4.2.3. Сетевые фильтры

Сетевые помехоподавляющие фильтры представляют собой фильтры низких частот, свободно пропускающие напряжение сети (полезный сигнал) и фильтрующие содержащиеся в сети высокочастотные составляющие (гармонические, в том числе и образующие спектр импульсных помех). Их применение пре­следует две цели: во-первых, защиту устройства от помех, по­ступающих из сети питания, и, во-вторых, снижение уровня эмиссии возможной помехи, исходящей от прибора по проводам питания. Продольный элемент фильтра выбирается с учетом потребляемого из сети тока. Хотя обычно значение полного со­противления источника и приемника помех неизвестно, час­то можно принять сопротивление со стороны сети малым, а со стороны нагрузки - большим. В связи с этим для защиты при­боров от помех со стороны сети доминируют фильтры (см. стро­ку 3 в табл. 4.2). На рис. 4.14 приведена схема фильтра, содержащего катушку индуктивности со скомпенсированным магнитным полем. Фильтр содержит конденсатор С_Х для демпфирования симметричных напряжений помехи и два конденсатора

Рис. 4.14. Пример сетевого фильтра на 250 В, 1А:

а - схема, С_х = 0,1 мкФ, С_у = 2x3 нФ, L = 2x3,7 мГн; б - частотная зависимость а_е, схемы измерений согласно рис. 4.5; 1 - асимметричные помехи; 2 — симмет­ричные помехи

Рис. 4.15. Пример трехфазного сетевого фильтра на 440 В, 16 А : а - схема, L1 = 60 мкГн, L2 = 4,4 мГн, Сх= 2,2 мкФ, Су = 15 нФ, R - разрядные сопротивления; б - частотная зависи­мость ае: 1 - асимметричные помехи; 8 - симметричные помехи

C_Y для отвода асимметричных токов помехи. Впрочем, существует множество вариаций фильтров, различающихся в зависимости от изготовителя схемными и конструктивными деталями и поэтому обладающих различ­ными демпфирующими свойствами.

В заключение приведем схему и частотную характеристику трехфазного сетевого фильтра (рис. 4.15).

Через типичные для сетевых фильтров конденсаторы, вклю­ченные между проводами сети и, как правило, заземленным корпусом прибора (C_Y на рис. 4.14 и 4.15), в нормальном режиме протекает ток. При этом не должно создаваться опасности при прикосновении к корпусу прибора в отсутствие или поврежде­нии заземляющего провода. Поэтому ток через конденсаторы не должен превышать значений, лежащих в диапазоне 0,75-3 мА, что соответствует предельному значению емкости конденсаторов С_у.

Приведенный пример иллюстрирует, что при использовании фильтров необходимо удовлетворять требованиям соответствуощих норм по технике безопасности (напр. VDE 0565).

4.3. Ограничители перенапряжений

4.3.1. Принцип действия

Ограничители перенапряжений - специальные элементы, защитные схемы и приборы - служат для снижения перенапряжений в электроэнергетических и информационно-электронных системах, вызванных молнией, разрядами статического электричества коммутационными процессами или другими причинами. Для обеспечения электромагнитной совместимости они выполняют защитные функции с целью предотвратить, в первую очередь, выход из строя электрических и электронных средств и вызванные этим нарушения нормального функционирования системы.

Рис. 4.16. Ограничение перенапряжений при помощи нелинейного сопротивле­ния R_В: а - схема без защиты; б - схема с защитой; в - изменение напряжений во времени; U_SF — импульсная прочность входной цепи

Принцип действия ограничителей базируется на использова­нии резисторов R_B, обладающих нелинейной вольт-амперной характеристикой (рис. 4.16). В конкретных случаях она выбира­ется такой, чтобы в допустимых пределах изменения рабочего напряжения имело место очень большое сопротивление, а при превышении заданного напряжения - очень малое. Вместе с сопротивлением источника помехи ограничитель образует схе­му нелинейного делителя напряжения (рис. 4.16, б), который и снижает переходное перенапряжение до допустимого значения

, (4.22)

не превышающего импульсную электрическую прочность защи­щаемого элемента (рис. 4.16, в).