши дни электрическая сеть 220 вольт сильно загрязнена множеством помех и кратковременных всплесков напряжения, которые проникают из сети и мешают аппаратуре нормально работать. Для борьбы с сетевыми помехами применяются фильтры. Дешевые фильтры на самом деле фильтрами не являются, а дорогие (навроде вполне приличного фильтра "Pilot") - слишком дороги, ведь обычно их требуется несколько штук (у меня дома их штук восемь, включенных постоянно). Поэтому хороший вариант - купить дешевый фильтр и переделать его.

В принципе, для доработки можно использовать и обычный удлинитель, но обычно в удлинителе нет свободного места для тех деталей, которые в него нужно будет вставить. А вот в удлинителе с выключателем (тоже полезная вещь) свободное место есть.

Мне недавно срочно понадобился такой вот фильтр, я купил в ближайшем киоске удлинитель и доработал его. На все (включая приобретение и фотографирование) ушло меньше чем полдня. Вот герой нашего рассказа:

Такие устройства на самом деле сетевым фильтром не являются. Там внутри находится только лишь варистор, ограничивающий кратковременные высоковольтные импульсы, которые иногда присутствуют в сети (немного про варисторы см. Маломощный блок питания). Вот и вся его фильтрация. Некоторые устройства (в том числе и мое) имеют токовый размыкатель, который должен по идее размыкаться при протекании большого тока (никогда не проверял, как они работают). В этом случае на корпусе есть кнопочка, которую нужно нажать, чтобы снова замкнуть размыкатель, если он сработал.

Разбираем удлинитель и смотрим что у него внутри:

Число "14", нанесенное синим маркером, ничего не означает - так изначально и было. По нему можно судить, что собирали эту штуку не китайцы - иначе бы был иероглиф! Слева черная фуська - токовый размыкатель, Правее другая черная фуська (к ней подходит много проводов) - выключатель. Между ними варистор, но его плохо видно. На пересечении зеленого и коричневого проводов, голубой диск внизу - это он. Красные провода припаяны (проверьте качество пайки, оно бывает отвратительным!) к длинным металлическим пластинам, которые и являются контактами.

Теперь встраиваем внутрь фильтр, и готово. Вот схемы того, что было, и что будет (выключатель с лампочкой подсветки на схемах не показан):

На исходной схеме: Sc - токовый размыкатель, V1 - варистор типа 471 (числом кодируется максимальное напряжение, а от диаметра зависит максимальная энергия подавляемого импульса; диаметр 6. 10 мм - самое то), надписью "Удлинитель" как раз и помечены эти самые контактные пластины.

В доработанном варианте добавляется RLC фильтр. Правда хороший фильтр сделать не удастся - все же мало места, да и для него нужно подбирать детали. Именно так делают "Пилоты" - сначала проектируют схему, а потом под нее уже делают корпус. Но тем не менее, такой вот фильтр, собранный из подручных материалов, работает достаточно хорошо.

Пройдемся по элементам. Катушки L1 и L2 вместе с конденсаторами С1 и С2 образуют LC фильтр. Сопротивление катушек на высоких частотах большое, а вот на низких - маленькое. Поэтому, чтобы и низкочастотные помехи хоть немного подавить, последовательно с катушками включены резисторы R1, R2. Резистор R3 разряжает конденсаторы при отключении от сети, иначе, заряженные конденсаторы могут нехило стукнуть током. Конденсатор С2 включен с другой стороны контактных пластин для того, чтобы создать "распределенную" емкость, чтобы индуктивность и сопротивление пластин не ухудшало фильтрацию. На самом деле, в нашем случае разницы, где включен С2 никак не заметно слишком уж маленькая индуктивность и сопротивление контактных пластин. Но все равно приятно, что мы об этом позаботились! И, кроме того, именно в том конце корпуса есть свободное место, куда можно поставить этот конденсатор.

