Hogyan működnek a hálózati szűrők?

Hálózati zavarok azok felmerülésekor. Hálózati szűrő eszköz, az elemek célja. A hálózati szűrők jellemzői.

Kérdéselmélet

A váltakozó áram a háztartási hálózatban szinuszos. Ez azt jelenti, hogy a feszültség és következésképpen az áram változásai egy szinuszos mentén, azaz az időtengely körül szimmetrikusan oszkáló sima ív mentén történnek. Egy másodperc alatt a kimeneti feszültség ötvenszor +310-ről -310 voltra változik. Tehát elméletileg egy 220 V-os, 50 Hz-es váltakozó áramú hálózat működik.

Ha azonban megnézzük a feszültség hullámformáját a kimeneten, látni fogjuk, hogy ez messze nem ideális. Mi van sinusoid !? Folyamatos csúcsok, impulzusok, alak torzulások, amplitúdó változások, dobások és ugrások - ezt fogjuk látni. Mindez nagyon rontja a képet, és képes letiltani a háztartási készülékeket. Ez utóbbi elsősorban a zeneközpontokra, televíziókra, rádiótelefonok tápegységeire és más eszközökre vonatkozik.

Számos oka van a hálózati feszültség szinuszos alakjának torzulásának. Ide tartoznak a nagy teljesítményű elektromos vevők be- és kikapcsolása, a légköri túlfeszültségek, a rövidzárlatok a transzformátor alállomás magas oldalán, valamint a különféle komplex tranziensek.

A matematika kurzusából ismert, hogy bármilyen komplex függvény ábrázolható egy konvergáló trigonometrikus Fourier sorozat formájában. Ez azt jelenti, hogy eltorzult szinuszosodunk egyszerűen más, nagyon eltérő szinuszos összegek, amelyek mindegyikének megvan a saját frekvenciája és amplitúdója. És számunkra, háztartási készülékeink biztonságos és megbízható működéséhez csak egy szinuszos szintet kell hagyni - 310 V amplitúdóval és 50 Hz frekvenciájával. Az összes többi szinuszos anyag, vagy, amint azt szokásos mondani, harmonikusok, amelyeket el kell szüntetnünk, ki kell üríteni, és nem szabad átadniuk a tápegységhez.

Ezenkívül létezik egy olyan speciális típusú periódikus interferencia is, amelyet matematikai függvényekkel nem lehet megjósolni vagy leírni. Ez impulzus-túlfeszültség - nagyon rövid távú, de jelentős növekedés. Ezek bármikor előfordulhatnak, és természetesen nincsenek előnyük a háztartási készülékek számára. Ezért az impulzuszajt is el kell szüntetni.

E két probléma megoldására használják túlfeszültség-védők. Megvédik a berendezéseket a hálózat magas frekvenciájú, alacsony frekvenciájú és impulzuszajtól. De hogyan működnek?

Túlfeszültség-védő

Ha az ellenállások ellenállása nem függ az átmenő áram típusától, akkor az ilyen áramköri elemek, mint például a kapacitás és az induktivitás, reaktanciája közvetlenül az áram frekvenciájától függ. Például egy induktor ellenállása hirtelen megemelkedik a magas frekvenciájú áramok esetén.

Ezt az induktivitási tulajdonságot csak a túlfeszültség-védő készülékekben használják a magas frekvenciájú zaj - szinuszhullámok kis időtartamú - elnyomására. Elegendő két tekercs sorba helyezése a terheléssel - a semleges és a fázisvezetőbe. Mindegyik induktivitása körülbelül 60-200 μH lehet.

Az alacsony frekvenciájú interferenciát az induktorok aktív ellenállása vagy az ellenállások csökkenthetik, amelyek szintén sorrendben vannak elrendezve a terheléssel. Az ilyen ellenállások ellenállása nem lehet nagy, különben jelentős feszültségcsökkenés következik be. Ezért az alacsony frekvenciájú zavarok elnyomására szolgáló ellenállások maximális ellenállásának 1 ohmnak kell lennie.

