Что такое сетевой фильтр, для чего он нужен и где применяется

Поведение напряжения в бытовой электрической сети непредсказуемо. Причин, по которым параметры тока выходят за пределы допустимых отклонений, может быть несколько. Часто – это кратковременные перепады напряжения и помехи, а иногда – систематические нарушения стандартных норм. Вечернее напряжение в сети отличается от утреннего из-за большого количества подключенных приборов. Подключение мощного строительного или домашнего оборудования приводит к импульсным помехам, которые мешают работе аудио- и видеоаппаратуры. Результатом временных и постоянных отклонений напряжения от синусоиды становится ухудшение качества работы и поломки домашней техники. Один из способов избежать неприятностей – подсоединить электроприборы через сетевой фильтр (СФ). Если сказать простыми словами, то сетевой фильтр – это удлинитель с тумблером и встроенным блоком защиты, обеспечивающий пассивную фильтрацию входного напряжения. Рассмотрим подробнее конструктивные варианты разных моделей и выполняемые ими задачи.

Что делает сетевой фильтр и от чего он защищает

Проблемы бытовой электрической сети, с которыми борются различные модели сетевых фильтров:

• Короткое замыкание. Фаза и ноль соединяются без нагрузки. Такая ситуация возникает при обрыве провода или замыкании, происшедшем в каком-либо приборе. В этом случае сетевой фильтр отключает всю аппаратуру.
• Помехи. Возникают из-за подключенных к сети приборов с импульсными блоками питания. К такой аппаратуре относятся компьютеры и телевизоры. Высокочастотные помехи не выводят из строя электронику, но ухудшают качество ее работы. На экранах аналоговых телевизоров появляется рябь, искажается изображение, в аудиоаппаратуре появляются посторонние звуки. Посторонние сигналы искажают работу звукозаписывающих и звуковоспроизводящих устройств.
• Скачки напряжения. Их могут вызвать приборы с индуктивной нагрузкой, например, холодильники, сварочные аппараты.

Существует еще одна, многим неизвестная, опасность помех. С помощью специальной техники через электромагнитный шум, который передается по нулевому проводнику, находящемуся вне дома или квартиры, можно получить доступ к конфиденциальной информации.

Где применяется фильтр и что делать, если его нет

Дело в том, что в качественных блоках питания он должен быть установлен, прям на плате и тем более на БП высокой мощности, например компьютерных. Но, к сожалению, ваши зарядные устройства для смартфона, БП от ноутбука, ЭПРА люминесцентных и светодиодных ламп чаще всего не имеют их в своем составе. Это связано с тем, что китайские производители упрощают схемы своих устройств для снижения их себестоимости. Часто бывает, что на плате есть места для деталей, назначение которых фильтровать помехи, но они просто не распаяны и вместо них стоят перемычки. Компьютерные блоки – это отдельная тема, схема практически у всех одна, но исполнение разное, и в самых дешевых моделях фильтр отсутствует.

Вы можете снизить помехи вашего телевизора или другого устройства которое хотите защитить и улучшить свойства его электропитания дополнив обычный удлинитель таким фильтром. Его можно собрать самому или извлечь из хорошего, но ненужного или неисправного БП.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме:

Сетевой фильтр – это простое, но полезное устройство, которое улучшит качество электропитания ваших приборов и снизит вред, наносимый его частоте работой импульсных БП, а область применения достаточно широка – используйте его для любой современной аппаратуры. Его устройство позволяет повторить схему даже начинающему радиолюбителю, а ремонт не составит труда. Использование сетевого фильтра крайне желательно для потребителей любого рода.

Принцип работы сетевого фильтра

С факторами, искажающими идеальный вид синусоиды переменного напряжения, борются фильтры различных типов:

• Помехи высокой частоты. Для их ликвидации используют катушки индуктивности. Если в них подается ток высокой частоты, то сопротивление в катушках возрастает, и синусоиды периодов, приводящих к высокочастотным помехам, отсекаются. Достичь максимального эффекта позволяет использование двух катушек, устанавливаемых на фазном и нулевом проводах.
• Помехи низкой частоты. Бороться с такими помехами помогают активные сопротивления – резисторы. В сетевых фильтрах используются резисторы номиналом 0,5-1,0 Ом. Обычно устанавливаются 2 резистора.