Иногда возникают споры о размещении резисторов R1 и R2. Как их включать - до варистора, или после, как у меня? На самом деле это зависит от нашей цели. До варистора, резисторы нужно включать, если мы хотим улучшить работу варистора при подавлении кратковременных высоковольтных (до нескольких тысяч вольт) импульсов. Эти импульсы варистор "пропускает через себя", ток через варистор достигает сотен ампер, и практически все напряжение импульса падает на сопротивлении проводов и контактов.

Сопротивление проводов довольно маленькое (это ведь чем лучше сеть, тем меньше сопротивление), и ток очень большой. Поэтому при большом токе на варисторе получается довольно большое напряжение (левый рисунок). Если же на пути тока поставить резисторы R1 и R2, то их сопротивление (совместно 1. 2 Ома) заметно больше сопротивления проводов, и ток будет гораздо меньше (но все равно сотня-другая ампер!). А раз ток меньше, то и напряжение на варисторе меньше (правый рисунок).

Казалось бы, правый вариант намного лучше! Не совсем. Дело в том, что эти импульсы кратковременны, и большинство приборов их "не замечает" (они нередки в сети, вы их замечали?). Для чего же варистор? На всякий пожарный случай. Мало ли что. 100 раз импульс не подействует, а на 101-й придет импульс побольше, и спалит блок питания, или еще что. Так вот, если этот кратковременный импульс в 3000 вольт не всегда заметен, есть ли разница, останется от него 300 вольт, или 600? (Внимание! цифры 300 и 600 я взял "от фонаря"! На самом деле все это очень сильно зависит и от конкретной сети, и от конкретного варистора и от конкретного импульса! Но принцип верный!)

Почему же я включил резисторы после варистора? Чтобы максимально отделить от варистора конденсаторы. Конденсатор, включенный параллельно варистору, совсем даже ему не помогает (иногда мешает, иногда - нет). Кроме того, при ограничении варистором вражеских импульсов, образуется куча высокочастотных помех, у которых напряжение хоть и не высокое, но кому они нужны? Включив резисторы после варистора, я минимизировал прохождение помех на выход фильтра - ведь у меня получилось две ступени фильтрации - с высоковольтной гадостью справляется варистор, а с остальной - катушки с конденсаторами, которым резисторы очень даже помогают.

Вывод. Если у вас очень "грязная" сеть, в которую часто включают сварочные аппараты, ставьте резисторы до варистора. Если нет - ставьте их после. Возникает вопрос: а почему бы не включить две пары резисторов - одну до варистора. а другую после варистора? По одной простой причине - резисторы греются. Две пары резисторов увеличивают нагрев вдвое. А там и расплавится что-нибудь, или вообще загорится! А ставить резисторы маленького сопротивления (чтобы меньше грелись) - тоже не выход, они будут хуже работать.

Итак, берем детали

и прикидываем, куда их притулить (о самих деталях - ниже):

Все хорошо влазит, ни с чем не замыкает, можно паять.

Конденсатор С2 (он справа) должен иметь длинные выводы, иначе он не даст поставить на место контактные пластины (хотя длинные выводы ухудшают работу конденсатора). Поэтому его можно и не ставить - будет намного легче собирать все обратно.

Когда все обратно собрали - на вид ничего не изменилось, но начинка уже совсем другая. Чтобы окончательно перекрыть путь помехам, на сетевой провод возле самого удлинителя ставим ферритовую шайбу (удобнее всего разрезную на защелках):

(Это на другом проводе феррит - тот, который я поставил на этот удлинитель точно такой же, просто я забыл сфотографировать, а потом уже было далеко доставать)

Об этом поподробнее. В отличие от нормальной передачи энергии, когда по одному проводу ток приходит в нагрузку, а по другому возвращается обратно в источник, высокочастотная (ВЧ) помеха может распространяться сразу по двум проводам. Например, при ударе молнии вблизи электрических проводов, в них возникает ток, который идет сразу по обоим проводам в устройство, и, пройдя сквозь него, через емкость между корпусом и землей замыкается на землю.

