Wie Netzwerkfilter angeordnet sind und funktionieren

Netzwerkstörungen, sobald sie auftreten. Netzwerkfiltergerät, der Zweck seiner Elemente. Funktionen von Netzwerkfiltern.

Fragentheorie

Wechselstrom in einem Haushaltsnetz ist sinusförmig. Dies bedeutet, dass Änderungen der Spannung und folglich des Stroms entlang einer Sinuskurve auftreten, dh entlang eines glatten Lichtbogens, der symmetrisch um die Zeitachse schwingt. In einer Sekunde ändert die Spannung in der Steckdose ihren Wert fünfzigmal von +310 auf -310 Volt. Theoretisch funktioniert also ein Wechselstromnetz mit 220 Volt und 50 Hertz.

Wenn wir uns jedoch die Spannungswellenform in unserer Steckdose ansehen, werden wir feststellen, dass sie alles andere als ideal ist. Was ist da eine Sinuskurve? Kontinuierliche Spitzen, Impulse, Formverzerrungen, Amplitudenänderungen, Würfe und Sprünge - das werden wir sehen. All dies verdirbt das Bild und kann Haushaltsgeräte deaktivieren. Letzteres betrifft zunächst Musikzentren, Fernseher, Netzteile für Funktelefone und andere Geräte.

Es gibt viele Gründe für eine Verzerrung der Sinuskurve der Netzspannung. Dazu gehören das Ein- und Ausschalten leistungsstarker elektrischer Empfänger, atmosphärische Überspannungen, Kurzschlüsse auf der Hochseite eines Umspannwerks sowie verschiedene komplexe Transienten.

Aus einem Mathematikkurs ist bekannt, dass jede komplexe Funktion in Form einer konvergierenden trigonometrischen Fourier-Reihe dargestellt werden kann. Dies bedeutet, dass unsere verzerrte Sinuswelle einfach die Summe anderer, sehr unterschiedlicher Sinuswellen ist, von denen jede ihre eigene Frequenz und Amplitude hat. Und für den sicheren und zuverlässigen Betrieb unserer Haushaltsgeräte müssen wir nur eine Sinuskurve belassen - mit einer Amplitude von 310 Volt und einer Frequenz von 50 Hertz. Alle anderen Sinuskurven oder, wie üblich, Oberwellen, die wir unterdrücken, entladen und nicht an den Leistungsempfänger weitergeben müssen.

Darüber hinaus gibt es eine spezielle Art von aperiodischer Interferenz, die mit mathematischen Funktionen nicht vorhergesagt oder beschrieben werden kann. Dies sind Impulsstöße - sehr kurzfristige, aber signifikante Erhöhungen. Sie können absolut jederzeit auftreten und kommen natürlich auch Haushaltsgeräten nicht zugute. Daher muss auch Impulsrauschen unterdrückt werden.

Um diese beiden Probleme zu lösen und werden verwendet Überspannungsschutz. Sie schützen Geräte vor Hochfrequenz-, Niederfrequenz- und Impulsstörungen im Netzwerk. Aber wie funktionieren sie?

Überspannungsschutz

Wenn der Widerstand der Widerstände nicht von der Art des durch sie fließenden Stroms abhängt, hängt die Reaktanz von Schaltungselementen wie Kapazität und Induktivität direkt von der Frequenz des Stroms ab. Beispielsweise steigt der Widerstand eines Induktors bei Hochfrequenzströmen stark an.

Diese Induktivitätseigenschaft wird nur in Überspannungsschutzgeräten verwendet, um hochfrequente Rausch - Sinuswellen mit kleinen Perioden zu unterdrücken. Es reicht aus, zwei Spulen in Reihe mit der Last zu schalten - im Neutralleiter und im Phasenleiter. Die Induktivität von jedem kann ungefähr 60-200 uH betragen.

Niederfrequenzstörungen können durch den aktiven Widerstand der Induktivitäten oder durch einzelne Widerstände, die ebenfalls in Reihe mit der Last angeordnet sind, unterdrückt werden. Der Widerstand solcher Widerstände sollte nicht groß sein, da sie sonst einen erheblichen Spannungsabfall aufweisen. Daher müssen Widerstände zur Unterdrückung niederfrequenter Störungen einen maximalen Widerstand von 1 Ohm haben.

