З приходом комп'ютерної техніки до наших будинків увійшли такі необхідні пристрої, як багаторозеткові подовжувачі з мережевими фільтрами. Багато користувачів не особливо замислюються про функцію фільтрації напруги. "Справді, працює ж, що ще треба?" — кажуть вони. Їх більше цікавить зовнішній вигляд, а основним критерієм вибору мережевого фільтра/подовжувача є кількість розеток, товщина і довжина живлення мережного кабелю. Щоб розвіяти міф про марність мережного фільтра і довести, що цей функціонал не менш важливий, ніж, скажімо, напруга живлення, ми вирішили написати цю статтю. У ній читач дізнається про те, що таке мережеві фільтри, їх види та призначення. Коротко розповімо про принцип роботи мережевого фільтра. Споживачам надамо критерії вибору якісного продукту для придбання фільтра. Юні конструктори зможуть пізнати ази проектування таких пристроїв, а досвідченим радіоаматорам будуть цікаві готові інженерні рішення реалізації мережевих фільтрів. Але перш ніж почати говорити про таку важливу річ, як мережевий фільтр, необхідно усвідомити, що таке гармонічні спотворення в мережі. Всі пристрої, що працюють від мережі, живляться змінною синусоїдальною напругою із частотою 50 або 60Гц. Блоки живлення розробляються з урахуванням цих показників. Ідеально чиста мережа живлення несе в собі напругу синусоїдальної форми, але на практиці наша мережа сповнена гармонійних спотворень. Гармонічні спотворення являють собою частотні сигнали, що накладаються на напругу живлення і видозмінює його. Частота таких перешкод кратна частоті мережі живлення. Вся силова електроніка побутового та промислового значення при включенні в мережу вносить свої спотворення, причому чим більше навантаження споживачів, тим більше спотворень надходять до мережі. Викликані вони переважно комутаційними процесами включення і виключення. Спотворюючи частоту напруги живлення, гармоніки призводять до збільшення втрат мережі, зайвого перегріву трансформаторів в блоках живлення, зменшують термін служби обладнання. Звукова техніка із трансформаторними блоками живлення починає видавати низькочастотне тло. Сильно спотворює чистоту мережі потужне комутаційне обладнання: двигуни, зварювальні апарати, старі холодильники, частотні перетворювачі, мікрохвильові печі, газорозрядні лампи. Дані споживачі за рахунок комутаційних процесів напівпровідникових приладів усередині них спотворюють форму напруги живлення. Показником якості напруги мережі є коефіцієнт гармонік КU або THD. Цей коефіцієнт визначає наявність гармонійної складової в корисному сигналі. По ГОСТу 13109-97 для напруги мережі живлення 380В. КУ не повинен перевищувати 12%. Подальше підвищення веде до виходу апаратури з ладу чи різкого зниження термінів її експлуатації. Рівень гармонійної складової залежить від потужності мережі живлення, потужності підключених до неї споживачів, що вносять спотворення, протяжності і перерізу живильної лінії від силового трансформатора до споживача. Заради інтересу, зверніть увагу, де встановлений силовий трифазний трансформатор, що розв'язує, на вашій вулиці і уявіть, скільки споживачів підключено до кожної з 3-х його ліній. Адже кожен із них вносить у мережу свої, хоч і мізерні, але спотворення.Підсумовуючи всі показники, картина напруги живлення в мережі вимальовується просто жахлива. А ми після цього дивуємося: чому у нас так часто ламаються компресори в холодильниках, чи виходять із ладу блоки живлення старих телевізорів. У промисловості способів боротьби зі спотвореною напругою живлення досить багато, але в побуті основне застосування знайшли мережеві фільтри. Мережеві фільтри відіграють подвійну роль. З боку мережі живлення вони перешкоджають проникненню гармонійної складової в блоки живлення апаратури, або в домашню мережу. З іншого боку вони виключають вплив комутаційних процесів обладнання на мережу живлення, захищаючи її при цьому від гармонійних спотворень. У простому наближенні мережевий фільтр є послідовно