Т.е. оба сетевых провода для помехи - это как два параллельных прямых провода (или как антенна), а земля - обратный провод. Внутри устройства, ток ВЧ помехи может воздействовать на разные цепи и мешать им жить. Нацепив ферритовое кольцо на сетевой провод, мы увеличиваем его (провода) индуктивность, а значит и сопротивление на высоких частотах. Поэтому ток помехи станет меньше.

Конструкция и детали

Схема очень непривередлива к деталям. Но все же некоторые правила нужно соблюдать. Разберем по порядку.

Варистор. Тип 471. Диаметр 6. 10 мм. Это оптимально.

Резисторы R1, R2. Чем их сопротивление больше, тем лучше фильтрация, но больше нагрев и больше потери напряжения. С другой стороны, нагрев и падение напряжения тем больше, чем больше потребляемый ток (и мощность). Поэтому сопротивление резисторов выбираем в зависимости от суммарной мощности, потребляемой всеми теми устройствами, которые будут подключаться к фильтру:

Если планируется подключать более мощные потребители, то возможно, придется вообще отказаться от резисторов. С другой стороны, зачем делать фильтр, чтобы подключать к нему утюг?!

Резисторы используются мощностью 5 Вт. Можно взять и двухватные, но не стОит - они должны иметь запас по мощности на случай, если вдруг ток окажется больше, чем ожидалось (или помеха проскочит, где ее энергия выделится. ).

Дроссели L1 и L2. Это самый "труднодоставаемые" элементы. Но с другой стороны, поскольку вместе с ними работают резисторы, требования к дросселям снижаются. Требования такие:

Ферритовый сердечник. Катушка без сердечника имеет слишком низкую индуктивность (при реальных габаритах), а стальной сердечник плохо работает на ВЧ.
Сердечник незамкнут, или с воздушным зазором - иначе сердечник может насытиться, и индуктивность сильно снизится.
Максимальный ток катушки (это ток, при котором индуктивность начинает снижаться из-за насыщения сердечника) не меньше, чем ток нагрузки.
Индуктивность дросселя не менее 10 мкГн. Чем больше, тем лучше (до 10 мГн).
Дроссели не имеют магнитной взаимосвязи.

Конденсаторы С1, С2. Если С2 поставить не удается, то вполне можно ограничиться одним конденсатором. Поскольку они соединены параллельно, то вполне можно рассматривать их как один конденсатор с емкостью, равной сумме емкостей С1 и С2. Требования к конденсатору:

Конденсатор пленочный, типа К73-17 или аналогичный (импортные меньше по габаритам).
Емкость не меньше 0,22 мкФ. Больше 1 мкФ тоже не нужно.
Напряжение 630 вольт. Зачем столько? А это запас, ведь при помехах, напряжение повышается. Да и по правилам напряжение на конденсаторе должно быть меньше максимально допустимого.

Резистор R3. Его мощность 0,5 Вт, хотя на нем выделяется в 10 раз меньше. К этому резистору прикладывается 220 вольт, и он должен иметь довольно большие геометрические размеры (отсюда и 0,5 Вт), чтобы такое напряжение выдерживать. Сопротивление от 510 кОм до 1,5 МОм.

Вот и все. Можно пользоваться, и удачи в борьбе с помехами!

По просьбе читателей, я измерил насколько фильтр подавляет помехи. Это не очень хорошо получилось - высоковольтные импульсы мне дома сгенерировать сложно, и я этого не делал. А вот ВЧ помеху генератор выдал (маленькой амплитуды, но какая разница?). Вот два теста. Они могут быть не совем точными - величина подавления может быть несколько занижена. В качестве нагрузки в фильтр был включен паяльник.

Первый тест - подавление частоты 30 кГц. Эта частота часто используется в импульсных блоках питания (компьютерных, например), и этой частотй "засорена" сеть. Вот осциллограммы напряжения на входе и выходе:

Синий - вход, красный - выход. Масштабы одинаковы. Подавление раз в 8, что очень неплохо для простого фильтра, да еще сделанного из подручных материалов.

Второй тест - действительно высокочастотная помеха частотой 200 кГц:

Здесь выходное напряжение в 100 раз большем масштабе, чем входное. Подавление помехи примерно в 350 раз. Так что ВЧ помехи не пройдут.