Die Filter, die den Codenamen LC tragen, sind jedoch am effektivsten gegen Netzwerkstörungen. Sie sind nicht beschränkt auf Induktorenund umfassen einen Kondensator mit einer Kapazität von 0,22 - 1,0 & mgr; F, der parallel zur Last geschaltet ist.Die Nennspannung des Kondensators muss mit mindestens zwei Rändern relativ zur Netzspannung gewählt werden, um die Unterschiede in dieser Spannung zu berücksichtigen.

Die Wirkung von LC-Filtern hängt direkt mit zwei Schaltgesetzen zusammen: Eine Spule L unterdrückt plötzliche Stromänderungen und ein Kondensator C dämpft hochfrequente Spannungsschwankungen.

Aber wir haben immer noch kurzfristige Störungen gepulst. Sie können mit einem speziellen Halbleiterelement mit einer nichtlinearen Strom-Spannungs-Kennlinie - einem Varistor - behandelt werden. Bei niedriger Spannung verhält sich der Varistor wie ein Widerstand mit sehr hohem Widerstand und lässt praktisch keinen Strom durch. Wenn jedoch die Spannung auf den Nennpegel des Varistors ansteigt, nimmt sein Widerstand stark ab - er leitet einen Stromimpuls durch sich selbst.

Wenn also der Varistor in der parallelen Last enthalten ist, "übernimmt" er Hochspannungsimpulse und überbrückt die Last für die Dauer ihrer Belichtung. Die Nennspannung des Varistors sollte ca. 470 Volt betragen.

Also Das Netzfilter muss für einen mehr oder weniger erfolgreichen Betrieb Folgendes enthalten: zwei in Reihe geschaltete Induktivitäten 60-200 μH, die an die geschützte Last angeschlossen sind, sowie einen 470-Volt-Varistor und einen parallel geschalteten 0,22 - 1,0 μF-Kondensator. Bei Bedarf können Widerstände in die Schaltung aufgenommen werden, um niederfrequente Störungen um maximal 1 Ohm zu unterdrücken. Die Nennstromstärke der Schaltungselemente muss abhängig von der Lastleistung gewählt werden.

Übe

Die überwiegende Mehrheit der billigen Netzwerkfilter, die wir im Alltag kennen, sind keine Netzwerkfilter. Sie enthalten nur einen Varistor und einen Bimatallkontakt für maximalen Stromschutz.

Solche Filter lassen sich jedoch leicht verfeinern, wenn Arm mit einem Lötkolben und sammeln Sie alle erforderlichen aufgelisteten Gegenstände, um die LC-Schaltung zusammenzubauen.

Die Leistung der meisten Überspannungsschutzgeräte ist gering. Dies liegt an der Tatsache, dass Induktivitäten und andere Filterelemente für schwere Lasten zu sperrig und teuer sind. Für Leistungsempfänger mit hoher Leistung im Allgemeinen können häufig nur Filter verwendet werden, die Halbleiterkonverter sind. Und der Preis für solche Filter wird viel höher sein, ebenso wie die Komplexität ihres Geräts.

Glücklicherweise müssen leistungsstarke Elektrogeräte für den Haushalt nicht vor Netzwerkstörungen geschützt werden. Und der Herd, das Bügeleisen und der Wasserkocher kümmern sich absolut nicht um die Qualität des Stroms, den sie erhalten. Daher benötigen sie keinen Überspannungsschutz.

Computer, Fernseher und Musikzentren verbrauchen sehr wenig Energie, und ein separater Netzfilter mit einem Nennstrom von nur wenigen Ampere reicht aus, um sie zu schützen.

Alexander Molokov

Comments

[#1]

60-200 μg - wie viele Windungen und welchen Durchmesser hat die Windung?

[#2]

Tatsächlich sind moderne elektronische Geräte wie Fernsehen und Computer bereits mit einem eigenen Schutz ausgestattet. Dieses eingebaute Netzfilter (LC) und eine Versorgungsspannung von 100-260 V (meiner Meinung nach automatische Spannung) usw. sind im Allgemeinen für instabile und qualitativ schlechte Stromversorgung ausgelegt, oder irre ich mich? Und ist es sinnvoll, zusätzliche Filter zu verwenden?

Eugene,
Sie können fertige von alten Brettern verwenden, zum Beispiel von einem Fernseher. Sie sagen direkt, wie viele ICG.