з'єднаним конденсатором і котушкою індуктивності. Ця зв'язка налаштована в резонанс частоти паразитної гармоніки і підключається паралельно шині мережі живлення біля силових трансформаторів або випрямної установки. Існує три типи топології мережевих фільтрів: резонансний шунт, демпфований фільтр та активний фільтр. На частоті паразитної гармоніки конденсатор і дросель мають малий опір, тому є шунтом, що перешкоджає проходження частотних перешкод у мережу. Цей тип фільтрування називається резонансним. Демпфовані фільтри ще називають широкосмуговими. Їх зазвичай застосовують у промисловості, наприклад, в електродугових печах.При постійному випромінюванні навантаженням у мережу існує можливість, коли частота комутаційних перешкод може збігтися з частотою антирезонансу, тому потрібно як відфільтрувати гармоніки, а й знизити антирезонанс від навантаження чи іншими словами демпфувати їх. Погасити численні резонансні перешкоди можна застосувавши велику кількість резонансних шунтів, послідовно включених, але цей спосіб економічно не ефективний. Економічний баланс для реалізації такого мережевого фільтра між гасінням антирезонансу та резонансу можна отримати застосуванням демпфованого фільтра другого порядку (рис. ліворуч). Існують активні мережеві фільтри – досить складні та дорогі схемотехнічні рішення. Їх робота заснована на генерації протилежного сигналу щодо перешкоди, за своєю структурою повністю повторює її форму і амплітуду, але в протилежній полярності. Іноді активні фільтри використовують у тандемі з пасивними фільтрами. Таке поєднання називають гібридними мережевими фільтрами. Для споживача, мабуть, це буде найцікавіша частина статті, в якій ми розповімо, на що звертати увагу при покупці подовжувача з фільтром або однорозеткового мережевого фільтра і як не помилитися з придбанням цього. Як показує практика, багато хто думає, що ціна мережевого фільтра є основним чинником його якості. Насправді це твердження докорінно не вірне.Як правило, виробник повинен вказувати на своїх виробах такі параметри: кількість розеток для підключення джерел живлення, довжину кабелю, граничне значення сумарного струму підключених споживачів, максимальну потужність навантаження, максимальний струм і напруга перешкоди, енергію перешкод, що розсіюється. Найвідповідальніші виробники додатково в паспорті вказують ступінь придушення високочастотних перешкод залежно від частоти, що вимірюється в децибелах. Для вибору якісного мережевого фільтра необхідно звертати увагу на наявність у документації значка про те, що фільтр сертифікований, звернути увагу на товщину кабелю, що з'єднується. Чим більший діаметр кабелю, тим більше перетин його провідників, а, отже, провід буде здатний без нагріву передати велику потужність. При цьому чим довше кабель, тим більше повинна бути його товщина. На хорошому кабелі нанесено його маркування та переріз струмопровідної жили. Для потужності в 2кВт перетин має бути не нижче 0,75 мм2. Важливим фактором виготовлення мережного фільтра є наявність потовщення кабелю в місці його входу в корпус. Якісний виріб виконаний із щільного негорючого (!) пластику, який не завжди буде презентабельним на зовнішній вигляд, до того ж на його корпусі ви не знайдете гвинтів та отворів для розбирання чи кріплень до стіни. Наявність терморозмикача і варистори говорить про наявність захисту від стрибків струму і перегріву, але візуально їх не видно, так як вони вбудовані в кнопку включення фільтра з припаяним до її контактів радіоелементом. Деякі фільтри виготовляють у захищеному корпусі з наявністю захисних шторок від попадання пилу, вологи та бруду. Це, зазвичай, ознака якісного товару.