Новенькое!

В продаже появились неплохие катушки:

Они намотаны довольно толстым проводом на ферритовом сердечнике, по форме напоминающем гантелю. Снаружи надета термоусадочная трубка. У этих катушек довольно большая индуктивность при приличном токе (и несколько типоразмеров - чем больше размер, тем больше произведение индуктивности на максимальный ток). Имея такие катушки, фильтры делать - одно удовольствие. Схема почти такая же, теперь катушки "мощные" и резисторы в цепь гашения помех не нужны:

В принципе, все осталось прежним, но кроме катушек изменился конденсатор. Это специализированный конденсатор, предназначенный доя работы в фильтрах (такие стоЯт в компьютерах и бесперебойниках. И напряжение 280 В, на которое рассчитан конденсатор - это действующее значение переменного тока (об этом говорит знак "280V ~ " на корпусе). Такое же, как и 220. Т.е. не нужно делить напряжение, написанное на конденсаторе на корень из 2, чтобы узнать на какое макс. напряжение переменного тока его можно включить. Как раз на 280 вольт. А у нас - 220, запас приличный. Вот что получилось:

Голубой - варистор, который и был в этом "фильтре"-удлиннителе; рядом с ним черные - катушки, по хорошему их надо размещать так, чтобы их оси были перпендикулярны, но я сначала сфотографировал, потом отогнул (нижнюю на фото) катушку, потом все закрутил, а уж потом вспомнил, что сфотографировал неправильно! Снова разбирать было лень, уж извиняйте! Желтый - это конденсатор. Насколько я с ними встречался - они все желтые.

Резистор, разряжающий конденсатор, здесь не установлен - в этот фильтр будет все время включено устройство, которое и разрядит конденсатор. А если один раз в жизни я этот фильтр сниму, то уж не забуду разрядить. Просто быо лень искать и паять резистор, но всем я категорически рекомендую в этом с меня пример не брать, и резистор устанавливать!

Ещё раз о сетевом фильтре

Не претендуя на что то новое, решил поделиться своим опытом по изготовлению устройства для защиты потребителей от сетевых помех.
Поскольку одним из основных условий было обеспечение гальваноразвязки с внешней сетью, то соответственно в схеме появился развязывающий трансформатор на 500 Вт. Имеющийся под руками корпус задал высото-габаритные ограничения . Поэтому разумным компромиссом получилось применение двух торов 500 Вт, 220/12 в. (см. схему). Всё остальное достаточно стандартно: коммутация входа сети через контактор Moeller Z-R230/SS, функции защиты возложены на автомат Legrand C6 и варисторы RU. Защита разделяющего трансформатора от постоянной составляющей сети осуществляется фильтром DC на D1. 4 и C6, C7. Первичный фильтр ВЧ помех (установленный до развязывающего транса) работает (ориентировочно) в диапазоне от 100 кГц до 1 МГц. После транса применены четыре стандартных ВЧ фильтра Schaffner. Каждый на своего потребителя. Их эффективный диапазон работы от 1 МГц и выше. Все фильтры работают с "землёй", развязанной с "нулём" питания. К потребителям "земля" не идёт.

Результат, честно говоря, получился достаточно неожиданный. Основной значимый эффект - это то что "проявились" обертона нижней середины.
Т.е. звук стал более "сочный" и "значимый". Причем этот эффект проявляется именно на источнике (CD-проигрывателе), на усилителе просто "проявился" эффект "чернее черного", т.е. улучшилась микродинамика. А вот звук CD изменился кардинально в лучшую сторону, в женском голосе "проявились" "грудные" тембры, тарелочки стали обьемнее, струнные теплее.
Так что о сделаном не жалею и могу рекомендовать к повторению.
Для меня теперь сетевой фильтр - это весьма значимый элемент звукового тракта.

Последний раз редактировалось OlegCH; 11.12.2008 в 15:18 .

