Какие бывают помехи в электросети и как от них защититься

Технологический прогресс последних десятилетий внес в жизнь человечества большое количество различных устройств и приспособлений. Сегодня многие люди не представляют возможным своё существование без компьютера, телевизора, холодильника и без различной бытовой техники.

Вся эта техника призвана помочь, а в некоторых случаях облегчить жизнь человека.

Давно известный факт – срок службы любого приспособления определяется качеством электрической сети. Повышение и понижение напряжения, различные помехи и скачки — неблагоприятные факторы, способствующие преждевременному выходу из строя любой техники. Какие существуют основные виды помех в электросети и как обезопасить себя от непредвиденных расходов?

Источники помех

Искажать синусоиду переменного тока способны как природные явления, так и различные техногенное оборудование. В результате их действия происходят:

  • кратковременные провалы напряжения;
  • отклонения от номинальных частотных параметров;
  • изменения гармоники электричества;
  • колебания амплитуды тока;
  • ВЧ шумы;
  • импульсные всплески;
  • синфазные помехи.

Остановимся вкратце на основных источниках, вызывающих перечисленные отклонения.

Провалы напряжения.

Данное явление является следствием работы коммутационных устройств в энергосистемах. Это случается при возникновении КЗ на линиях, в результате запусков мощных электромоторов и в других случаях, связанных с изменениями мощности нагрузки. Наличие таких кратковременных помех является неизбежностью при срабатывании защитной автоматики, и они не могут быть устранены поставщиком электроэнергии.

Изменения частотных характеристик.

Отклонение от заданной частоты происходит в результате значительного изменения тока нагрузки. В случае если уровень потребляемой энергии превосходит мощность генерируемых установок, происходит замедление вращения генератора, что ведёт к падению частоты. При заниженной нагрузке возрастает частота генерации.

Автоматика регулирует распределение мощностей, вплоть до отключения нагрузок, однако частотные помехи в сети всё-таки присутствуют.

Гармоники.

Источником данного вида искажений является наличие в сетях оборудования с нелинейной вольтамперной характеристикой:

  • преобразовательные и выпрямительные подстанции;
  • дуговые печи;
  • трансформаторы;
  • сварочные аппараты;
  • телевизоры;
  • циклоконвертеры и многие другие.

Причиной гармонических искажений могут быть электродвигатели, особенно если они установлены в конце длинной линии.

Отклонение напряжения

Изменения стабильности потенциала происходит в результате периодических скачков потребляемого максимального тока. Источником изменения нагрузок являются устройства, регулирующие напряжение, например, трансформаторы с РПН.

График, иллюстрирующий кратковременное перенапряжение показан на рисунке 2 (Фрагмент А – изображает импульсный всплеск).

ВЧ помехи.

Создаются влиянием устройств работающих, в высокочастотном диапазоне. ВЧ помехи, вызванные действием приборов, генерирующих сигналы с высоким диапазоном частот, распространяются эфирно или через линии сети.

Импульсы напряжения.

Несимметрия трехфазной системы.

Причиной таких помех часто являются мощные однофазные нагрузки как бытовые, так и промышленные. Они вызывают сдвиги углов между фазами и амплитудные несоответствия. Путём отключения питания мощных токопотребляющих устройств можно устранить проблему.

Источники помех в электрических сетях

Высшие гармоники (кратные) представляют собой синусоидальные напряжения или токи, частота которых отличается от основной частоты в целое число раз.

Гармонические искажения напряжений и токов возникают из-за наличия в сетях элементов или оборудования с нелинейной вольт-амперной характеристикой. Основные источники гармонических помех – преобразовательные и выпрямительные установки, индукционные и дуговые печи, люминесцентные лампы. Из бытового оборудования наиболее сильными источниками гармонических помех являются телевизоры. Определенный уровень гармонических помех может создавать и оборудование энергосистем: вращающиеся машины , трансформаторы. Однако, как правило, эти источники не основные.

Основными источниками некратных гармоник являются: статические преобразователи частоты, циклоконверторы, индукционные двигатели, сварочные машины, дуговые печи, системы управления токами наложенной частоты.

Статические преобразователи частоты состоят из выпрямителя переменного тока исходной частоты в постоянный ток и преобразователя постоянного тока в переменный требуемой частоты. Напряжение постоянного тока модулируется выходной частотой преобразователя, вследствие чего во входном токе возникают некратные гармоники.