Наявність кольорових металів у контактах фільтра говорить про його високу енергопровідність з малим питомим опором. Переважна більшість виробів західних виробників мають контактні провідники з тонкої промислової сталі з великим питомим опором. Пожежа вам буде забезпечена! Перевірити наявність кольорових металів можна магнітом. Фільтр магнітитися не буде. На малюнку зліва показано пристрій, який звичайні покупці називають «мережевим фільтром». його струму, змінювати свій опір з ГОм до одиниць Ом з певного Порог, на який він розрахований У нашому випадку він стоїть з маркуванням 471KD, тобто на напругу 470В. 470В, його опір буде зменшуватися, і він буде працювати як розрядника, тобто розсіювати надлишкову енергію.Таким чином, повертаючись до нашого пристрою, ми бачимо, що подовжувач має захист від короткочасних сплесків напруги, тепловий захист від перегріву або від підвищеного навантаження. Називати цей пристрій «мережевим фільтром» ні в якому разі не можна, оскільки в ньому немає жодного елемента фільтрації перешкод мережі, за винятком варистора. Якісний мережевий фільтр повинен складатися з багатьох радіоелементів, кожен з яких несе в собі певний функціонал. Наприклад, вищевказаний подовжувач можна легко доопрацювати цілком функціональним мережевим демпферним фільтром, який дійсно буде захищати вхідні живильні ланцюги домашньої апаратури від різного роду перешкод. Схема доопрацювання наведена нижче. Дроселі L1, L2 і неполярні металоплівкові конденсатори C1, C2 утворюють LC фільтр 1-го порядку. По високочастотних перешкод дроселя мають високий опір, що перешкоджає їх проникненню у пристрої. У той же час за частотою 50Гц активний і реактивний опір контурів складе частки Ом, що дозволить без нагрівання елементів проводити через себе корисний сигнал напруги живлення. Якісний фільтр, що складається з безлічі послідовних захистів: Варто сказати, що імпульсні блоки живлення будь-якої сучасної апаратури від монітора, комп'ютерного ATX блоку живлення, навороченого телевізора, вже містять власний мережевий фільтр. На малюнку представлено фрагмент схеми АТХ блоку живлення FSP. Деякі дешеві блоки живлення з піднебесної позбавлені цього важливого модуля, що призводить до швидкої поломки не тільки блоку живлення, а й комп'ютера в цілому. Завдання нашого фільтра не пропустити у пристрій диференціальні та синфазні перешкоди. Диференціальні перешкоди присутні у напрузі живлення, а синфазні перешкоди йдуть між корпусом пристрою та обома шинами живлення. Схема простого мережевого фільтра наведена нижче. Розглянемо призначення елементів схеми: Насправді ми привели найпростіше рішення, що упускає багато моментів захисту. Для тих хто хоче зібрати більш серйозний пристрій, радимо подивитися схеми в інтернеті, де Ви зможете знайти їх безліч. Сьогодні мережевий фільтр є практично в кожному будинку, а багато хто навіть і не замислюється про них, вважаючи їх звичайними трійниками. Але якщо почати замислюватися перед покупкою, то стане зрозуміло, що мережевий фільтр коштує дещо дорожче, ніж двійник, трійник і т.д. А в чому між ними різниця і чи варто переплачувати? Саме про це ми і поговоримо у нашій статті, а також розповімо про те, як правильно вибирати мережеві фільтри, які вони бувають і як вони працюють. Забігаючи наперед скажемо, що тільки мережевий фільтр не є абсолютним захистом, є погрози, від яких він ніяк не захистить. Наприклад, від імпульсного перенапруги високої потужності. Проте певний захист вони дають і їх має сенс купувати замість звичайних подовжувачів. Просто не варто чекати від них на те, чого вони дати ніяк не можуть. Варто зауважити, що іноді продають звичайні подовжувачі, які називають мережевими фільтрами. Зрозуміло, жодного захисту вони не забезпечують. Адже мережевий фільтр відрізняється від них тим, що в ньому є додаткові блоки: Можуть бути як усі ці блоки, так і їх комбінація, іноді трапляються й інші можливості, які, власне, до захисту можуть стосунку не мати. Тим не менш, подібний пристрій чудово пояснює той факт, чому мережеві фільтри дорожчі за звичайні подовжувачі. Це за рахунок складнішої конструкції, але й самі ці пристрої можуть бути різними. Простіше кажучи, мережні фільтри мають різні класи захисту, від базової, до просунутої. Зрозуміло, останні коштують