Сетевой фильтр чаще всего используется для подключения к электросети компьютера, периферийных и других устройств. Благодаря фильтрующему прибору исключается проникновение помех, которые могут влиять на работоспособность оборудования. Рассмотрим в деталях, как сделать сетевой фильтр своими руками на 220 В, воспользовавшись схемой и пошаговой инструкцией.

Принцип работы фильтра

Сетевое напряжение 220 вольт является переменным и имеет синусоидальную форму. Однако синусоида представлена не в чистом виде, а с помехами электромагнитного характера. В идеале синусоида выглядит в виде волнообразной линии, но в реальности напряжение имеет всплески, перекосы фаз и т.п.

Сетевые помехи влияют на работоспособность чувствительных электроприборов. Поэтому возникает необходимость фильтровать ток от ненужных помех. Для этих целей используется сетевой фильтр, который подключается между электрической сетью и потребителем. Фильтрующий прибор выполнен по своеобразной схеме из конденсаторов и дросселей. Основная функция фильтра – не пропускать высокочастотные помехи и паразитные импульсы. С первыми справляются индуктивности, со вторыми – емкости.

Как устроен сетевой фильтр

Рассматриваемые устройства бывают:

Первый вариант является частью какого-либо электроприбора и устанавливается непосредственно в его корпусе или блоке питания. Конструктивно изделие выполнено из конденсаторов, емкостей, катушек, термопредохранителя и варистора. Последний предназначен для защиты устройства от скачков напряжения.

Стационарные устройства выполнены в виде отдельного прибора с несколькими розетками. Это позволяет одновременно подключить к электросети несколько единиц электротехники, задействовав всего одну розетку. Очистка ВЧ-помех обеспечивается при помощи LC-фильтра. Скачки напряжения предотвращаются несгораемыми предохранителями.

Что находится внутри фильтра

В корпусе сетевого фильтра располагаются:

фильтрующие элементы;
варистор;
выключатель;
розеточные элементы.

Для подключения фильтра к сети используется сетевой кабель. Подобный конструктив применяется в качественных фильтрах.

Сетевые фильтры для бытовой техники

Для безопасного подключения современной быттехники рекомендуется использовать сетевые фильтры. Они предназначены не только для подавления помех, но и для сглаживания скачков напряжения. Для питания старых холодильников, в которых из электрических компонентов использовались лишь двигатель компрессора и лампочка подсветки, перепады сетевого напряжения не страшны. Однако современные холодильники оснащены сложными электронно-вычислительными системами, и применение сетевого фильтра является крайне необходимым.

Аналогичная ситуация со стиральной машинкой. При наличии сетевого фильтра, в случае кратковременных скачков напряжения техника сохранит свою работоспособность благодаря накопленной энергии в конденсаторах. В стиралках, оснащенных сенсорным управлением, еще с завода должны устанавливаться фильтрующие устройства. В противном случае сенсор при скачках напряжения практически сразу выходит из строя.

Все это указывает на то, что для питания техники в квартире следует устанавливать фильтрующие приборы. К тому же сегодня есть широкий выбор таких устройств, рассчитанных на потребление как в 1 кВт, так и на 4 кВт.

Как самостоятельно сделать фильтр

Выяснив, для чего предназначен сетевой фильтр на 220 В, следует рассмотреть, как сделать его своими руками, используя разные схемы и пошаговые инструкции.

Простая схема

Чтобы собрать самый простой и лучший сетевой фильтр, понадобится переноска на несколько розеток с сетевым шнуром. Изделие изготавливается из доступных деталей по приведенной схеме:

Порядок работы таков:

Раскрываем корпус удлинителя.
Согласно схеме, припаиваем сопротивления соответствующего номинала и катушки индуктивности.
Обе ветви соединяем между собой посредством конденсатора C1 и сопротивления R3.
Между розетками устанавливаем концевой конденсатор C2.

