Прибираємо перешкоди промислові фільтри для одно- і трифазних мереж

Андрій Буличов (м.Київ)

Імпульсні джерела живлення, тиристорні регулятори, комутатори, потужні радіопередавачі, електродвигуни, підстанції, будь-які електророзряди поблизу лінії електропередач (блискавки, зварювальні апарати, і т.д.) генерують вузькосмугові і широкосмугові перешкоди різної природи і спектрального складу. Це ускладнює функціонування слаботочной чутливої ​​апаратури, вносить спотворення в результати вимірювань, викликає збої і навіть вихід з ладу як вузлів приладів, так і цілих комплексів обладнання.

За характером виникнення перешкоди поділяють на протифазні і синфазних. Перші утворюються як паразитне напруга між прямим і зворотним проводами мережі. Вони виникають, наприклад, при великій паразитної ємності між напівпровідниковим елементом і землею і при швидких змінах сигналу з великою амплітудою напруги. Струм протифазної перешкоди в сигнальних проводах збігається за напрямком зі струмом корисного сигналу. Напруга синфазної перешкоди виникає як різниця потенціалів між фазним проводом, зворотним проводом (так звана маса або нейтральний провід) і землею (корпус приладу, радіатор і т.п.). Струм синфазної перешкоди має однаковий напрямок в прямому і зворотному проводах мережі.

У симетричних електричних ланцюгах (незаземлені ланцюга і ланцюга з заземленою середньою точкою) протифазні перешкода виявляється у вигляді симетричних напружень (на навантаженні) і називається симетричною, в іноземній літературі вона називається «перешкодою диференціального типу» (differential mode interference). Синфазна перешкода в симетричній ланцюга називається асиметричною або «перешкодою загального типу» (common mode interference).

Симетричні перешкоди в лінії зазвичай переважають на частотах до декількох сотень кГц. На частотах ж вище 1 МГц переважають асиметричні перешкоди.

Досить простим випадком є ​​вузькосмугові завади, усунення яких зводиться до фільтрації основний (несучої) частоти перешкоди і її гармонік. Набагато більш складний випадок - високочастотні імпульсні перешкоди, спектр яких займає діапазон до десятків МГц. Боротьба з такими перешкодами є досить складне завдання.

Усунути сильні комплексні перешкоди допоможе тільки системний підхід, що включає в себе перелік заходів з придушення небажаних складових напруги живлення і сигнальних ланцюгів: екранування, заземлення, правильний монтаж живлять і сигнальних ліній і, звичайно ж, фільтрацію. Величезна кількість фільтруючих пристроїв різних конструкцій, добротності, області застосування і т.д. випускаються і використовуються у всьому світі.

Залежно від типу перешкод і області застосування, розрізняються і конструкції фільтрів. Але, як правило, пристрій являє собою комбінацію LC-ланцюгів, що утворюють фільтруючі каскади і фільтри П-типу.

Важливою характеристикою мережевого фільтра є максимальний струм витоку. У силових додатках цей струм може досягати небезпечної для людини величини. Виходячи зі значень струму витоку, фільтри класифікуються за рівнями безпеки: застосування, допускають контакт людини з корпусом пристрою і застосування, де контакт з корпусом небажаний. Важливо пам'ятати, що корпус фільтра вимагає обов'язкового заземлення.

Компанія TE-Connectivity, грунтуючись на більш ніж 50-річному досвіді компанії Corcom в проектуванні і розробці електромагнітних і радіочастотних фільтрів, пропонує найширший спектр пристроїв для застосування в різних галузях промисловості і вузлах апаратури. На українському ринку представлений ряд популярних серій від цього виробника.

Фільтри загального призначення серії B

Фільтри серії В (рисунок 1) - надійні і компактні фільтри за доступною ціною. Великий діапазон робочих струмів, хороша добротність і багатий вибір типів приєднання забезпечують широку область застосування цих пристроїв.

Мал. 1. Зовнішній вигляд фільтрів серії B

Серія B включає в себе дві модифікації - VB і EB, технічні характеристики яких наведені в таблиці 1.

Таблиця 1. Основні технічні характеристики мережевих фільтрів серії B

Мал. 8. Електрична схема фільтру серії К

Ослаблення сигналу перешкоди в дБ при навантаженні лінії на узгоджувальний резистор опором 50 Ом наведено на малюнку 9.