значно дорожче. Але що про захист, від чого все це може захистити ваші електроприлади, а від чого не зможе? Не варто плутати мережевий фільтр та стабілізатор напруги. Стабілізатор також захищає від перешкод, але він ще й забезпечує постійну та стабільну напругу. Ну а мережеві фільтри ділять на три групи, про що ми писали вище та їх варто позначити: Перед тим як перейдемо до обговорення вибору мережевих фільтрів, зауважимо, що сучасні електроприлади часто мають блоки живлення, які можуть захищати від перешкод, стрибків напруги тощо. Звичайно, це стосується не всіх електроприладів, та й захист там не абсолютний, але сенс у тому, що вони часто дублюють функції мережевих фільтрів базового класу, а можуть навіть перевершувати їх.Додатковий захист не буває зайвим, але ви повинні враховувати цей момент при покупці, іноді краще буде витратитися на дорожчий мережевий фільтр, а не дублювати вже наявний захист. Про це ви можете прочитати у документації, яка йде з електроприладами, зазвичай там вказують ці моменти. Ну а тепер перейдемо до власне питань вибору та обговоримо найважливіші моменти. Тут не так вже й багато важливих моментів, але знати їх варто, якщо ви не хочете витратити гроші даремно. Якщо ви вирішили додатково захистити свої електроприлади, будьте готові до того, що вам доведеться витратити на це певні гроші. Економити тут не варто, простіше взагалі нічого не купувати. Насамперед варто поговорити про те, чим відрізняються дорогі мережеві фільтри від дешевих. Це не лише поділ на класи, про що ми писали вище, тут є й інші моменти, які мають важливе значення. По-перше, варистор, який є найважливішою частиною, має власний термін придатності. Чим він дешевший, тим цей термін менший. Згодом він може почати перегріватись, аж до займання. Тобто, мережевий фільтр може спричинити пожежу, про який захист тут ідеться? Це не станеться швидко, але теоретично цілком можливо. Фільтри від хороших виробників (які не можуть коштувати дешево), є запобіжник, який відключить харчування в тому випадку, якщо варистор починається грітися. Різниця очевидна та дуже важлива. По-друге, у дешевих моделях можуть використовувати дроти малого перерізу, які можуть бути не розраховані на велике навантаження.Це призведе до того, що якщо до нього підключити занадто багато обладнання (та ще й потужного), то контакти та дроти почнуть сильно гріється. Тобто дешеві фільтри можуть не тільки не захищати, а ще й бути причиною спалахів. Головне тут те, що в більш дорогих моделях встановлені запобіжники і взагалі захист від перегрівів та інших неприємних моментів. Простіше кажучи, обидва фільтри можуть забезпечувати однаковий захист, але дорожчий захищений від проблем, які можуть виникнути з ним. Вимикач може бути як вузьким, так і широким, це добре видно. І різниця між ними в тому, що перший відключає лише один провід, а другий відключає два. У випадку з вузьким вимикачем відключиться виключно нульовий провід, а фаза при цьому залишиться у підключеному стані. При цьому електроприлади не працюватимуть, за винятком деяких, які і при відключенні мережевих фільтрів продовжать працювати. Наприклад, ті, у яких заземлення поєднано з нульовим дротом. Тому в ідеалі потрібно вибирати моделі з широким вимикачем, які відключають два дроти. Щоправда, виробники теж про це знають і можуть хитрувати. Встановлюють широку кнопку, але при цьому вимикається лише один провід. І перевірити це без розбирання фільтра дуже складно, залишається хіба читати відгуки. Бувають розетки як із заземленням, так і немає. Це тема для окремої статті, але коротко варто зазначити, що в деяких приміщеннях наявність заземлення вважається обов'язковою, наприклад, якщо розетка у ванній. Але чому це важливо у контексті мережевих фільтрів? Справа в тому, що переважна кількість моделей можуть нормально працювати тільки в тому випадку, якщо заземлення є.