Статические преобразователи частоты используются, главным образом, для двигателей с регулируемой скоростью вращения, применение которых быстро развивается. Двигатели мощностью до нескольких десятков киловатт присоединяются непосредственно к низковольтным сетям, более мощные – к сетям среднего напряжения через собственные трансформаторы. Существует несколько схем выполнения статических преобразователей частоты с различными характеристиками. Частоты некратных гармоник зависят от выходной частоты и пульсности преобразователя. Подобные преобразователи используются также для печей, работающих на средних частотах.

Циклоконверторы представляют собой трехфазные преобразователи большой мощности (несколько мегаватт), которые превращают трехфазный ток исходной частоты в трехфазный или однофазный ток пониженной частоты (обычно менее 15 Гц), используемый для питания тихоходных двигателей большой мощности. Они состоят из двух управляемых выпрямителей, проводящих ток попеременно то в одном, то в другом направлении. Циклоконверторы используются в очень редких случаях. Токи интергармоник достигают 8-10% от тока основной частоты. В связи с большой мощностью циклоконверторов они присоединяются к сетям с большой мощностью короткого замыкания, поэтому напряжения интергармоник оказываются малыми. Измерения, проведенные на двух таких установках в Швейцарии, показали, что их величины в сетях 50 и 220 кВ не превышают 0,1% от номинального напряжения.

Индукционные двигатели могут в ряде случаев генерировать интергармоники из-за наличия зазора между статором и ротором, особенно в сочетании с насыщением стали. При нормальной скорости вращения ротора частоты интергармоник находятся в диапазоне 500-2000 Гц, но при запуске двигателя “пробегают” весь диапазон частот вплоть до установившегося значения. Помехи, создаваемые двигателями, могут быть значительными при установке их в конце длинной линии низкого напряжения (более 1 км). В этих случаях были замерены интергармоники величиной до 1%.

Стабилизаторы напряжения

Если подаваемое напряжение в сети не соответствует заданным нормам, стабилизатор нормализует его. К тому же стабилизатор повторяет функции хорошего сетевого фильтра: защита от короткого замыкания, от перенапряжения и высоковольтных импульсов, а также фильтрация помех. Маломощные стабилизаторы можно устанавливать для отдельного электроприбора, например, для холодильника, так как этот прибор наиболее болезненно реагирует на скачки напряжения. Супермощные стабилизаторы устанавливаются для всей сети, такие модели наиболее полезны для загородных домов или в районах, где с напряжением постоянные проблемы.

В сетях 220 Вольт используются однофазные стабилизаторы, в сетях 380 Вольт — три однофазных либо один трехфазный. Хороший стабилизатор хоть и стоит в разы дороже сетевого фильтра, однако он реально защищает технику от серьезных перепадов напряжения и обеспечивает стабильную работу.

Как работает сетевой фильтр

Фильтрация ненужных составляющих сигнала осуществляется, как это ни странно, специальными фильтрами, их собирают из индуктивностей (L) и конденсаторов (С). Ограничение всплесков высокого напряжения – варисторами. Это работает благодаря таким электротехническим понятиям – постоянная времени и законы коммутации, реактивное сопротивление.

Постоянная времени – это время, за которое заряжается конденсатор или накапливает энергию индуктивность. Зависит от элементов фильтра (R, L и C). Реактивное сопротивление – это сопротивление элементов, которое зависит от частоты сигнала, а также от их номинала. Присутствует у индуктивностей и конденсаторов. Обусловлено только передачей энергии переменного тока электрическому или магнитному полю.

Простыми словами – с помощью реактивного сопротивления можно снизить, ограничить высокочастотные гармоники нашей синусоиды. Известно, что в розетке частота питания 50 Гц. Значит нужно рассчитывать фильтр на частоты на порядок выше и более. У индуктивности сопротивление растет с ростом частоты, у конденсатора – падает. То есть принцип работы сетевого фильтра заключается в подавлении высокочастотных составляющих сетевой синусоиды, при этом оказывая минимальное влияние на основную 50 Гц составляющую.

ЭМС: общие положения

Электромагнитные помехи бывают двух видов: индуктивные и кондуктивные.

Индуктивные помехи передаются через электромагнитное поле «по воздуху». Еще эти помехи называют излучаемыми или излученными.

Кондуктивные помехи передаются по проводникам — проводам, земле и т.д.

Индуктивные помехи появляются при воздействии мощного электромагнитного или магнитного поля. Причиной кондуктивных помех могут быть коммутации токовых цепей, удары молнии, импульсы и т.д.

На коммутаторы, как и на все оборудование, могут воздействовать и индуктивные, и кондуктивные помехи.

Давайте рассмотрим разные источники помех на промышленном объекте, и какие именно помехи они создают.

Какие же проблемы могут возникнуть с электросетью?