[#3 s]

hmm, warum von -310 bis 310 Volt?

[#4]

Denn 220 Volt ist der effektive Spannungswert. Das Maximum, dh die Amplitude, beträgt ca. 310 Volt.

[#5]

Ich möchte besonders darauf achten, dass es Netzwerkfilter gibt, bei denen Varistoren nicht nur zwischen Phase und Null, sondern auch zwischen Phase und Masse und Null und Masse angeschlossen sind! Daher können nicht alle Überspannungsschutzgeräte ohne Erdung in der Steckdose verwendet werden! Wenn die Spannung über 231 Volt ansteigt, "löst" der Varistor normalerweise zwischen Phase und Null aus, und über 250-300 Volt erfolgt das Zurücksetzen auf den Erdungsleiter. Wenn keine Erdung vorhanden ist, verläuft der Strom auf dem Weg des geringsten Widerstands, d. H. durch Haushaltsgeräte zum Ort der "Panne".

Auf dem Foto im Artikel sehen wir den großartigen Überspannungsschutz APC SurgeArrest® Home / Office PH6T3. Es ist strengstens verboten, ihn ohne Erdung zu verwenden.

Beim Anschließen eines solchen Filters ohne Erdung habe ich festgestellt, dass die Erdungsanzeige grün leuchtet und die volle Wartungsfreundlichkeit anzeigt! Nach dem Ausschalten des Computers wurde das Licht gedimmt und nach dem Ausschalten des Telefons ging es aus.

Aus dem gleichen Grund empfehle ich dringend, keine Steckdosen mit Erdungskontakt in einer Wohnung ohne Erdung zu installieren! Verwenden Sie normale Verlängerungskabel mit einem Ausschaltknopf und einem Erdungskontakt und versuchen Sie, Geräte, die über Datenkabel angeschlossen sind, an ein solches Verlängerungskabel anzuschließen.

Dies ist notwendig, um die Potentiale zwischen Geräten auszugleichen. (Beispiel 1: Systemeinheit, Monitor, Drucker, Lautsprecher. Beispiel 2: Fernseher, DVD-Player.)

UZO, Difavtomat, Spannungsrelais und Sicherungen von solchen NETZWERKFILTERN werden Ihre Geräte nicht retten, sie werden nur durch ein Verschulden von Verkäufern, die Ihnen keine vollständigen Informationen mitteilen, und durch das Verschulden von Herstellern, die nicht über die Notwendigkeit der Erdung ihres "Wundergeräts" schreiben, vor einem Brand gerettet .

Solche Leitungsfilter sind nicht leicht zu erkennen: Wenn nach dem Lesen der Bedienungsanleitung nicht klar ist, ob eine Erdung erforderlich ist oder angenommen wird, gehen Sie zu einer Sichtprüfung. Typischerweise haben solche Überspannungsschutzgeräte eine Protect-Glühbirne oder ein Erdungssymbol, und diese Filter kosten mehr als 20 US-Dollar.

Wenn Sie alle Steckdosen geerdet haben, aber einen FI-Schutzschalter oder eine Differentialmaschine ausgeschaltet haben, achten Sie auf Ihre Netzfilter. Überspannungsschutz ist sicherlich eine nützliche Sache, aber nicht alle Filter können nacheinander (untereinander) eingeschaltet werden, und hier geht es nicht um die Gesamtlast, sondern um Resonanzphänomene und erhöhte Ströme am Boden!

Wenn Sie keinen Erdungsanschluss haben und bereits einen Überspannungsschutz mit variostatischem Erdungsschutz gekauft haben (und seit dem Kaufdatum 14 Tage vergangen sind), versuchen Sie nicht, diesen Filter an das Geschäft zurückzugeben. Versuchen Sie nicht, den Stromkreis durch Abschneiden des Erdungskabels zu verbessern. Schalten Sie einen solchen Filter „bis zu besseren Zeiten“ aus.

(Sie können natürlich den ganzen Scheiß herausschneiden und direkt zusammensetzen, aber es ist schade.)