Применение комплекса этих фильтров позволяет избавиться от высокочастотных и низкочастотных помех и в результате получить синусоиду частотой 50 Гц.

Почти все СФ оснащены функцией защиты от скачков перенапряжения. Но сетевые фильтры нужны только при наличии кратковременных импульсов напряжения. От длительного превышения этого параметра они не защищают. Если в данной местности длительно присутствует слишком высокое или слишком низкое напряжение, то рекомендуется установить стабилизатор, поскольку сетевой фильтр в этом случае бесполезен.

Как выбрать сетевой фильтр для компьютера и ноутбука

Многие, приобретая ноутбук, моноблок или настольный компьютер не забывают и приобретении фильтра пилота, и поступают правильно. Дорогостоящая техника может сломаться в результате скачков в сети, поэтому ее обязательно нужно защищать от поломки.

• количество розеток,
• длину провода,
• наличие кнопки включения и светового индикатора.

Стандартная длина составляет 180 см, но при желании можно поискать модели со шнуром в 3 и 5 м. Чем длиннее провод, тем он практичнее в эксплуатации, а в офисе будет удобнее короткий шнур, чтобы он не путался под ногами.

Если длина провода оказалась короче, чем заявил производитель, остальные качества устройства также могут быть подвергнуты сомнению, от покупки данного устройства лучше отказаться.

Будет удобно наличие кнопки отключения и включения, чтобы каждый раз не вынимать шнур из розетки, тем более, если она находится в труднодоступном месте. Лампочка будет сигнализировать о том, включено ли устройство или нет.

Розеток должно быть достаточно для всех устройств: роутера, принтера, монитора, сканера, чтобы не пришлось приобретать дополнительные удлинители, не выполняющие функции сетевого фильтра. Также проверьте расстояние между розетками – его должно хватать для удобного подключения сразу нескольких устройств.

Пригодится и крепление под провода, оно будет полезно, если проводов много, и не хочется, чтобы они спутывались. Данный «пункт» необязательный, но будет удобен в эксплуатации.

Стоит иметь в виду, что ни один сетевой фильтр не обеспечит полную защиту компьютера от скачков в сети. С такой задачей справиться под силу только источнику бесперебойного питания или стабилизатору напряжения.

Устройство сетевых фильтров разной функциональности

Дешевые варианты СФ, по сути, представляют собой «переноску» с защитой от перенапряжения и тумблером «включить-выключить». Защиту от перенапряжения обеспечивает варистор.

Схемы более дорогих сетевых фильтров, включают:

• Встроенные LC-фильтры, представляющие собой катушки индуктивности. Предназначены для борьбы с высокочастотными помехами.
• Катушки с активным сопротивлением – резисторами. Присутствие этих элементов в схеме сетевого фильтра ликвидирует низкочастотные помехи.
• Автоматический предохранитель, который отключает электропитание при токовой перегрузке.
• Металл-оксидные варисторы, которые срабатывают при запредельно высоких напряжениях, которые возможны при грозе, коротком замыкании.

Стандартные номиналы применяемых деталей:

• Индуктивность катушек – 50-200 мкГн.
• Емкость конденсаторов – 0,22-1 мкФ.
• Варисторы – рассчитаны на напряжение до 470 В.

В схему может входить датчик перегрева, который обесточивает устройство при превышении температуры выше установленного значения. Датчик спасает СФ от поломки в случаях, если он находится возле отопительных приборов или к нему подключается слишком высокая нагрузка.

Основные эксплуатационные характеристики фильтров, которые важно знать

Борьба с электромагнитными помехами из сети выполняется разными способами. Популярными являются экранизация и использование электронных компонентов.

Какой корпус эффективнее борется с помехами

Отличительной чертой качественных изделий является закрытый металлический экран, исключающий прохождение и наводку посторонних электромагнитных сигналов. Его подключают на контур заземления.

В советское время на нем указывали схему внутренних соединений и технические характеристики изделия.