Как известно многим, электричество, генерируемое отечественными сетями и распределяемое по розеткам пользователей, представляет собой переменный ток с частотой 50 герц и напряжением 220 вольт. В принципе, в параметрах допускаются небольшие отклонения, поэтому на электроприборах чаще всего фигурирует допустимый рабочий диапазон 50-60 герц и 220-230 вольт.

Однако в реальности параметры тока в розетке могут значительно отличаться. При этом, наибольшую опасность представляют не долговременные отклонения, а одиночные эпизоды краткосрочного резкого повышения напряжения, его понижение, перепады частоты, а также моменты полного отключения электричества на доли секунды.

Каковы причины таких сбоев? Они крайне разнообразны. Тут и плохая работа местных электросетей, и обветшалая проводка старых домов, и нарушения прокладки силовых линий в новых зданиях, использование некачественных материалов (проводов, распределительного оборудования) при постройке. Кроме того, на резкие перепады напряжения может повлиять погода, включение соседями какого-то мощного (с точки зрения энергопотребления) прибора, включение в розетку неисправного устройства и так далее. Проще говоря, с возможными сбоями в электросети невозможно бороться какими-то конкретными способами. Нужны универсальные решения.

Способы защиты

К сожалению, мы не можем управлять качеством электросети, но защитить бытовую технику вполне реально. В зависимости от того к каким искажениям чувствителен конкретный электрический прибор, выбирают соответствующий способ защиты. Снизить уровни помех помогают различные внешние устройства, встроенные электрические схемы, а также экранирование элементов конструкций и заземления.

Пример подавления помех показан на рисунке 3.

Эффективными являются следующие внешние устройства:

  • стабилизаторы напряжения;
  • ИПБ;
  • преобразователи частоты;
  • регулируемые трансформаторы;
  • сетевые фильтры и фильтрующие каскады (принципиальная схема простого фильтра изображена на рисунке 4).

Особую трудность вызывает подавление высокочастотных импульсных искажений в диапазоне нескольких десятков МГц. Часто для этих целей используют защиту, применяемую непосредственно к источнику помехи.

Использование стабилизаторов напряжений оправдано в случаях наличия регулярных провалов напряжений в домашней сети. При стабильно заниженном или завышенном токе лучше пользоваться трансформатором.

Высоким уровнем защиты компьютеров и другой чувствительной электроники обладают бесперебойники. На рисунке 5 показано фото источника бесперебойного питания для защиты компьютера.

В этих устройствах реализовано несколько защитных функций, но главная из них – снабжение питанием приборов в течение нескольких минут, с последующим корректным их отключением. С целью достижения максимального уровня защиты логично отдать предпочтение бесперебойному блоку питания.

Способы защиты от провалов напряжения

Трудно представить современное предприятие, будь то производство, хозяйство или сервис без компьютеров, используемых в различных целях: учёт, автоматизация, связь и др. Сложная компьютерная аппаратура требует надежного и бесперебойного питания, иначе отказов не избежать.

Способы компенсации провалов напряжения интересует многих потребителей. Самым теоретически эффективным является улучшение характеристик качества сети, но на практике это практически невозможно и затратно.

В отдельных случаях, когда ситуация позволяет, дублируют линию снабжения от удаленных участков, которые условно можно считать электрически независимыми друг от друга.

Практически распространенное решение – это покупка устройства для защиты от провалов напряжения или подбор правильной конфигурации при покупке. Хоть это решение с точки зрения затрат самое выгодное, но производители электрики и электроники не особо способствуют в этом покупателям.

Предназначение сетевого фильтра

Известно, что у вас в розетке имеется сеть переменного тока напряжением в 220 Вольт. «Переменное напряжение (ток)» значит, что его величина и/или знак непостоянны, а меняются с течением времени по определенному закону.

Природа генерирующих электрических машин (генераторов) такова, что на выходных клеммах генерируется ЭДС синусоидальной формы. Однако всё было бы хорошо, если бы все устройства имели резистивный характер, отсутствовали пусковые токи, и не имели в своем составе импульсных преобразователей. К сожалению, так не бывает, т.к. большинство устройств имеют индуктивный, емкостной характер, щёточные двигателя, импульсные источники вторичного питания. Весь этот замысловатый набор слов – это главные виновники электромагнитных помех.

Мы начали статью с речи об электромагнитных помехах не просто так. Эти помехи «портят» ровную форму синусоиды. Образуются так называемые гармоники. Если разложить реальный сигнал из розетки в виде ряда Фурье мы увидим, что синусоида дополнилась различными функциями, различной частоты и амплитуды. Форма напряжения в настоящей розетке стала далека от идеальной.