[#6]

1. Seltsamerweise werden einzelne Impulse auch in Fourier-Reihen angelegt. Zum Beispiel ist ein Blitzimpuls ein Gleichstrom, aber während der Zersetzung ist klar, dass es sich um hochfrequente Schwingungen handelt. In der Tat erstreckt sich der elektromagnetische Impuls eines solchen Gleichstroms bis zu Kilometern vom Ort eines Blitzeinschlags entfernt und verbrennt On-Air-Fernsehverstärker, und 10 m eines gewöhnlichen Kabels (scheinbar unsinnige Induktivität) repräsentieren einen signifikanten Widerstand gegen den Blitzstrom.
2. Zum besseren Verständnis des Problems muss gesagt werden, dass Stoßspannungen sowohl entlang der Phasen- als auch der Neutralleiter verlaufen können. Daher sollte gemäß den Regeln ein Schutz (Begrenzer) für beide Drähte vorgesehen werden. Dies zeigt sich am deutlichsten, wenn die gesamte Wohnung durch Erdung (nicht Erdung!) Geschützt wird. Dies wird im IEK-Katalog ausführlich erläutert. Es muss eine echte Erdung geben (wenn es keine TN-S gibt, nehme ich sie aus der Bewehrung von Stahlbetongebäuden)!
3. Es kann erwähnt werden, dass es eine Klassifizierung von Filtern (Überspannungsschutz) nach Störleistung und Spannung gibt, die endgültigen tragbaren Filter sind die schwächsten, aber sie begrenzen die Störung auf die minimale Spannung.
4.Bei der Reihenschaltung der Filter lässt sich das Ausschalten von FI-Schutzschaltern wahrscheinlich besser nicht durch Resonanz erklären, sondern durch eine Zunahme der Leckage zur Erde durch die Filterkondensatoren - je mehr Filter vorhanden sind, desto mehr Leckagen gibt es.
5. Am Eingang einer leistungsstarken Waschmaschine befindet sich übrigens auch ein eigener Filter aus Kondensatoren, um die eigene Elektronik zu schützen. Ich denke, dass moderne Kochfelder und Öfen mit Elektronik ihre eigenen Filter haben. Vielleicht haben einige kompetente Teekannen und Bügeleisen bereits welche. Entspannen Sie sich also nicht, Sie müssen die Kosten für Haushaltsgeräte und den Schutz vor Störungen vergleichen.

[#7 Dmitry]

Mein Netzwerkfilter erfüllt die Funktion eines Automaten. Die Frau schaltet gerne gleichzeitig Fernseher, Trockner, Heizung, Bügeleisen und ein paar starke Verbraucher ein :-)

[#8 Alexander]

Ja, es ist unmöglich, auf Erdung zu verzichten - es ist nicht nur für die Technologie gefährlich, sondern auch für das Leben ...

[#9]

In Bezug auf leistungsstarke Einzelimpulse:
Sie erscheinen nicht nur vom Blitz, sondern auch von Schalt- und leistungsstarken Geräten und sind nicht sehr leistungsstark. Einzelne Nano- und Pikosekundenpulse sind kaum zu erkennen, es sei denn, mit etwas Glück ein Speicheroszilloskop.
Der Schutz gegen sie ist kompliziert und teuer - Hochspannungskondensatoren mit geringer Kapazität und Toroidinduktivitäten auf Ferrit mit niedriger Permeabilität und einer sehr verdünnten Wicklung -, um die Kapazität zwischen den Windungen zu verringern. All dies ist in einem speziellen Schnittdesign mit einer versilberten Innenfläche.
Es funktioniert wirklich und schützt die Computertechnologie vor dem Einfrieren.
P.S. Der einfachste Weg, Ihr Stromnetz zu verstopfen und Ihre Nachbarn zu ärgern, ist die Verwendung von Dimmern :)

[#10]

Viel Neues aus der Elektrotechnik dh Know-how.

[#11 Maxim]

Andrey,
Können Sie einen Überspannungsschutz empfehlen, der in einer Steckdose ohne Erdung verwendet werden kann?

[#12 geraucht]

Ich habe 3 Anschlüsse im Filter: 1 Direktanschluss, 2 Batterieschutz, damit sie nicht mehr funktionieren. Was ist das Problem?

[#13 Igor]

Anscheinend haben Sie keinen Filter, aber einen unterbrechungsfreien. Und bei unterbrechungsfreien Batterien fallen die Batterien mit der Zeit aus. Dies ist höchstwahrscheinlich der Grund für das Versagen des Batterieschutzes, kann jedoch nur eine Störung sein (unwahrscheinlich).