Изучение сетевых помехоподавляющих фильтров

Лабораторная работа №  1

Изучение сетевых помехоподавляющих фильтров

Цель работы. Изучить конструкцию и принцип действия сетевых помехоподавляющих фильтров, научится определять характеристики сетевых фильтров.

Краткие сведения из теории.

Сетевой фильтр в общем случае представляет собой комплексный блок,  главной задачей которого является, по возможности без подавления пропустить сетевое напряжение частотой 50 Гц и подавить высокочастотные мешающие компоненты сетевого напряжения.

В сети питания напряжением 230 В с фазовым проводом  Ф, нейтральным проводом Н и защитным проводом З различают симметричные и несимметричные виды помех.

О симметричном распространении напряжения помехи говорят, если ток помехи  как и полезный ток протекает от источника помех через проводник  к приемнику помех и через нейтральный провод обратно к  приемнику помех.

Если ток помехи течет  по обоим проводам Ф и Н от источника помех к приемнику помех,  то говорят о несимметричном распространении помех.

Если  напряжения помех между фазным и защитным, нейтральным и защитным  идентичны как равенством фаз, так и амплитудой, то говорят о асимметричном напряжении помех.

В общем виде на практике встречаются смешанные виды вышеназванных помех. При помехах в частотном диапазоне ниже 500 кГц речь идет преимущественно о симметричных напряжениях помех, при помехах в диапазоне выше 500 кГц - о несимметричных напряжениях помех.

Принципиально сетевые помехоподавляющие фильтры  состоят из различных поперечных емкостей и продольных индуктивностей (фильтры нижних частот).

На рисунке 1 показана схема сетевого помехоподавляющего фильтра. Она состоит из Х- конденсатора, двух Y- конденсаторов и тококомпенсирующего дросселя. Сопротивление R предназначено для быстрого разряда Х- конденсатора  с относительно большой емкостью. Если разряд этого конденсатора надежно происходит благодаря другим схемным решениям (подходящее расположение сетевого выключателя или разряд сам происходит через электроприемник), то разрядное сопротивление не требуется. Рассматриваемый фильтр подавляет помехи как со стороны сети, так и помехи от прибора.

Рисунок 1 - Схема сетевого помехоподавляющего фильтра

Если со стороны сети действует симметричная помеха, то ограничивающие действие на нее оказывает Х-конденсатор относительно большой емкости (оказывает шунтирующее действие). Как ток сети, так и ток помехи, походя через тококомпенсирующий дроссель L, создает одинаковые, но противоположные по направлению магнитные потоки в нем. Это приводит к уменьшению индуктивности дросселя (до малой паразитной индуктивности), что снижает ограничивающие действие дросселя в отношении напряжения симметричной помехи.

Со стороны выхода происходит дальнейшее подавление помехи благодаря наличию Y-  конденсаторов. Однако вследствие их относительно малой емкости (примерно 2,2 нФ) их ограничивающие действие оказывается не существенным.

Со стороны сети напряжение асимметричной помехи эффективно подавляется прежде всего благодаря тококомпенсирующему дросселю, так как при воздействии помех этого вида, индуктивность дросселя максимальная. Эффективность помехоподавления асимметричных помех повышается благодаря включенным  Y- конденсаторам.

Ответы на контрольные вопросы.

1. Сетевой помехоподавляющий фильтр предназначен для  пропуска сетевого напряжения частотой 50 Гц и подавления высокочастотных мешающих компонент сетевого напряжения.

При выборе или разработке сетевого фильтра большое значение имеет частотный спектр  и вид  напряжений  помех.

2.  Элементы для построения сетевых фильтров:

а) Х - конденсаторы;

б) Y - конденсаторы;

в) Простая и сдвоенная продольная индуктивность;

г)  Тококомпенсирующий дроссель;

д) Дроссель защитного провода;

3. Тококомпенсирующий дроссель - один из наиболее часто применяемых элементов в помехоподавляющих сетевых фильтрах. Конструктивно он состоит из сердечника (чаще торроидального) с двумя обмотками с одинаковым числом витков, намотанных компенсирующе (бифилярно). При прохождении тока через дроссель обе обмотки создают равные, но противоположные по направлению магнитные поля (потоки), благодаря чему дроссель имеет минимальную индуктивность, а следовательно и сопротивление полезному сигналу (питающему току). При асимметричных напряжениях помех дроссель будет иметь достаточно большую индуктивность, а следовательно будет оказывать большое сопротивление напряжению помехи.

Вывод: в ходе проведённой работы мы изучили конструкцию и принцип действия сетевых помехоподавляющих фильтров и компонент, его оставляющих.