Если места для установки конденсатора C2 внутри корпуса не найдется, то можно обойтись и без него. Подробнее с конструкцией простого фильтра можно ознакомиться в видео:

С дросселем из двух обмоток

Самодельный фильтр с двумя обмотками дросселя используется для аппаратуры с высокой чувствительностью. К таковой относится аудиотехника, колонки которой довольно чутко реагируют на помехи электросети. В результате динамики воспроизводят искаженный звук с посторонним фоновым шумом. Сетевой фильтр с двухобмоточным дросселем позволяет решить эту проблему. Монтаж удобнее выполнить в отдельном корпусе на печатной плате.

Сборку фильтра можно выполнить следующим образом:

Для намотки дросселя используем ферритовое кольцо марки НМ с проницаемостью 400-3000. Деталь можно найти в советской аппаратуре.
Сердечник изолируем тканью, а затем покрываем лаком.
Для обмотки используем провод ПЭВ. Его диаметр напрямую зависит от мощности нагрузки. Для начала можно взять провод 0,25-0,35 мм.
Обмотку ведем одновременно двумя проводами в разных направлениях. Каждая катушка состоит из 12 витков.
При конструировании применяем емкости с рабочим напряжением 400 В.

Обмотки дросселя включены последовательно, что приводит к взаимному поглощению магнитных полей. В момент прохождения тока ВЧ увеличивается сопротивление дросселя. Благодаря конденсаторам происходит поглощение и закорачивание нежелательных импульсов. Печатную плату желательно смонтировать в металлический корпус. Если он пластиковый, то необходимо установить металлические пластины, что позволит избежать лишних помех.

С развязкой от фазного провода

Чтобы исключить непосредственную связь между фазой и потребителем, можно собрать несколько схем. Самый простой вариант – подключить пару трансформаторов от старых источников бесперебойного питания по представленной схеме:

Однако в чистом виде такая схема не дает должного результата. Поэтому ее следует доработать.

При таком схематическом решении удается получить АЧХ, как на фото ниже:

Для питания радиоаппаратуры

Современная техника, которая оснащается импульсными блоками питания, более чувствительна к различным явлениям в электрической сети. Например, для такой аппаратуры опасно попадание молнии в электросеть 0,4 кВ. Не меньшую опасность несет подключение к сети таких устройств, как мощные электромоторы, электромагниты, трансформаторы.

Приведенная схема отличается более высоким уровнем подавления сетевых помех, в отличие от стандартных недорогих устройств. Через такую схему можно подключать телевизор, усилитель, радиоприемник, ПК и компьютерную технику, которые рассчитаны на работу от сети 220 В/50 Гц.

Монтаж фильтрующего устройства приведен ниже. Выполнить его можно навесным способом. Силовые линии сделаны из медного провода с ПВХ-изоляцией сечением 1 мм?. Резисторы можно использовать обычные МЛТ. Конденсатор С1 должен быть рассчитан на постоянное напряжение 3 кВ и иметь емкость около 0,01 мкФ, С2 – такой же емкости на напряжение 250 В переменного тока.

Дроссель L1 применяется двухобмоточный. Выполнить его можно на ферритовом сердечнике 600 НН диаметром 8 мм и длиной около 70 мм. Каждая обмотка состоит из 12 витков литцендрата 10х0,27 мм. Дроссели L2 и L3 изготовлены на броневых сердечниках Б36 из НЧ феррита. Каждый из них имеет по 30 витков провода, аналогичного L1. Намотка ведется виток к витку. В качестве разрядников можно использовать варистор на напряжение 910 В. В остальном сборка схемы не вызывает сложностей.

Стоит учесть, что в корпусе не должно быть никаких отверстий. После монтажа изделие начинает работать практически сразу и какой-либо настройки не требует.

Качественный фильтр сетевых помех для аудио

Сегодня фильтры хорошего качества хоть и продаются, но стоят они недешево. Если вы разбираетесь в электросхемах и умеете обращаться с паяльником, то самостоятельно можно изготовить фильтр ничем ни хуже заводского. Схему качественного фильтра и как она работает, разберем детальнее.

