Среди обывателей очень распространено мнение, что сетевой фильтр – это обычный удлинитель с большим количеством гнезд под розетки.
Ведь данный прибор мы привыкли использовать для включения компьютера, монитора, маршрутизатора и зарядки от телефона одновременно. Давайте все же копнем поглубже, что это за устройство и зачем оно действительно нужно.
Зачем нужен сетевой фильтр
Принято считать, что в наших розетках напряжение с переменным током в 220В. Ток называют переменным оттого, что его величины нестабильны, а значит меняются в определенные периоды времени в соответствии с некоторыми законами.
Из школьного курса физики мы помним, что явление появления тока, электрического поля вследствие изменения магнитного поля в течение определенного времени или же в случае движения материальной среды называется электромагнитной индукцией.
Известно, что электродвижущая сила, возникшая в замкнутом контуре, будет пропорциональной скорости, с которой меняется магнитный поток по ограниченной таким контуром поверхности.
Так, электрический ток, вызываемый этой силой, называется индукционным.
На явлении этого вида индукции и силы известного всем нам Ампера и основана электрическая машина, которую называют генератором, если направлением ее работы по преобразованию энергии является преобразование кинетической энергии в электрическую.
Так мы получаем «грязный» электрический сигнал, то есть такой, в котором имеются и желательные для человеческой деятельности, и нежелательные спектры.
Сетевой фильтр призван выделять желательные компоненты электрического сигнала от нежелательных, тем самым защищая бытовую технику от резких и внезапных перепадов напряжения.
Такие колебания напряжения в сети называются звуковыми волнами или гармоническими колебаниями.
Они имеют форму синусоиды. Любые электромагнитные помехи искажают эту форму. Такие искажения называются гармониками. Их выявить поможет решение уравнения теплопроводности с помощью ряда Фурье.
Так, если источником тепла служит волна синуса, то при исследовании спектра, исходящего из розетки, мы увидим, что синусоида будет дополнена функциями разных частот и амплитуд.
А это далеко не идеальное решение сетевого устройства для бытовой электрической сети. Что означает наличие проблем для бытовой техники, начиная от перепадов напряжения, заканчивая всплесками и включениями с мощной нагрузкой.
Перед сетевым прибором поставлены две очень серьезные задачи. Первая заключается в фильтрации помех для чистоты питания приборов. Вторая – в снижении помех, исходящих от них.
Принцип работы сетевого фильтра
Для того, чтобы погасить помехи и сгладить пульсации напряжения используют LC-фильтры, где L — это индуктивность, а C – это емкость.
В сетевом приборе имеется и фильтр переменного резистора, он подавляет импульсные помехи. Они входят в конструкцию сетевого устройства.
Именно благодаря такому конструктивному решению, получив на входе ток с резко возросшим напряжением, сетевой прибор умело превращает излишки энергии в тепло. Это называется реактивное сопротивление.
Высвободившееся тепло катушка принимает на себя и делает ее реактивной, чем снижает избыточный ток и напряжение.
Если избыток невелик, катушка, справившись с ним, пропускает его далее на устройство. Если же избыток тока и напряжения слишком велик, катушка горит, но прибор остается работоспособным.
Все сложности внутренней схемы фильтров призваны помочь защитить подключенные к ним устройства от краткосрочных повышений напряжения, смен частоты тока, электромагнитных помех и шумовых компонентов.
В нем отсутствует заземление. Может и не быть нулевого провода в расчете на срабатывание при высоком напряжении.
Основная задача – безопасность подключенного устройства за счет выхода из строя отсечки или ее временное отсечение от источника питания.
Вне зависимости от изменений «начинки» фильтра его задача всегда остается прежней – при любом напряжении прекратить подачу напряжения на потребителя.
Состав сетевого фильтра
Исходя из вышеизложенного понятно, как и для чего применяется сетевой фильтр. Выбирая нужное устройство уже не спутаем его с обычным удлинителем.
Однако давайте разберем непосредственно архитектуру этого прибора. За образец возьмем качественный аппарат для высшей степени защиты.
В его состав войдут:
- VHF-конденсатор
- Тороидальный балансировочный дроссель
- Высокоэффективные конденсаторы
- Варисторы
- Большие индукторы с сердечниками
- Многоразовые устройства тепловой защиты
- Кнопка выключения питания
- Катушка индуктивности
- Плавкие предохранители
Что касается катушки индуктивности и плавких предохранителей, то они могут присутствовать не во всех устройствах. Надо отметить, что в более дешевых версиях завязка применяется на температуру, а не на потребляемую мощность.
Относительно плавких предохранителей следует сказать, что они выступают страховкой варисторов. Если они сработали, то необходимо вскрыть фильтр и заменить эти элементы на новые.
Часто возникает вопрос, как отличить эффективный сетевой фильтр от мнимого защитника. Некачественные версии стоят дешевле, происходят от непонятного производителя, неясные характеристики фильтрации на упаковке.
При этом никакие громкие слова в названии не соответствуют их качеству.
Такие фильтры в самом лучшем случае обеспечат защиту от перегрузки и то – если есть термический прерыватель. Возможно в них найдется переменный резистор с заземляющим контактом. Но не факт.
Максимум, что содержится в таких моделях, это предохранитель на незначительный потребляемый ток, который сгорит при первом же коротком замыкании и не защитит вашу технику.
В идеале приобретать промышленные сетевые фильтры – они точно не подведут.
Применение сетевого фильтра
Наверняка Вы слышали о таком устройстве, как импульсный блок питания. Его ключевое предназначение состоит в том, что переменное напряжение в сети изначально прямое, затем превращается в переменное с высокими частотами в виде прямоугольника, затем оно снижается трансформатором до нужного значения, снова становится прямым, фильтруется и переходит в стабильное с помощью обратной связи.
Широкое применение этого прибора вызвано следующими причинами: малый вес, небольшие габариты, высокий коэффициент полезного действия, доступная стоимость, широкий диапазон питающего напряжения сети и частоты, высокая степень стабилизации напряжения на выходе.
Фильтры нашли свое применение в связи, радиотехнике, электротехнике, силовой электронике.
Для использования в быту их разделили на три группы: с базовым уровнем защиты, универсального назначения и высококлассные фильтры.
Фильтры, обеспечивающие базовый уровень защиты – это обычные доступные по цене приборы. Фильтры универсального назначения приобретаются для повседневного использования, обычно недорогой техники.
Фильтры высокого класса устанавливаются на дорогостоящую технику, например плазменные телевизоры или профессиональные приборы.
В каком-то смысле фильтром можно считать стабилизаторы, встроенные в технику, так как их задачей также является выравнивание повышенного или пониженного напряжения до паспортного или установленного пользователем.
Важно! Никогда не включайте сетевой фильтр в другой сетевой фильтр. Лучше приобретите удлинитель для этих целей. Если Вы желаете собрать сетевой фильтр собственноручно, доверяйте опыту только проверенных профессионалов.
В заключение скажем, что использование сетевых фильтров в быту и на производстве влияет положительным образом, улучшив качество питания приборов и снизив ущерб, наносимый импульсами и скачками напряжения.