Такой корпус может изготавливаться общим для всего устройства, как делается у микроволновки или системного блока компьютера.

Многочисленные современные модули, выпускаемые для фильтрации помех из бытовой сети, имеют обычный пластиковый кожух.

Они лишены возможности защиты от внешних наводок и посторонних излучений.

К тому же часто маркетологи называют обычные удлинители сетевым фильтром, что не совсем правильно. При этом используется их внешнее сходство.

Конструктивные особенности и электрические характеристики, улучшающие условия фильтрации

Наличие выключателя

Маркетологи обращают на него внимание, показывая небольшие удобства в пользовании. Его же ставят на обычных удлинителях.

Однако на этом его роль и заканчивается. Он просто позволяет отключать или подавать питание потребителям без выдергивания вилки из розетки. Эта функция бывает полезна, когда розеточный блок закрыт мебелью, а доступ к нему затруднен.

Допустимый ток нагрузки

Рекомендую обращать пристальное внимание на электрические характеристики, заявленные производителем. Их необходимо обязательно соблюдать.

Ток нагрузки, например, 10 ампер, приведенный на корпусе, составляет максимальное потребление всех подключенных устройств. Превышать его нельзя, ибо внутренняя схема перегреется, возникнут повреждения изоляции.

Здесь важно учитывать, что в такой закрытой конструкции толщина многожильного провода из меди не превышает 1 мм квадратный.

Таким же сечением выполнены дроссели, выполняющие роль индуктивного сопротивления.

При подключении к розеткам фильтра потребителей необходимо рассчитывать общий ток нагрузки. Довольно часто возникает ситуация, что включать параллельно с работающим компьютером пылесос или чайник недопустимо.

В руки отдельных пользователей могут попасть фильтры, выпущенные в странах с напряжением 100 или 110 вольт (например, США, Япония). У них другие контактные разъемы.

Но их замена на наш стандарт не позволит использовать такие устройства в нашей проводке. Всю внутреннюю схему необходимо переделывать, а это затратнее, чем приобрести новый блок.

Основные электронные компоненты внутренней схемы

Защита варисторами

Уже в самых дешевых конструкциях используется один варистор. Он стоит на входе между потенциалами фазы и нуля. При нормальном напряжении сети он имеет очень высокое электрическое сопротивление и ничем не мешает работе схеме.

Когда же из сети приходит остаточный импульс перенапряжения, не до конца погашенный устройствами УЗИП, то внутреннее сопротивление варистора резко снижается.

За счет этого через него по закону Ома начинает протекать большой ток, преобразующийся в тепловую энергию, а в схему поступает только допустимый уровень напряжения.

Для трехпроводной проводки используются три варистора. Они включаются для устранения дифференциальных и синфазных помех напряжения.

Индуктивности и конденсаторы в высокочастотной схеме

В конструкции в/ч фильтра используется зависимость емкостного и индуктивного сопротивления от частоты сигнала.

Обычные 50 герц легко проходят через индуктивность. Для помехи же высокой частоты здесь создается большое сопротивление. Поэтому обмотки катушек включают последовательно с проводниками. Их делают таким же сечением, как основной провод.

Конденсаторы же подключают параллельно дифференциальным и синфазным помехам. Емкостное сопротивление имеет обратную зависимость от частоты сигнала. Оно шунтирует высокочастотное напряжение.

Особенности работы ферритового кольца

На концах кабеля в нескольких сантиметрах от разъема полезно разместить ферритовый фильтр, как делается на блоке питания ноутбука.

Такой пассивный элемент в виде цельного или составного цилиндрика подавляет проходящие по кабелю в/ч помехи своим индуктивным сопротивлением.

При этом, в зависимости от состава материала и марки ферритового кольца происходит:

• отражение части высокочастотной помехи индуктивностью обратно в сеть;
• или частичное поглощение в/ч волны материалом феррита (более эффективно);
• либо совмещение обеих функций.

Качество подавления помех ферритом можно увеличить. Достаточно пропустить кабель несколько раз вокруг его кольца. Однако не всегда это удается выполнить на практике.

Следует учитывать, что на многожильных проводах слаботочных цепей цифровой передачи данных или аудио-, видеосигналов ферриты, поглощающие помехи, не используют. Они работают как синфазный трансформатор, пропускающий аналогичные сигналы.

Конструктивные особенности

Основные элементы современного качественного сетевого фильтра:

• Вилка из негорючего ПВХ. В современных устройствах применяют эргономичные вилки улучшенной конструкции, которая обеспечивает простое вытаскивание из розетки.
• Провод из трех изолированных медных жил в общей оболочки. На месте присоединения провода к корпусу предусмотрена эластичная муфта, которая предохраняет кабель от заломов. Длина провода – 1,5, 1,8, 3,0, 4,0, 5,0, 10,0 м.
• Корпус. Выполнен из износоустойчивого ABS пластика. Выполняется в белом, светло-сером, сером цветах. В корпусе расположены блоки фильтрации помех, выключатель, терморазмыкатель. Отверстия розеток могут оснащаться защитными шторками, которые предотвращают попадание в них грязи. Защитные шторки также мешают маленьким детям прикоснуться к токоведущим частям.

Виды выключателей:

• Общие. Отключают от питания сразу все розетки устройства. Этот вариант встречается чаще всего.
• Индивидуальные. Отключают отдельные розетки.
• Пульты ДУ. СФ с пультами дистанционного управления встречаются редко и стоят довольно дорого. Удобны для людей с ограниченными физическими возможностями.

Дополнительно в конструкции может присутствовать световой индикатор, чаще всего соединенный с выключателем. Сигнализирует о включенном или выключенном состоянии устройства. Некоторые модели оснащены петлями с обратной стороны корпуса, предназначенными для крепления на стену.

Уровни защиты, обеспечиваемые фильтрами разной функциональности

Условно СФ по степени защиты можно разделить на следующие группы:

• Базовый уровень (Essential). Стоят недорого, конструктивно просты, применяются для подключения недорогой домашней техники. Отличие недорогих сетевых фильтров от обычных удлинителей – то, что они дают защиту от кратковременных скачков напряжения, принимают удар на себя и отключают аппараты.
• Продвинутый уровень (Home/Office). Широко используются для приборов, эксплуатируемых дома и в офисе. Представлены на рынке в богатом ассортименте.
• Профессиональный уровень (Perfomence). Такие сетевые фильтры способны гасить все помехи, поэтому они предназначены для подключения дорогой техники, чувствительной к помехам.

Определяем максимальную мощность нагрузки

Разумеется, у любого СФ существует своя предельная норма нагрузки. Эту норму рассчитывают во время создания прибора.

СФ можно классифицировать по 3 параметрам. При этом, у каждого из них есть свои строго определённые задачи. Дешевые фильтры используются по большей части в виде удлинителей. Если фильтр универсальный, то его можно применять для разных задач, а профессиональный применяется, чтобы подключать чувствительные устройства.

По типу прибора определяется предельная мощность нагрузки. Его разница может колебаться от 0,09 кДж до 2,5 кДж и больше. Максимально допустимая нагрузка должна быть показана на упаковке прибора в киловаттах. Обычные бытовые фильтры для дома имеют данный параметр в 2,2 кВт. При этом сила тока обычно 10 А. Кроме этого, существуют устройства, у которых номинальный ток имеет нагрузку в 15 А. Они также предназначены для современных электроприборов.

Основные параметры сетевых фильтров

СФ различаются по сечению подводящих проводов. Наиболее распространенные варианты – жилы сечением 0,75 или 1,0 мм2. Таких сечений достаточно, чтобы обеспечить максимальный ток нагрузки в 10 А. Если необходимо обеспечить номинальный ток в 16 А, то приобретают СФ с сечением жил 1,5 мм2.

Выбирая устройство, обращают внимание на максимально допустимую мощность нагрузки, которую можно подключать. Этот показатель равен произведению максимально допустимой величины тока нагрузки и напряжения в сети. Для обеспечения работы компьютеров и периферийных устройств подойдет практически любая модель. А вот перед покупкой сетевого фильтра для бытовой техники необходимо примерно определить суммарную мощность приборов, которые планируется подключать. Если суммарная мощность аппаратуры выше мощности, допустимой для данной модели, то покупать такой СФ не стоит.