Az LC kódnevet viselő szűrők azonban a leghatékonyabbak a hálózati interferencia ellen. Ezekre nem korlátozódnak tekercsek, és tartalmaz egy 0,22 - 1,0 μF kapacitású kondenzátort, amely a terheléssel párhuzamosan csatlakozik.A kondenzátor névleges feszültségét a hálózati feszültséghez viszonyítva legalább két margóval kell kiválasztani annak érdekében, hogy figyelembe lehessen venni a feszültség különbségeit.

Az LC szűrők hatása közvetlenül kapcsolódik két kapcsolási törvényhez: az L tekercs elnyomja az áram hirtelen változásait, és a C kondenzátor tompítja a nagyfrekvenciás feszültségingadozásokat.

De továbbra is pulzálunk a rövid távú beavatkozással. Ezeket egy nemlineáris áram-feszültség karakterisztikával rendelkező variátorral rendelkező speciális félvezető elemmel lehet kezelni. Kis feszültségnél a varisztor úgy viselkedik, mint egy nagyon nagy ellenállású ellenállás, és gyakorlatilag nem adja át az áramot. De ha a feszültség a varisztor névleges szintjére emelkedik, akkor ellenállása hirtelen csökken - átad egy áramimpulzust magán.

Tehát, ha a varisztor be van építve a párhuzamos terhelésbe, akkor "átveszi" a magas feszültségű impulzusokat, elkerülve a terhelést az expozíció időtartamára. A varisztor névleges feszültségének kb. 470 voltnak kell lennie.

Így a többé-kevésbé sikeres működéshez szükséges vezetékszűrőnek tartalmaznia kell: két 60-200 μH frekvenciaváltót, sorba kötve a védett terheléshez, valamint 470 voltos varisztort és 0,22 - 1,0 μF párhuzamosan csatlakoztatott kondenzátort.. Szükség esetén ellenállások beépíthetők az áramkörbe az alacsony frekvenciájú interferencia legfeljebb 1 Ohm elnyomására. Az áramköri elemek aktuális névleges teljesítményét a terhelhetőség függvényében kell kiválasztani.

gyakorlat

Az olcsó hálózati szűrők túlnyomó többsége, amelyeket a mindennapi életben ismerünk, valójában nem hálózati szűrők. Csak a varisztor és a bimatall kontaktusok vannak a maximális áramvédelem érdekében.

Az ilyen szűrők azonban könnyen finomíthatók, ha kar forrasztópáka és gyűjtsük össze az összes szükséges elemet az LC áramkör összeszereléséhez.

A legtöbb túlfeszültség-védelem teljesítménye alacsony. Ennek oka az a tény, hogy a nehéz terhelésű induktorok és egyéb szűrőelemek túl terjedelmesek és drágák. Gyakran a nagy teljesítményű vevőkészülékeknél általában csak olyan szűrőket lehet használni, amelyek félvezető konverterek. És az ilyen szűrők ára sokkal magasabb lesz, valamint eszközük bonyolultsága.

Szerencsére a nagy teljesítményű háztartási villamos készülékeket nem kell védeni a hálózati zavaroktól. És a tűzhely, a vasaló és a vízforraló egyáltalán nem törődik a kapott villamos energia minőségével. Ezért nincs szükségük túlfeszültség-védelemre.

És a számítógépek, a televíziók és a zenei központok nagyon kevés energiát fogyasztanak, és a védelem érdekében elegendő egy külön vonalszűrő, amelynek névleges árama csak néhány amper.

Alexander Molokov

Comments

[#1]

60-200 μg - hány fordulatot és hány átmérőjű a fordulat?

[#2]

Valójában a modern típusú elektronikus készülékek, például a televízió és a számítógép már saját védelemmel vannak felszerelve. Ez egy beépített vonalszűrő (LC) és a tápfeszültség 100–260 V (véleményem szerint automatikus feszültség) stb. Általában instabil és rossz minőségű villamos energiát terveznek, vagy tévedek? És van-e értelme további szűrőket használni?

Eugene,
Használhat kész táblákat régi táblákból, például TV-ből. Közvetlenül mondják, hogy hány ICG.

[#3 s]

hmm, miért -310-310 volt?

[#4]

Mivel a 220 V az effektív feszültségérték. A maximális, azaz az amplitúdó körülbelül 310 volt.

[#5]

Külön figyelmet szeretnék arra fordítani, hogy vannak olyan hálózati szűrők, amelyekben a varisztorok nemcsak a fázis és a nulla, hanem a fázis és a föld, valamint a nulla és a föld között vannak csatlakoztatva! Ezért nem minden túlfeszültség-védőkészüléket lehet használni a hálózati aljzat földelése nélkül! Amikor a feszültség 231 V fölé emelkedik, a varisztor általában „kiold” a fázis és a nulla között, és 250–300 V fölött a visszaállítás a földvezetékre vezet. Ha nincs földelés, akkor az áram a legkevesebb ellenállás útján halad, azaz háztartási készülékeken keresztül a "lebontás" helyére.

A cikkben található fotón láthatjuk a csodálatos APC SurgeArrest® Home / Office PH6T3 túlfeszültségvédőt, szigorúan tilos földelés nélkül használni.

Amikor ilyen szűrőt földelés nélkül csatlakoztatott, észrevettem, hogy a földelés jelzőfénye zölden világít, amely teljes szervizelhetőséget mutat! A számítógép kikapcsolása után a fény elhalványult, a telefon kikapcsolása után kialudt.

Ugyanezen okból kifolyólag nem javaslom földelt dugaszolóaljzatok beépítését lakásba földelés nélkül! Használjon egyszerű tápkábeleket egy kikapcsológombbal, egy földelő érintkezővel, és próbáljon egy dátumkábelekkel összekötött berendezést egy ilyen hosszabbítóhoz csatlakoztatni.

Ez szükséges az eszközök közötti potenciál kiegyenlítéséhez. (1. példa: rendszer, monitor, nyomtató, hangszórók. 2. példa: TV, DVD lejátszó.)

Az UZO, a Difavtomat, az ilyen HÁLÓZATI SZŰRŐK feszültségreléi és biztosítékai nem takarítják meg az Ön berendezéseit, csak tűz esetén fognak megmenteni az eladók hibája miatt, akik nem mondják el a teljes információt, és a gyártók hibája miatt, akik nem írják a "csodakészülék" földelésének szükségességét. .

Az ilyen vonalszűrőket nem könnyű felismerni: ha a felhasználói kézikönyv elolvasása után nem világos, hogy szükséges-e földelés, vagy feltételezhető, menjen szemrevételezéssel. Az ilyen túlfeszültség-védő készülékek általában védő izzóval vagy földjelzéssel vannak ellátva, plusz ezek a szűrők több, mint 20 dollárba kerülnek.

Ha az összes aljzat földelve van, de kihúzott egy RCD-t vagy differenciálművet, figyeljen a vonalszűrőkre. A túlfeszültség-védők minden bizonnyal hasznos dolog, de nem minden szűrőt lehet egymás után bekapcsolni (egymáshoz), és itt a lényeg nem a teljes terhelés, hanem a rezonancia jelenségek és a megnövekedett áramok a földön!

Ha nincs földi csatlakozása, és már megvásárolt egy túlfeszültség-védő készüléket a földhöz (és a vásárlás időpontjától számított 14 nap telt el), ne próbálja meg visszaküldeni ezt a szűrőt a boltba. Ne próbálja meg frissíteni az áramkört a földvezeték levágásával, tegye le ezt a szűrőt „a jobb időkig”.

(Természetesen kivághatja az egész faszát, és közvetlenül összerakhatja, de sajnálom.)