Блокировочная емкость

Устраняет ВЧ-помехи, исключая их прохождение в потребитель. В обязательном порядке следует поставить указанные резисторы, чтобы при выключении аппарата емкость разряжалась. Это исключит вероятность поражения электрическим током при случайном касании вилки фильтра после его отключения.

Дроссель

Индуктивность представляет собой Г-образный фильтр вместе с конденсатором. Дроссель должен использоваться с запасом по току, а конденсатор иметь напряжение не менее 310 В.

Трансформатор

Обмотки такого трансформатора одинаковые и имеют встречное включение. Сердечник трансформатора остается неподмагниченным основной нагрузкой. В результате создается большая индуктивность на пути прохождения синфазной помехи, препятствуя ее попаданию в аппаратуру.

Конденсаторы

Емкости после трансформатора коротят на массу синфазную помеху и создают вместе с трансформатором Г-образный фильтр. При отсутствии емкостей помеха все равно проникнет в радиоаппаратуру.

Антизвон

Разрыв контура заземления

Подобное включение выполнено между корпусом прибора и защитным заземлением. Схема позволяет исключить появление на корпусе прибора напряжения, опасного для жизни человека. На небольших напряжениях посредством диодов цепь разрывается. Сопротивление создает путь для малых токов. При отсутствии резистора даже малые утечки приводили бы к избыточному размаху напряжения на корпусе по отношению к земле.

Используя схему отвязывания корпуса прибора от защитного заземления, удается уменьшить возможные помехи, которые могут прямиком подмешиваться в сигнал аппаратуры.

Монтаж

Сборку фильтра удобнее выполнить на печатной плате. В целом конструкция во многом имеет сходство с теми, что устанавливаются в дорогих компьютерных БП. С последних можно использовать детали для конструирования приведенной схемы.

Рассмотрев назначение сетевого фильтра на 220 В, а также как сделать его своими руками с разными вариациями схем и пошаговой инструкцией, повторить подобное устройство сможет каждый, кто умеет обращаться с паяльником и разбирается в электросхемах. Минимальный перечень элементов позволяет собрать действительно качественное фильтрующее устройство, которое будет в полной мере выполнять свои функции, в отличие от многих заводских изделий.

Включив однажды в одну сетевую розетку радиоприемник "ВОЛНА-К" и компьютер "Пентагон-128" с дисководом и блоком питания, обнаружилось, что эти устройства оказались плохо совместимыми. Вся компьютерная техника выдавала мощный и широкий спектр радиопомех, так что бедняжка "ВОЛНА" ревела практически в любой точке диапазона от 12 кГц до 23,5 МГц. Помехи были и на TV. Все это и навело на мысль сделать и установить сетевой фильтр, что не помешало бы и в случае эксплуатации любительской радиостанции, но все откладывалось "на потом". Спектр помех был очень широк и решение пришло по аналогии с анодным дросселем в выходном каскаде лампового усилителя мощности. Прикинув коэффициент полезного действия [1] для разных частот, я понял - фильтр должен быть трехсекционным.

Классический вариант [2] на ферритовом кольце, рис.1 при намотке 10 витков на магнитопроводе 600НН К32х16х6 или 400НН К40х25х7,5 и конденсаторах С1 . С4 = 0,01 мкФ показал худшие результаты. Возможно, из-за малой емкости конденсаторов, которая должна быть как минимум на порядок больше 0,1 . 0,22 мкФ.

Найти проходные (высокочастотные) конденсаторы такой емкости мне не удалось. Максимальная емкость конденсаторов КТП-3 0,015 мкФ. Бумажные проходные конденсаторы имеют большие величины емкостей, но позволяют эффективно подавлять в основном низкочастотные помехи бытового и промышленного происхождения, проникающие в радиоприемник из сети переменного тока.

Поэтому потребовалось сделать сделать универсальный сетевой фильтр, который бы не пропускал высокочастотные помехи из сети в радиоприемник или трансивер при приеме и, наоборот, в электрическую есть при передаче. Схема сетевого фильтра приводится на рис.2.

