0

Сетевой фильтр питания с повышенной степенью защиты

В статье предлагается простой сетевой фильтр который поможет значительно умень­шить вероятность повреждения бытовой радио­аппаратуры от высоковольтных импульсных по­мех в сети 230 В/50 Гц.

Предлагаемый фильтр питания, по уровню предоставляемой им защиты, в большинстве случаев, окажется значительно эффективнее, чем фильтры, встроенные в недорогие сетевые удлинители-разветвители промышленного из­готовления.

Около двадцати лет назад автор этой ста­тьи стал свидетелем необычного природного или рукотворного явления. Тёмным зимним ве­чером на воздушной линии электропередачи напряжения 0.4 кВ, прямо на проводах, стали возникать из ниоткуда жёлто-белые шары раз­мером примерно с баскетбольный мяч, с шипе­нием эти шары со скоростью около 8 км/ч стали кататься в одном направлении по проводам как настоящие мячи, а, дойдя до изоляторов, закреплённых на электрических столбах, взрывались салютом искр. При этом сами провода стреляли электрическими молниями длиною в несколько метров по ближайшим строениям.

Когда, через несколько минут, я зашел в слу­жебные помещения, то перед моими глазами предстала такая картина — из разветвительных коробок, выключателей освещения, розеток в направлении ближайших стен били молнии дли­ною до одного метра. В одну из таких розеток был включен телевизор, который продолжал безупречно работать, хотя в нескольких десятках сантиметров от стола с телевизором, в розетке, куда был вставлен его шнур, играла молниями с кирпичной стеной. Телевизор был ламповый «Рекорд-6». Все эти явления продолжались около десяти минут на линии электропередачи протяжённостью около 300…500 метров. Хотя атакованы молниями были преимущественно деревянные строения, пожаров не возникло. Находящаяся поблизости электроподстанция 35 кВ/0.4 кВ задымилась, но электроснабжение не прерывалось. Увидеть ещё хотя бы раз такое явление и записать на видеофайл такое необыч­ное шоу мне пока не довелось.

Современная радиоаппаратура с импульс­ными блоками питания гораздо более чувстви­тельна к различным аномальным явлениям в сети переменного тока 230 В, чем аппаратура с классическими понижающими трансформа­торами. Наибольшую опасность представляют удары молнии во время грозы, которые иногда случаются неожиданно, когда гроза ещё вроде бы где-то далеко, или когда она уже вроде бы как пол часа назад закончилась.

Для радиоаппаратуры опасны как прямые попадания молнии в трехфазную электросеть 0.4 кВ, так и попадания молнии в близко распо­ложенные объекты. Также для радиоаппаратуры опасны высоковольтные импульсы напряжения рукотворного характера, например, возникаю­щие в моменты коммутации питания индуктив­ных нагрузок, подключенных к сети 230/400 В переменного тока: мощных электродвигателей, трансформаторов, мощных электромагнитов и т.п.

Чтобы повысить надёжность работы вашего домашнего оборудования, можно изготовить несложный сетевой фильтр, принципиальная схема которого показана на рис. 1. Устройство предназначено для подключения к нему телеви­зоров, радиоприёмников, усилителей, компью­теров, компьютерной оргтехники и других ана­логичных потребителей тока сети 230 В / 50 Гц. Если в вашем домашнем электрохозяйстве уже имеются какие-нибудь защитные фильтры, то можно включить несколько таких устройств по­следовательно, что увеличит степень защиты. Конструкция предназначена для подключения к обычным сетевым электророзеткам и не пред­назначена для установки в распределительные электрощитки.

Рис. 1

Напряжение сети переменного тока 230 В по­даётся на вилку ХР1, ток проходит через плавкий предохранитель FU1 и поступает на двухзвен­ный LC фильтр, состоящий из двухобмоточного дросселя L1, двух одинаковых дросселей L2, L3 и помехоподавляющих конденсаторов С1 – С3. Также в устройстве остановлены три звена по­давления высоковольтных импульсных помех.

Первое звено выполнено на двух вакуумных разрядниках FV1, FV2 с напряжением срабаты­вания около 1000 В постоянного тока.

Второе звено защиты реализовано на дис­ковом варисторе RU1 с классификационным на­пряжением около 620 В.

Третье звено защиты реализовано на двух варисторах RU2, RU3 с классификационным напряжением 430 В. Эти же варисторы могут защитить подключенные к фильтру нагрузки в случае аварии в электросети, когда вместо напряжения 230 В в ваших розетках появится 400 В. После такого инцидента RU2, RU3 скорее всего окажутся безнадёжно поврежденными с физическим разрушением корпуса, пожертво­вав собою, например, ради спасения вашего гигантского современного телевизора. Вклю­ченный в диагональ выпрямительного моста VD1 — VD4 светодиод HL1 светит при наличии напряжения питания, кроме того, цепь R1, R2, VD1 -VD4, HL1 разряжает конденсаторы С1 – С3 после отключения фильтра от сетевой розетки.

Конструкция и детали

Вид на монтаж элементов показан на рис.2. Монтаж навесной, силовые линии выполнены многожильным монтажным проводом в ПВХ изоляции с сечением по меди 1 мм2. Резисторы можно применить типа МЛТ, РПМ, С2-23, С2-33.

Рис. 2

Конденсатор С1 керамический типа К15-5 или аналог на рабочее напряжение постоянного тока не ниже 3 кВ ёмкостью 2200 пФ…0.01 мкФ. Конденсатор С2 типа К78-2 или аналог ёмкостью 0.033…0.1 мкФ на рабочее напряжение 1000 В постоянного тока. Конденсатор С3 плёночный ёмкостью 0.1 …0.22 мкФ на рабочее напряжение не ниже 250 В переменного тока или не ниже 630 В постоянного тока, вместо импортного по­дойдёт отечественный типа К73-17, К73-24.

Двухобмоточный дроссель L1 намотан на ферритовом стержне 600НН диаметром 8 мм и длиной 70 мм, каждая обмотка содержит по 12 витков самодельного литцендрата 10×0.27 мм из обмоточного провода. Литцендрат применён для удобства намотки. Ферритовый стержень перед укладкой обмоток обматывают несколь­кими слоями офисной бумаги, которую затем пропитывают цапонлаком. Готовый дроссель пропитывают лаком ХВ-784 или аналогичным. Для дросселей L2, L3 используются броневые сердечники Б36 из низкочастотного феррита. Каждый дроссель содержит по 30 витков такого же провода, что и L1. Намотка на каркасах виток к витку, после каждого слоя обмотки проклады­вают слой изоляции из лакоткани, слюды или тонкой бумаги. Обмотки должны быть надёж­но изолированы от ферритового сердечника, а сами сердечники должны быть изолированы от любых других токоведущих частей конструкции.

Вакуумные разрядники FV1, FV2 взяты с плат кинескопа от импортных телевизоров или мониторов. Вместо двух таких разрядников можно установить один более мощный, напри­мер, фирмы Epcos на напряжение 800…1200 В. Нельзя соединять последовательно несколько низковольтных разрядников. При отсутствии подходящих разрядников на их место можно установить один дисковый варистор на клас­сификационное напряжение 910 В, например, FNR-20K911. Варистор MYG20-621 в этой кон­струкции можно заменить на FNR-20K621, FNR- 20К681. Вместо варисторов MYG20-431 можно применить FNR-20K431, FNR-20K471.

Светодиод L-1503GD зелёного цвета све­чения, диаметр линзы 5 мм, можно заменить АЛ307, КИПД40. Вместо диодов 1N4148 подой­дут КД510, КД521, КД522, КД209. Диоды и ре­зисторы установлены на монтажной плате со стороны соединений. Светодиод установлен на передней панели устройства. Держатель пре­дохранителя ДВП-7, предназначен для плавких предохранителей с длиной корпуса 30 мм. Бо­лее распространённые плавкие предохрани­тели с длиной стеклянного или керамического корпуса 20 мм для работы в этом устройстве непригодны. Держатель предохранителя уста­новлен на передней панели устройства, на ней же размещена типовая сетевая розетка XS1 без внешнего защитного корпуса. При токе подклю­ченной нагрузки 10 А на всех элементах кон­струкции, включая 2 м соединительного прово­да с вилкой ХР1, теряется около 4 Вт мощности, что немного.

Корпус для этого фильтра должен быть из­готовлен из невозгораемого материала. Автор применил готовую латунную коробку размера­ми 130x104x48x0.6 мм, (см. фото в начале ста­тьи). В корпусе не должно быть вентиляционных отверстий. Монтажная плата устанавливается в этот корпус на металлических втулках. В месте расположения монтажной платы внутрь короб­ки вклеивают П-образный изолятор из плот­ного электрокартона, пропитанного цапонла­ком. Для приклеивания можно применить лак ХВ-784. Безошибочно изготовленное устрой­ство начинает работать сразу и не требует на­лаживания.

Эта конструкция представляет собой лишь дополнительное звено защиты от аномальных напряжений и импульсных помех. Поэтому её наличие в цепи электропитания не отменяет же­лательности наличия узлов защиты внутри ко­нечных потребителей тока, например, в компью­терном БП, телефонной «зарядке», и во входном распределительном щитке. В то же время, в ре­альности, из-за экономии или разгильдяйства, часто отсутствует и первое, и второе, а тот хи­ленький варистор, что установлен в вашем кра­сивом сетевом удлинителе-разветвителе по це­не 5…10 USD, ничего кроме успокоения совести изготовителя не даёт.

Автор: Андрей Бутов, с. Курба Ярославской обл.
Источник: Радиоаматор №5-6/2020






Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.