[#6]

1. Valójában furcsa módon az egy impulzusokat a Fourier sorozat is tartalmazza. Például egy villámimpulzus egyenáram, de a bomlás során egyértelmű, hogy ezek nagyfrekvenciás rezgések. Valójában az ilyen egyenáramból származó elektromágneses impulzus a villámcsapás helyétől kilométerre terjed és a levegőben lévő televíziós erősítőket ég, és 10 m közönséges huzal (mint a hülyeség induktivitása) jelentősen ellenáll a villámáramnak.
2. A probléma jobb megértése érdekében el kell mondani, hogy a túlfeszültség mind a fázis, mind a semleges vezetők mentén mehet, ezért a szabályok szerint védettséget (korlátozót) kell mindkét vezetékre helyezni. Ez leginkább akkor látható, ha a védettséget az egész lakásra földelés (nem földelés!) Alkalmazásával teszik - magyarázza az IEK katalógus. Valódi földelésnek kell lennie (ha nincs TN-S, akkor azt vasbeton épületek megerősítéséből veszem)!
3. Megemlíthető, hogy létezik a szűrők (túlfeszültségcsökkentők) osztályozása az interferencia-teljesítmény és feszültség alapján, a végső hordozható szűrők a leggyengébbek, de az interferenciát a minimális feszültségre korlátozzák.
4.A szűrők soros csatlakoztatása esetén az RCD-k kiesését valószínűleg nem rezonancia magyarázza, hanem a szűrőkondenzátorokon keresztül a földre jutó szivárgás növekedése - minél több szűrő van, annál több szivárgás jelentkezik.
5. Egyébként a nagy teljesítményű mosógép bejárata mellett saját szűrő van a kondenzátoroktól, hogy megvédje saját elektronikáját. Úgy gondolom, hogy a modern főzőlapoknak és elektromos sütőknek vannak saját szűrőik. Talán már vannak hozzáértő teáskannák és vasalók. Tehát ne pihenjen, össze kell hasonlítania a háztartási készülékek költségeit és az interferencia elleni védelmet.

[#7 Dmitry]

A hálózati szűrőm elvégzi a gép funkcióját. A feleség szeret bekapcsolni a tévét, a szárítót, a melegítőt, a vasalót és pár erős fogyasztót egyszerre :-)

[#8 Alexander]

Igen, földelés nélkül nem lehetséges: ez veszélyes nem csak a technológiára, hanem az életre is ...

[#9]

Az erős impulzusok tekintetében:
Úgy tűnik, nem csak villámlás, hanem kapcsoló és nagy teljesítményű berendezések, és nem túl erős. Az egyetlen nano- és pikoszekundumos impulzust szinte lehetetlen felismerni, kivéve, ha szerencsére van egy tároló oszcilloszkóp.
Az azokkal szembeni védelem bonyolult és drága - kis kapacitású és toroid induktivitású nagyfeszültségű kondenzátorok alacsony áteresztőképességű ferriten, nagyon ritka tekercseléssel - a fordulás közötti kapacitás csökkentése érdekében. Mindez speciális szekcionált kialakítású, ezüstözött belső felülettel.
Valóban működik, védi a számítógépes technológiát a fagytól.
Ui Az energiahálózat eldugása és a szomszédainak bosszantásának legegyszerűbb módja a dimmerek használata :)

[#10]

Sok új az elektrotechnika, azaz a know-how részből.

[#11 alapelv]

Andrew,
Tudna-e ajánlani olyan túlfeszültség-védő készüléket, amelyet földelés nélkül lehet használni földelés nélkül?

[#12 kapcheny]

3 csatlakozó van a szűrőben: 1 közvetlen csatlakozás, 2 akkumulátor védelem, így nem működnek, mi a probléma?

[#13 Igor]

Nyilvánvaló, hogy a tiéd nem egy szűrő, hanem egy megszakítás nélküli. És a szünetmentes akkumulátorokban az akkumulátorok idővel meghibásodnak, valószínűleg ez az oka az akkumulátorvédelem meghibásodásának, de ez csak bontás lehet (valószínűtlen).