Мал. 9. Ослаблення перешкоди фільтрами серії K

Фільтри серії EMC

Фільтри цієї серії (рисунок 10) - компактні та ефективні двоступеневі силові фільтри радіочастотного діапазону. Мають ряд переваг: високим коефіцієнтом ослаблення синфазних перешкод в області низьких частот, високим коефіцієнтом ослаблення протифазних перешкод, компактними розмірами. Серія EMC орієнтована на застосування в пристроях з імпульсними джерелами живлення.

Мал. 10. Зовнішній вигляд фільтрів серії EMC

Основні технічні характеристики наведені в таблиці 4.

Таблиця 4. Основні електричні параметри мережевих фільтрів серії EMC

Номінальні струми фільтра, А

Максимальний
струм витоку, мА

Робочий діапазон частот, МГц

Мал. 20. Електрична схема трифазного мережевого фільтра серії AYO

Ослаблення сигналу перешкоди в дБ при навантаженні лінії на узгоджувальний резистор опором 50 Ом наведено на малюнку 21.

Мал. 21. Ослаблення сигналу перешкоди фільтрами серії AYO

При виборі мережного фільтра необхідно враховувати його робоча напруга, номінальний струм і смугу робочих частот. Показником ефективності є коефіцієнт ослаблення перешкоди як відношення сигналу перешкоди на вході фільтра до його рівня на виході.

Характерна робоча температура для всіх розглянутих серій лежить в межах -10 ... 40 ° С. При температурі навколишнього середовища вище 40 ° С максимально допустимий робочий струм розраховується за формулою:

Компанія КОМПЕЛ підтримує на складі найбільш затребувані моделі розглянутих мережевих фільтрів виробництва компанії TE Connectivity. Ці позиції і їх короткі характеристики показані в таблиці 8.

висновок

Всі мережеві фільтри виробництва TE Connectivity відповідають стандартам UL, мають сертифікацію CSA і рекомендації щодо застосування VDE, що свідчить про безпеку, ефективність та якість виробів.

Слід ще раз відзначити, що боротьба з перешкодами - це комплекс заходів. Застосування одних тільки фільтрів не гарантує успіху, але є одним з ефективних способів придушення або значного зниження наводяться і випромінюваних перешкод для поліпшення електромагнітної сумісності обладнання. Слід також пам'ятати, що застосовність конкретної моделі фільтру для кінцевої завдання можна оцінити тільки експериментально. Наявність складських позицій у компанії КОМПЕЛ дає можливість отримати зразки і оцінити їх ефективність в найкоротші терміни.

література

Мережеві і сигнальні EMI / RFI-фільтри від TE Connectivity. Від плати до промислової установки

Компанія TE Connectivity займає лідируючі позиції в світі з розробки та виробництва мережевих фільтрів для ефективного придушення електромагнітних і радіочастотних перешкод в електроніці та промисловості. Модельний ряд включає в себе більше 70 серій пристроїв для фільтрації як ланцюгів харчування від зовнішніх і внутрішніх джерел, так і сигнальних ланцюгів в найширшої сфері застосувань.

Мережеві фільтри випускаються для AC і DC додатків, одно- і трифазних мереж, перекривають діапазон робочих струмів 1 ... 1200 А і напруг 120/250/480 VAC, 48 ... 130 VDC. Всі пристрої характеризуються низьким падінням напруги - не більше 1% від робочого. Струм витоку, в залежності від потужності і конструкції фільтра, становить 0,2 ... 8,0 мА. Усереднений частотний діапазон за серіями - 10 кГц ... 30 МГц. Серія AQ розрахована на більш широкий діапазон частот: 10 кГц ... 1 ГГц. Розширюючи сфери застосування своїх пристроїв, TE Connectivity випускає фільтри для ланцюгів навантаження з низьким і високим опором. Наприклад, високоімпедансних фільтри серій EP, H, Q, R і V для нізкоімпедансних навантажень і нізкоімпедансние серії B, EC, ED, EF, G, K, N, Q, S, SK, T, W, X, Y і Z для високоімпедансних навантажень.

Комунікаційні роз'єми з вмонтованими сигнальними фільтрами випускаються в екранованому, спареному і низкопрофильном виконанні.

Кожен фільтр виробництва TE Connectivity піддається подвійному тестування: на етапі складання і вже у вигляді готового виробу. Вся продукція відповідають міжнародним стандартам якості і безпеки.