В фильтре используются конденсаторы С1 . С4, С9 . С12 - КПБ - 0,022 мкФ - 500 В С5 . С8, С13 . С14 - КТП-3 - 0,015 мкФ - 500 В (керамические, красного цвета с резьбой М8 - 0,75). Как видно из схемы, керамические и бумажные проходные конденсаторы включены попарно-параллельно. "Неонка" VL1 -индикатор включения фильтра в сеть. Дроссели L1 и L1' намотаны обычным двойным сетевым проводом, в изоляции (например, от сгоревшего паяльника) на семи, сложенных вместе плоских ферритовых стержнях для магнитной антенны. Общее сечение магнитопровода 4,2 см 2 . Стержни плотно уложены друг на друга и обмотаны тремя слоями лакоткани. Поверх нее намотана обмотка, содержащая семь витков. Получившийся элемент больше похож на проходной трансформатор, чем на дроссель, рис.3.

Дроссели L1 и L1' можно намотать и на ферритовом кольце проницаемостью 400 - 2000 НН. Его поперечное сечение выбирается из расчета 0,25 см 2 на 100 Вт, потребляемой из сети мощности, с целью избежать подмагничивания из-за асимметрии сетевого напряжения. Данные по сечению магнитопровода приводятся с некоторым запасом. В нашем случае мощность равна максимальной (по сечению) и составляет Pmax = 4,2 * 100 / 0,25 = 1680 Вт

Дроссели L2 - 2' и L3 - 3' намотаны проводом ПЭВ-2 диаметром 1,5 мм. Максимальный ток определяется по формуле Imax = d 2 j / 1,28 (A) где d - диаметр провода в мм, j - плотность тока в А/мм 2 , которую можно принять 4. 6 А/мм 2 .

При плотности тока 4,5 А/мм 2 максимальный ток составит Jmax = 1,5 2 4,5 / 1,28 = 7,91 A

Можно допустить, что мощность фильтра может достигать 2000 Вт, так как он рассчитан с некоторым запасом. Для обычной работы такая мощность вряд ли потребуется, но фильтр изготовлен на все случаи жизни.

Дроссели L2 - 2' намотаны на керамических стержнях диаметром 12 мм и длиной 115 мм до полного заполнения. Дроссели L3 - 3' - бескаркасные, содержат по 9 витков и намотаны с шагом для уменьшения межвитковой емкости и лучшей защиты от самых высокочастотных наводок на оправке диаметром 10 мм и длиной 41 мм.

Сетевой фильтр, состоит из трех секций, каждая из которых с некоторым перекрытием работает в определенной области частот - L3 - 3' в области высоких частот, L2 - 2' в области средних частот, L1 и L1' в области низких частот. В целом же, в работе принимают участие все секции фильтра совместно.

Эскиз фильтра приведен на рис.4. Конструктивно фильтр собран в трех экранированных секциях, которые помещаются в металлический корпус 190х190х70 мм. Дроссели, находящиеся в соседних секциях, соединяются через проходные конденсаторы, установленные на вертикальных перегородках. Крепление дросселей осуществляется при помощи стоек из оргстекла толщиной 10 мм, в котором высверливают иди растачивают соответствующие отверстия.

Для подключения используются разъемы МРН. К нему подводятся сетевые экранированные провода от трансивера и усилителя мощности и, который, обладая распределенной емкостью, дополнительно снижает высокочастотные наводки. Экранирующие оплетки проводов соединяются с клеммой "земля", а сам фильтр (корпус) коротким толстым проводом (оплетка коаксиального кабеля РК-3) заземляется. Фильтр снабжен обычной сетевой розеткой или розетками для подключения бытовой аппаратуры, например, компьютера и блоков его составляющих.

Качество работы фильтра кратко можно охарактеризовать следующим образом. Радиоприемник "Волна-К" с подключенным компьютером смог принимать любительские радиостанции на комнатную антенну и были слышны лишь отдельные "попискивания" компьютера с уровнями не более 3-5 баллов.

Литература:
1. Ю. Рогинский "Экранирование в радиоустройствах", 1970
2. Журнал "Радио" №10, 1983 г.

Читайте также: