Сетевой фильтр своими руками

Сетевой фильтр – что это

Сохранить технику в исправном состоянии поможет фильтр сетевого напряжения. Это устройство, защищающее технику от помех и перепадов напряжения в сети. Внешне он может походить на обычный удлинитель, но отличие в том, что сетевой удлинитель снабжен специальным блоком, смягчающим последствия от резких скачков электроэнергии.

Для чего нужен

На паспорте каждого бытового прибора указывается частота входного напряжения по ГОСТу (50 Гц), но показатели в сети далеки от идеала. Вокруг нас множество потребителей электричества: кто-то делает ремонт и включил болгарку или делает сварку, на ближайшей фабрике одновременно включили производственные мощности, произошел сбой на подстанции. Все это сделает напряжение в сети нестабильным, и это скажется на работе чувствительной компьютерной техники, телевизоров.

Рассмотрите, для чего нужен сетевой фильтр и каков принцип его работы на примере математических функций. Изменение частоты напряжения переменного тока в сети происходит по синусоиде (плавная дуга, колеблющаяся многократно за единицу времени). В дополнение к этому происходят высокочастотные (100 Гц до 100 МГц), и низкочастотные импульсы, пики напряжения, изменения амплитуды, искажения формы, скачки. Это мало похоже на плавную синусоиду (гармонику), а больше схоже с показателями кардиографа, и к тому же таких кривых одновременно фиксируется множество.

Для нормальной работы бытовых приборов необходимо, чтобы была одна плавная синусоида, поэтому все остальные гармоники и импульсные помехи необходимо разрядить и не допустить к приемнику электрического тока. Всю эту работу выполняет фильтр-удлинитель, оборудованный встроенной схемой, которая поглощает все частотные погрешности. Для больших перепадов предусмотрен предохранитель, который перегорая при перегрузке, обесточивает приборы. Фильтр-розетку лучше использовать совместно со стабилизатором напряжения.

Устройство

Если род тока, проходящий через резисторы, не влияет на их сопротивление, то емкостное и индуктивное сопротивления непосредственно зависят от частоты тока. Чем больше частота тока, тем больше сопротивляемость индукционной катушки. Такое свойство индуктивности применяется в устройстве, чтобы сглаживать высокочастотные помехи (синусоиды с маленькими периодами). Для этого последовательно нагрузке размещают в нулевой и фазный проводники две катушки индуктивностью от 60 до 200 мкГн каждая.

Помехи низкой частоты гасятся сопротивлением индукционных катушек или резистором с сопротивлением не более 1 Ом, расположенными последовательно. Эффективнее всего фильтровать помехи могут LC-фильтры, которые состоят не только из индукционных катушек, но и дополнены конденсатором (емкость 0,22-1,0мкФ), подсоединенным параллельно нагрузке. Напряжение данного конденсатора подбирается таким, чтобы оно превышало напряжение сети хотя бы вдвое, учитывая возможные перепады.

Справиться с импульсными кратковременными помехами поможет полупроводниковый элемент – варистор. Если напряжение в сети низкое, то варистор выступает в качестве резистора большого сопротивления и не пропускает ток. При возрастании напряжения до номинального показателя варистора (470 вольт), сопротивление полупроводника снижается, и импульсы тока проходят через него. Значит, если варистор включить параллельно нагрузке, то импульсы высокого напряжения будут им поглощаться, временно сглаживая их воздействие.

Настоящая розетка-фильтр должна состоять из:

• двух катушек с индуктивностью от 60 до 200 мкГн, последовательно нагрузке;
• варистора 470 вольт, включенного параллельно нагрузке;
• конденсатора 0,22-0,1 мкФ, включенного параллельно нагрузке;
• резистора на 1 Ом, чтобы подавлять помехи низкой частоты (при необходимости).

Большинство дешевых вариантов на практике ими не являются. Они состоят только из варистора и биметаллического контакта для максимальной защиты. Однако легко собрать LC-контур собственными руками и работать он будет не хуже заводского. Хотя если в доме есть только обычные мощные бытовые приборы, то они не нуждаются в фильтрах, поскольку качество электроэнергии на них не влияет, а электроника (компьютер, телевизор, музыкальный центр) потребляют малое количество энергии и для них вполне подойдет фильтр-удлинитель с номинальной величиной тока в несколько ампер.

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.

Модельный ряд “Евробион Юбас”

Компания выпускает несколько конфигураций септиков «Евробион». Они различаются объемом и наличием некоторых дополнительных функций.

Модельная линейка представлена следующими устройствами:

• Eurobion-5R АРТ
• Eurobion -5R АРТ Midi
• Eurobion -8R АРТ
• Eurobion -8R АРТ Midi
• Eurobion -8R АРТ long

Число в аббревиатуре означает количество человек, на которое рассчитана установка. Модели Midi и Long разработаны для местностей с высоким уровнем грунтовых вод. Это далеко не полный модельный ряд.

Характеристики Eurobion-5R АРТ

Установки этого типа имеют производительность до 900 куб. литров в сутки. Рассчитаны на круглогодичное использование в частном домовладении, где проживает от 1 до 6 человек.

Имеют объем от 2,38 до 2,80 кубических литров. Отверстие для сточной трубы, выходящей из дома, установлено на уровне 60 -80 см. Максимальный залповый сброс не превышает 390 кубических литров.

Характеристики Eurobion-8R АРТ

Эти модели имеют производительность до 700 куб. литров в сутки. Рассчитаны на круглогодичное использование в частном домовладении, где проживает от 6 до 9 человек.

Имеют объем от 4,35 до 6,12 кубических литров. Отверстие для сточной трубы, выходящей из дома, установлено на уровне 60 -120 см. Максимальный сброс стоков ограничен объемом 700 кубических литров.

Предназначение сетевого фильтра

Известно, что у вас в розетке имеется сеть переменного тока напряжением в 220 Вольт. «Переменное напряжение (ток)» значит, что его величина и/или знак непостоянны, а меняются с течением времени по определенному закону.

Природа генерирующих электрических машин (генераторов) такова, что на выходных клеммах генерируется ЭДС синусоидальной формы. Однако всё было бы хорошо, если бы все устройства имели резистивный характер, отсутствовали пусковые токи, и не имели в своем составе импульсных преобразователей. К сожалению, так не бывает, т.к. большинство устройств имеют индуктивный, емкостной характер, щёточные двигателя, импульсные источники вторичного питания. Весь этот замысловатый набор слов – это главные виновники электромагнитных помех.

Мы начали статью с речи об электромагнитных помехах не просто так. Эти помехи «портят» ровную форму синусоиды. Образуются так называемые гармоники. Если разложить реальный сигнал из розетки в виде ряда Фурье мы увидим, что синусоида дополнилась различными функциями, различной частоты и амплитуды. Форма напряжения в настоящей розетке стала далека от идеальной.

Ну и что в итоге? Плохое электропитание – проблема для радиопередающих устройств. Попросту ваш телевизор или радиоприемник будет работать с помехами. Кроме помех от потребителей в сети присутствуют помехи случайного происхождения, которые мы не можем предугадать. Это всплески, перепады напряжения от перебоев электроснабжения, включения мощной нагрузки и т.д.

Сетевой фильтр нужен для того, чтобы:

1. Отфильтровать помехи для чистого питания устройств.
2. Снизить помехи, исходящие от питающих приборов.

Основные эксплуатационные характеристики фильтров, которые важно знать

Борьба с электромагнитными помехами из сети выполняется разными способами. Популярными являются экранизация и использование электронных компонентов.

Какой корпус эффективнее борется с помехами

Отличительной чертой качественных изделий является закрытый металлический экран, исключающий прохождение и наводку посторонних электромагнитных сигналов. Его подключают на контур заземления.

В советское время на нем указывали схему внутренних соединений и технические характеристики изделия.

Такой корпус может изготавливаться общим для всего устройства, как делается у микроволновки или системного блока компьютера.

Многочисленные современные модули, выпускаемые для фильтрации помех из бытовой сети, имеют обычный пластиковый кожух.

Они лишены возможности защиты от внешних наводок и посторонних излучений.

К тому же часто маркетологи называют обычные удлинители сетевым фильтром, что не совсем правильно. При этом используется их внешнее сходство.

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:

1. Раскрываем корпус удлинителя.
2. Согласно схеме, припаиваем сопротивления соответствующего номинала и катушки индуктивности.
3. Обе ветви соединяем между собой посредством конденсатора C1 и сопротивления R3.
4. 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:

1. Для намотки дросселя используем ферритовое кольцо марки НМ с проницаемостью 400-3000. Деталь можно найти в советской аппаратуре.
2. Сердечник изолируем тканью, а затем покрываем лаком.
3. Для обмотки используем провод ПЭВ. Его диаметр напрямую зависит от мощности нагрузки. Для начала можно взять провод 0,25-0,35 мм.
4. Обмотку ведем одновременно двумя проводами в разных направлениях. Каждая катушка состоит из 12 витков.
5. 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:

Пути улучшения схемы фильтра

Существует множество вариантов улучшения схемы сетевого фильтра. Один из них отличается остроумием и позволяет существенно экономить потребляемую электроэнергию. Суть метода заключается в следующем:

1. Вскрывают корпус многоразъёмного СФ удлинителя.
2. Одну из токоведущих шин разрезают.
3. Отрезки соединяют с 5 вольтовым реле, рассчитанным на коммутацию тока 3А, 250 в.
4. Два других контакта реле соединяют проводами с USB разъёмом на конце.
5. Разъём подключают к USB входу телевизора.

В результате получается управляемая система питания, состоящая из ТВ, цифровой приставки и блока питания спутниковой антенны. Если ранее при выключении телевизора все части системы оставались в режиме ожидания, то с модернизированным фильтром они полностью отключаются. Стоит с пульта включить телеприёмник, как все коммутированные приборы тоже приводятся в действие и наоборот.

В другом случае идут по пути добавления в СФ LC-фильтра, который, помимо гашения помех от сети, понижает взаимно возникающие электрические помехи от подключённых потребителей.

Штатный варистор (470 в) часто не вызывает срабатывание автоматического предохранителя. Его меняют на аналогичное устройство, рассчитанное на напряжение 620 в. Это позволяет подавлять помехи от работающей стиральной машины, пылесоса и другой мощной электротехники.

Домашние мастера оснащают сетевые фильтры-удлинители звуковой сигнализацией. При превышении в сети уровня напряжения 280 в фильтр оповещает об этом сигналом.

Зачем нужен сетевой фильтр: краткое пояснение

Само название этой электронной схемы объясняет ее назначение. Слово «фильтр» указывает на отсеивание вредных помех, а «сетевой» — определяет их источник.

Другими словами, весь электрический мусор, поступающий из сети питания, отсеивается на входе нашего устройства и не влияет на качество работы бытового прибора. Основной же сигнал сети 220 вольт с частотой 50 герц беспрепятственно проходит через фильтр.

Электромагнитные помехи в сети появляются спонтанно, предугадать их появление невозможно. Даже простое включение лампы накаливания формирует начальный бросок тока, создающий зону переходных процессов.

Подключение электродвигателей холодильника, стиральной или посудомоечной машины связано с изменением индуктивного сопротивления. Ток такого включения может превышать в десятки и более раз номинальную величину нагрузки.

При этом в сети создается значительная «просадка» напряжения. А далее следует его всплеск, формирующий высоковольтные помехи.

Эти процессы протекают кратковременно. Во времена пользования аналоговой бытовой техникой они особого вреда не причиняли, а в аудио и видео аппаратуру встраивали простейшие фильтры, отлично выполняющие свои функции.

Они надежно сглаживали все эти быстрые провалы и пики напряжения своей конструкцией, предотвращая их попадание к чувствительной электронной схеме.

Важно понимать, что фильтр работает исключительно с кратковременными провалами и пиками входного сигнала. Если же подобный процесс немного затянется, то здесь нужно другое устройство — стабилизатор напряжения

Какой вред наносят электромагнитные помехи

1. Напряжение кратковременных импульсов накладывается на основной сигнал питания сети 220. При этом в точке амплитуды может возникнуть перенапряжение, способное прожечь рабочий слой изоляции или повредить электронный компонент.
2. Проникающие внутрь слаботочных цепей посторонние сигналы искажают работу звукозаписывающих или звуковоспроизводящих устройств, видеотехники, телеприемников, дорогой цифровой аппаратуры.
3. Специальная техника позволяет через электромагнитные шумы, передающиеся по нулевому проводнику, проложенному вне квартиры, получать доступ к конфиденциальной информации.

Чтобы надежно бороться с помехами необходимо знать особенности своей бытовой сети.

Маркировка ферритовых колец

Наиболее широко распространенный тип записи маркирования ферритовых колец имеет следующий вид: К Д×д×Н, где:

— К – это сокращение от слова «кольцо»;

— Д – внешний диаметр изделия;

— д – внутренний диаметр ферритового кольца;

— Н – высота фильтра.

Кроме габаритных размеров изделия, в маркировке зашифрован тип ферромагнитного материала. Пример записи может иметь следующий вид: М20ВН-1 К 4х2,5х1,6. Вторая половина соответствует габаритным размерам кольца, а в первой зашифрована начальная магнитная проницаемость (20 μi). Кроме указанных параметров, в справочном описании каждый производитель указывает критическую частоту, параметры петли гистерезиса, удельное сопротивление и температуру Кюри для конкретного изделия.

Общие сведения

Перед тем как покупать сетевой фильтр для компьютера, телевизора или любой другой техники, необходимо подробно изучить его устройство, область применения, а также критерии выбора.

Устройство фильтра

Все производимые сетевые фильтры для бытовой техники имеют довольно простую конструкцию. Благодаря этому устройство пользуется большой популярностью среди потребителей и стоит сравнительно недорого.

Стандартная конструкция сетевого защитного устройства содержит следующие элементы:

1. Конденсатор ёмкостью от 0,22 до 1 мкФ. Эта деталь используется для устранения различных помех, возникающих при работе устройства.
2. Балансировочный дроссель.
3. Термопредохранитель многоразового использования. Этот элемент конструкции защищает подключённые устройства от негативного воздействия высокого напряжения.
4. Варистор. Он представляет собой полупроводниковый резистор, у которого электрическое сопротивление нелинейно зависит от приложенного напряжения. Используется этот элемент для предотвращения резких скачков тока.
5. Индукторы с сердечниками. Они применяются не только для корректировки напряжения, но и для фильтрации шумов.

Назначение изделия

Сетевой фильтр с выключателем или без него выбирается исходя из задач, которые требуется решить с его помощью. Он может защищать домашнюю технику от различных сбоев в сети и максимально продлевать её срок службы. В большинстве случаев это устройство применяется для достижения следующих целей:

1. Защита от резких перепадов напряжения в сети. Любой бытовой прибор, подключаемый к электричеству, способен работать при величине напряжения, находящегося в определённом интервале. Для каждого устройства он свой, поэтому трудно обеспечить идеальные условия для всех приборов. В сеть одновременно могут быть подключены сразу несколько мощных аппаратов, что неизбежно приведёт к перепадам напряжения. Чтобы такие скачки не вывели из строя всю домашнюю технику, применяется сетевые защитные устройства.
2. Устранение помех. Эта проблема возникает при повреждении или износе электрического кабеля, а также во время одновременного подключения к одной сети устройств разного типа. Кроме этого, помехи напряжения могут быть вызваны воздействием электромагнитного сигнала, идущего от какого-либо близкорасположенного источника. Избавиться от такой проблемы можно при помощи специального сетевого фильтра с заземлением.

При этом они окажутся беспомощными во время отключения электроэнергии. Из-за этого специалисты не рекомендуют использовать их как бесперебойники.

Вам это будет интересно Бытовые стабилизаторы напряжения 220в для дома

Разновидности приспособления

Производители защитных фильтров предлагают несколько разновидностей своей продукции. Каждая из них отличается характеристиками, а также имеет свои преимущества и недостатки. Всё это позволяет выбрать идеальный вариант для каждого отдельно взятого помещения.