Цей момент обов'язково варто враховувати, інакше мережевий фільтр може бути просто неефективним. Деякі моделі можуть мати індикатор, який покаже наявність або відсутність заземлення. Окремо варто поговорити про додаткові налаштування, які можуть бути в наявності. Їх не так і багато, але серед них є такі, які можуть бути досить корисними. USB-роз'єми. Зручно, адже з'являється можливість заряджати сучасні пристрої, тобто мережевий фільтр виконує роль зарядного пристрою. А деякі моделі мають функцію швидкої зарядки. Це саме що додаткова функція для зручності, безпосередньо до функціоналу мережевого фільтра вона ніякого відношення не має. Захист від дітей. Це найпростіші шторки на розетках, якщо у вас маленькі діти, то вибирати потрібно саме такі моделі. Тим більше, що фільтри найчастіше просто лежать на підлозі. Різниці в ціні практично немає, але ця функція дуже корисна. Можливість роздільного увімкнення розеток. Так, більшість моделей мають одну кнопку, яка відключає відразу всі розетки. Але є і більш просунуті варіанти, де є ще й кнопки для кожної розетки, тобто можна включити лише одну або кілька. Іноді це може бути корисним, але більшості така можливість об'єктивно і не потрібна. Потужність. Тут варто виходити з того, які прилади ви підключатимете. Щоправда, якщо говорити про підключення побутових приладів, то зазвичай у будь-якої моделі буде достатньо потужності. Замислитися про це варто в тому випадку, якщо підключатимуться справді потужні електроприлади. Інші параметри, такі як довжина кабелю, кількість розеток і т.д.вибираються індивідуально, залежно від ваших потреб. Це можна сказати про колір із дизайном, тут все індивідуально, залежно від ваших уподобань. Ну а тепер можна підбити підсумки. Звичайно, ми розповіли про мережеві фільтри в загальних словах, без схем і т.д., але насправді звичайного споживача все це не потрібно. Мало хто хоче вникати в принципи роботи, більшості потрібно, щоб виріб виконував свою функцію, в даному випадку - захищав електроприлади. І якщо ви дійсно цього хочете, то вам не варто дивитися у бік дешевих моделей, надійний захист забезпечать лише дорогі фільтри. Ми не говоримо про те, що потрібно купувати фільтри за кілька тисяч рублів, а то й дорожче (так, є й такі), це вже явно буде зайвим, але при цьому купувати їх за ціною трохи дорожчою за звичайний подовжувач не має жодного сенсу. І не варто забувати про те, що мережевий фільтр хоч і є захисним пристроєм, але сьогодні він може дублювати функціонал блоків живлення сучасних електроприладів (хоч би частково). Крім того, він не захищає всіх загроз, які можуть виникнути в електромережі. Якщо у вас є бажання забезпечити максимальний рівень захисту та убезпечити свої електроприлади, доведеться купувати й інші захисні пристрої. А докладніше про це можна прочитати в цій статті, де докладно розібрали те, як і чим захищати домашні електроприлади. Розбираємось в аксесуарі, який досі вважається обов'язковим для всіх, хто користується комп'ютерами. Коли персональні комп'ютери тільки почали набувати широкого поширення, неодмінним їх супутником стали мережеві фільтри.Загальноприйнятим вважалося купувати мережевий фільтр разом із комп'ютером і підключати останній (комп'ютер) до електромережі тільки через перший (мережевий фільтр). Щоправда, багато хто обходився звичайними подовжувачами, аргументуючи своє рішення тим, що мережевий фільтр — це той самий подовжувач. Насправді все далеко не так і ігнорувати мережеві фільтри не варто, якщо ви дбаєте про свою домашню або офісну електроніку. Мережевий фільтр є пристроєм для захисту електроприладів від перешкод в мережі живлення, від короткого замикання в електроніці та від стрибків напруги. Всі перелічені фактори здатні пошкодити підключену техніку і привести в кращому випадку до дорогого ремонту, а в гіршому - купівлі нової техніки. Конструкція мережного фільтра має на увазі наявність варистора (напівпровідниковий резистор, провідність якого нелінійно залежить від прикладеної напруги), що відповідає за захист підключеного обладнання. Встановлено