Как правильно сделать выбор

Выбор сетевого фильтра, по мнению специалистов, надо начинать с внешнего осмотра. На нем должна быть обязательная кнопка, которая позволяет сделать сетевое отключение принудительно. Сетевой фильтр — устройство, в котором имеет значение количество гнезд питания электрооборудования, это зависит от производителя изделий, обычно один фильтр питает несколько приборов разной мощности.

Правильный выбор основывается на сопровождающих изделие документах, в них отражена вся необходимая для покупателя информация. В паспорте должны быть указаны все функции, которыми обладает фильтр от производителя. Обратите внимание на значение величины импульсной нагрузки, оно указывает на способность фильтра выдерживать ощутимые перепады напряжения в сети. Некоторые модели сетевых фильтров могут выдерживать влияние атмосферных разрядов на источник питания.

Для бытовых потребителей электрической энергии предлагается стандартная длина шнура питания устройства — 1,8 м, но есть и другие варианты питающего фильтр кабеля — 5 м. Наличие разного количества предохранителей в устройстве (но не менее трех) должны гарантировать защиту от разного вида помех. Если на устройстве нет светодиодной кнопки, то это простой удлинитель.

Как выбрать сетевой фильтр для компьютера

Сейчас в каждой семье в городах есть компьютер, для них разработаны фильтры, которые выполняют защитную функцию компьютерного оборудования от перепадов напряжения и высоких частот в сети. Пользователи часто визуально могут спутать фильтр с другим устройством — ИБП, но фильтр функционально защищает ПК от перенапряжения, он не выполняет поддержку электроснабжения в случае отключения сети, как ИБП.

Сетевой фильтр нужен для обеспечения фильтрации сетевого напряжения для компьютера, он решает следующие задачи:

• контроль проходящих через него импульсов, которые могут вызвать автоматическую перезагрузку ПК без сохранения данных на мониторе;
• обеспечение сглаживания высокочастотных импульсов, которые возникают при одновременном включении мощных потребителей.

Специалисты для защиты собственной компьютерной техники рекомендуют изделие компании АРС, это устройство отлично подходит для домашнего применения, а также в небольших офисах.

Модель имеет пять розеток, считается недорогой. По основным параметрам характеристик устройство среднее. Рекомендуется подключать через этот фильтр телефонное оборудование, факс, ПК. Длина кабеля — 1,8 м.

Производители предлагают и более качественную защиту — это модель Pilot X-Pro, которая является более устойчивой к нагрузке при высокой частоте скачков напряжения. Фильтр этой модели по данным паспорта поглощает до 650 Дж, превращая их в энергию тепла.

Выбор фильтра для ЖК-телевизора

Защита домашнего кинотеатра, а также другой видеоаппаратуры выполняет сетевой фильтр для телевизора, который должен гарантировано защищать оборудование от помех и перепадов напряжений. Специальные фильтры для телевизоров имеют автоматическое отключение, когда происходит короткое замыкание в сети. Эксперты рекомендуют для этих целей модель фильтра APC PMF83VT-RS, который представлен на фото:

Эта модель стоит около 3 тысяч рублей, имеет коаксиальный вход, индикатор, максимальный ток нагрузки до 10 ампер, мощность 2,3 кВт, напряжение 230 вольт, имеет 8 розеток с заземлением, длина кабеля — 200 см, расположение розеток двухстороннее, имеет защиту для телевизионного сигнала. Каждая розетка может быть принудительно включена или выключена, есть общий выключатель розеток. Какой выбрать сетевой фильтр — этот вопрос всегда стоит перед обывателем из-за стоимости устройств.

Есть более дешевый вариант фильтра для телевизора, который стоит 1 тысячу рублей, это MOST Elite ERG, на фото:

Параметры характеристик этого фильтра такие же, как в модели APC PMF83VT-RS, но он имеет всего пять розеток.

Разновидности фильтров

Специалисты различают сетевые фильтры по трем категориям, которые определяются по уровню их защиты, а именно:

• базовый вариант, эфирная защита — маркируется Essential, рекомендуется для домашнего оборудования: микроволновка, бытовое оборудование (пылесос, утюг, другие приборы);
• универсальный фильтр — маркировка в паспорте Home/Office, рекомендуется для компьютерного оборудования, современных ЖК-телевизоров;
• фильтр категории Performance, рекомендуется для работы с чувствительным к сетевому напряжению оборудованием, имеет достаточно высокую стоимость.

Способы усовершенствования схем простых сетевых фильтров

Радиолюбители могут модернизировать сетевой фильтр с выключателем и варистором путем усовершенствования его схемы.

Для этого необходимо:

• вскрыть корпус;
• в параллельные ветви после выключателя и варистора впаять резисторы R1, R2 и индуктивные катушки (дроссели) L1, L2;
• поочередно замкнуть ветви через конденсатор C1 и резистор R3;
• концевой конденсатор C2 можно установить между розетками в любом месте. Если внутри корпуса места нет, можно обойтись без него. В этом случае корректируются параметры конденсатора C1.

Рекомендации по выбору деталей:

• дроссели с незамкнутыми ферритовыми сердечниками индуктивностью от 10 мкГн;
• конденсаторы – 0,22-1,0 мкФ;
• резисторы – для нагрузки 500 Вт применяются резисторы 0,22 Ом, R3 не менее 500 кОм.

Схемы подключения сетевого фильтра к электрической сети

Во многих современных моделях СФ провод заземления не имеет связи с внутренней схемой, кроме заземляющих контактов евророзеток и евровилки. Это прогрессивное решение, которое обеспечивает важное преимущество. При функционировании от сети с заземлением все розетки СФ заземляются, как положено. Если в сетевой розетке «земля» отсутствует, то все розетки СФ объединяются между собой по заземляющему контакту. Сам сетевой фильтр при этом не заземлен. Рассмотрим, что же может случиться при разных вариантах подключения компьютера и его периферийных устройств:

• Подключение к заземленной сети питания. Это идеальный вариант, поскольку при пробоях или повреждении изоляции любого из устройств «лишнее» напряжение направляется в провод заземления.
• Подключение к сети без заземления. В этом случае корпуса компьютера и периферийных устройств связаны только слаботочным интерфейсным кабелем. При возникновении разности потенциалов появляются уравнивающие токи, которые при течении от большего потенциала к меньшему приводят к сгоранию входных и выходных портов устройств.
• Подключение к сети без заземления через СФ с розетками, объединенными по заземляющему контакту. В этом случае выравнивающие токи пойдут через заземляющие контакты евророзеток и порты останутся невредимыми.

Форма напряжения промышленной сети

Строжайшие требования предъявляются к частоте. Отклонение от нормы не превышает 0,2 Гц. Относительная величина составляет менее 1%. Прописаны в ГОСТ 54149 и требования к единичным скачкам напряжения. Нестабильность мешает правильной работе оборудования, способна привести к выходу из строя ряда приборов. Красочным примером считается электронный блок стиральной машины, стоимость которого такова, что часто ремонт техники становится нецелесообразен. Неудивительно, что на входе непременно стоит сетевой фильтр.

Классический тип фильтра

Ошибочно думать, что назначение указанного небольшого элемента исключительно в защите начинки оборудования. Сетевой фильтр предохраняет и сеть от выхода туда помех. Недаром в старых руководствах к электрическому инструменту настоятельно рекомендовалось всю цифровую технику в период работ из розеток выключать, пусть сетевой фильтр неизменно входит в состав любой дрели. Помехи от работы коллекторного двигателя настолько велики, что возникает смысл лишний раз перестраховаться.

В простейшем случае фликер (мерцание) осветительных приборов приводит к расстройствам нервной системы. Для цифровой электроники резкие выбросы представляют опасность. Сетевой фильтр представляет устройство для подавления всех частот, кроме 50 Гц. Единственное устройство не в силах справиться с масштабным спектром неприятностей.