Основные типы защитных устройств:

1. Фильтр-удлинитель. Этот вариант приспособления считается наиболее универсальным, так как сочетает в себе функции сетевого фильтра и обыкновенного удлинителя. Его главный недостаток — громоздкость конструкции и завышенная стоимость.
2. Адаптер (сетевой фильтр в розетку). Такой прибор предназначен для установки непосредственно в розетку. Из-за этой особенности в его конструкции отсутствует кабель, что значительно увеличивает компактность. Такое приспособление станет незаменимым помощником в путешествиях, но не принесёт много пользы в квартире (из-за возможности установки только на одну розетку).
3. Фильтр на катушке. Особенностью этого прибора является возможность намотки кабеля на специальную катушку, расположенную внутри устройства. Благодаря этому у пользователя появляется возможность самостоятельно регулировать длину провода, что значительно снизит риск его повреждения или спутывания. Так как такой фильтр наиболее габаритный и тяжёлый, то его применяют только при проведении каких-либо строительных или ремонтных работ.

Подключение фильтрации

Чтобы подключить фильтр на питание автомагнитолы, понадобится вначале обесточить бортовую сеть во избежание короткого замыкания. Затем от магнитолы отсоединяются провода питания. Входной провод приспособления подключается к замку зажигания или напрямую к аккумулятору. Выходной провод соединяется с плюсовой клеммой автомагнитолы.

Заземляющий провод фильтра от радиопомех для автомагнитолы следует как можно надежнее соединить с кузовом поближе к месту установки приспособления. От этого зависит эффективность подавления шумов. Установка аксессуара осуществляется под приборной панелью с помощью кронштейна, на внутреннюю сторону которого наносится полоса резины для изоляции корпуса.

После подключения следует проверить работу приспособления. Для этого следует включить автоприемник и прибор, который вызывал помехи, например, стеклоочиститель или вентилятор отопителя. Уровень помех должен снизиться до почти полного отсутствия.

Подключение фильтрации

Чтобы подключить фильтр на питание автомагнитолы, понадобится вначале обесточить бортовую сеть во избежание короткого замыкания. Затем от магнитолы отсоединяются провода питания. Входной провод приспособления подключается к замку зажигания или напрямую к аккумулятору. Выходной провод соединяется с плюсовой клеммой автомагнитолы.

Заземляющий провод фильтра от радиопомех для автомагнитолы следует как можно надежнее соединить с кузовом поближе к месту установки приспособления. От этого зависит эффективность подавления шумов. Установка аксессуара осуществляется под приборной панелью с помощью кронштейна, на внутреннюю сторону которого наносится полоса резины для изоляции корпуса.

После подключения следует проверить работу приспособления. Для этого следует включить автоприемник и прибор, который вызывал помехи, например, стеклоочиститель или вентилятор отопителя. Уровень помех должен снизиться до почти полного отсутствия.

Диагностика неисправностей

Большинство современных стиральных машин устроены таким образом, что при выходе из строя фильтра помех они автоматически прекращают работу и не запускаются до тех пор, пока сломанная деталь не будет заменена. Поэтому самым первым свидетельством поломки является именно невозможность включения машины. Конечно, причиной этому могут служить и другие неполадки, простейшие из которых – это повреждение сетевого шнура или его вилки. Но если с ними всё в порядке, то следующим на очереди идёт именно фильтр помех.

Также, если машинка вдруг начала биться током, появился запах горелой изоляции или машина самопроизвольно стала менять режимы работы во время стирки, (независимо от выбранной вами программы), всё это тоже говорит о неисправности сетевого фильтра.

Если у вас есть мультиметр (прибор для измерения сопротивления, напряжения и силы тока), то в данной ситуации стоит воспользоваться им, чтобы не вызывать мастера:

1. В первую очередь нужно прозвонить все контакты попарно. Сопротивление должно быть около 680 кОм.
2. Далее измерьте входное сопротивление на штекере. Сопротивление также должно быть около 680 кОм, хотя может немного отличаться.
3. Состояние конденсаторов проверить достаточно сложно из-за того, что они залиты компаундом. Но можно попытаться измерить ёмкость между разными входами. Её значение должно быть около 0,47 мкФ.