варистор між фазовим і нульовим проводом і коли напруга в мережі зростає, провідність варистора знижується, струм починає текти через нього, провокуючи коротке замикання і подальше спрацьовування запобіжника, що встановлено в мережевому фільтрі. У дешевих мережевих фільтрах варистор може бути позбавлений спеціального термозапобіжника, який захищає його від перегріву та можливого займання з подальшим займанням всього аксесуара. Тому економити на мережевих фільтрах не варто, оскільки там можуть бути і дроти малого перерізу, що також потенційно загрожує проблемами. Основне завдання мережевого фільтра — уберегти підключену до нього техніку від імпульсних перешкод, а простіше кажучи — від стрибків напруги в електромережі, які можуть бути спричинені перебоями у роботі станції або ударом блискавки. У разі короткого замикання мережеві фільтри служать доповненням до встановлених у квартирах та офісах автоматичних запобіжників у електричних щитках, вимикаючи несправний електроприлад. Якщо ви вибрали мережевий LC-фільтр, він убереже електроніку від високочастотних перешкод (частотою 100 Гц — 100 МГц), які виникають через різні електричні пристрої. Перешкоди спотворюють синусоїду змінної напруги в мережі і негативно впливають як на прилади, так і на мережу, а LC-фільтри працюють в обидві сторони, захищаючи як електротехніку, так і електромережу. Якщо коротко, то так – мережевий фільтр варто використовувати всім, хто використовує побутову та офісну електротехніку. Перешкод у міській мережі може бути достатньо, і мережевий фільтр здатний уберегти від більшості з них, рятуючи дорогу електроніку. Крім того, мережевий фільтр здатний грати і роль звичного подовжувача (коштує ненабагато дорожче), тому відмовлятися від такого аксесуару не варто. Обійтися без мережевого фільтра в принципі можна, але не дивуйтеся раптовим поломкам техніки через проблеми з електромережею, які ви не помітили б за наявності аксесуара. При виборі мережевого фільтра зверніть увагу на те, щоб аксесуари мали:Мережевий фільтр
Шкода гармонічних спотворень у мережі
Мережеві фільтри. Їх призначення та принцип дії
Критерії вибору мережевого фільтра
Пристрій мережевого фільтра
1. Помеходавляючі вхідні конденсатори, які встановлюють із розрахунку максимально допустимих мережевих сплесків. Корпус протипожежний конденсатора. Маркування на конденсаторі X2 визначає його мережі з номінальною напругою 250В. Пікове значення перешкоди їм 2,5 кВ. X1 для промислових приладів. Витримують перешкоди 4кВ.
2. Тороїдальний балансувальний дросель.
3. Термозапобіжник мембранного типу – у разі перегріву мембрани великими струмами роз'єднує ланцюг.
4.Потужні дроселя (індуктори) – разом із VHF конденсатором (6) утворюють LC фільтр, що пригнічують мережеві перешкоди.
5. Варістор – згладжують імпульсні стрибки напруги.Робимо мережевий фільтр своїми руками
F1 – запобіжник, що перегорає (термозапобіжник) при перевищенні навантаження
R1 та R2 – опори, що знімають заряд C1
C1 - конденсатор, що шунтує диференціальні ВЧ перешкоди спільно з L1
L1 – фільтруючий дросель, що визначає частоту зрізу та розрахований на струм навантаження *1,5
L2 – синфазний трансформатор, що усуває електромагнітні перешкоди, наведені проводом від розетки до нашого фільтра
С2 та С3 – конденсатори, що закорочують синфазну перешкоду на землю. Спільно з L2 утворюють синфазний фільтр
С4 і R4 - ланцюг Цобеля (антидзвінковий ланцюжок), що усуває викиди протилежного ЕРС самоіндукції при вимиканні навантаження.
VDS1 – діодний міст, що розриває контур заземлення, у разі витоку струмів усередині корпусу.Мережеві фільтри: від чого захищають Стаття
Від чого захищають мережеві фільтри
Вибираємо мережевий фільтр правильно
Дорогі фільтри проти дешевих
Вимикач мережного фільтра
Заземлення
Додаткові опції
Мережевий фільтр: що це таке, навіщо він потрібен і чи можна обійтися без нього
Що таке мережевий фільтр
Від чого захищає мережевий фільтр
Чи потрібен мережевий фільтр і яким він має бути