Ну и что в итоге? Плохое электропитание – проблема для радиопередающих устройств. Попросту ваш телевизор или радиоприемник будет работать с помехами. Кроме помех от потребителей в сети присутствуют помехи случайного происхождения, которые мы не можем предугадать. Это всплески, перепады напряжения от перебоев электроснабжения, включения мощной нагрузки и т.д.

Сетевой фильтр нужен для того, чтобы:

  1. Отфильтровать помехи для чистого питания устройств.
  2. Снизить помехи, исходящие от питающих приборов.

Фильтры серии EMC

Фильтры этой серии (рисунок 10) — компактные и эффективные двухступенчатые силовые фильтры радиочастотного диапазона. Обладают рядом преимуществ: высоким коэффициентом ослабления синфазных помех в области низких частот, высоким коэффициентом ослабления противофазных помех, компактными размерами. Серия EMC ориентирована на применение в устройствах с импульсными источниками питания.

Рис. 10. Внешний вид фильтров серии EMC

Основные технические характеристики приведены в таблице 4.

Таблица 4. Основные электрические параметры сетевых фильтров серии EMC

Номинальные токи фильтра, АМаксимальный ток утечки, мАРабочий диапазон частот, МГцЭлектрическая прочность изоляции (в течение 1 минуты), ВНоминальное напряжение, ВНоминальный ток, А
~120 В 60 Гц для токов 3; 6; 10 А (15; 20 А)~250 В 50 Гц для токов 3; 6; 10 А (15; 20 А)«проводник-корпус»«проводник-проводник»
3; 6; 100,210,430,1…3022501450~2503…30
15; 20; 300,731,52

Электрическая схема фильтра серии EMC приведена на рисунке 11.

Рис. 11. Электрическая схема двухступенчатых фильтров серии EMC

Ослабление сигнала помехи в дБ при нагрузке линии на согласующий резистор сопротивлением 50 Ом приведено на рисунке 12.

Рис. 12. Ослабление сигнала помехи фильтрами серии EMC

Применение сетевых фильтров

Переменное напряжение, поступающее из промышленной сети, характеризуется частотой сигнала 50 Герц. При включении приборов в розетку или запуске двигателей, в электросети проникают гармоники сигнала с частотой, менее 50 Герц или превышающей это значение. Такие гармоники оказывают влияние на работу импульсной техники, заставляя её работать в предельных режимах. Для отсечения паразитных частот используется фильтр питания. В качестве элементов фильтра применяются пассивные радиоэлементы:

  • конденсатор;
  • дроссель;
  • варистор;
  • самовосстанавливающийся предохранитель.

Конденсатор, подключается параллельно нагрузке. Он не пропускает постоянный ток, в то время как переменный проходит через него беспрепятственно. Чем больше ёмкость конденсатора, тем меньше искажений синусоидального сигнала пройдёт через него. Характеризуется это временем разряда и заряда. Таким образом, при изменении частоты, меняется и реактивное сопротивление конденсатора.

Варистор или нелинейный резистор, это полупроводниковый прибор с нелинейной вольт-амперной характеристикой. В зависимости от уровня приложенного сигнала его сопротивление изменяется. При нормальной работе варистор характеризуется высоким сопротивлением и не оказывает влияния на проходящий сигнал. Если происходит скачок напряжения, то его сопротивление уменьшается, входная цепь шунтируется и весь пиковый ток проходит через него. Подключается он, как и конденсатор параллельно нагрузке.

Виды фильтров питания

Фильтр питания, сглаживая скачки напряжения и искажения частоты, нередко используется в качестве удлинителя с возможностью подключения нескольких устройств одновременно. В продаже можно встретить различного вида и разного ценового диапазона фильтры. Главными требованиями предъявляемым к ним является уменьшение величины различного вида помех и соблюдение безопасности использования. Различаются они в первую очередь по своим характеристикам:

  • рабочее напряжение;
  • максимальная мощность;
  • способы защиты;
  • рабочее напряжение;
  • дополнительные возможности.

Значение максимальной мощности показывает, какую нагрузку одновременно может выдержать фильтр. Используемые радиоэлементы фильтра определяют способ защиты. Дополнительные возможности заключаются в подсветке клавиши выключения, количестве розеток, наличия выходов для подключения телефонных приборов, USB выходов, при этом фильтры выпускаются с проводом на разную длину. Фильтры питания выпускаются в диэлектрических корпусах, стойких к нагреву и ударам.

Выбор фильтра для защиты

Использование некачественного сетевого фильтра не только не улучшает параметры питающего напряжения, но и приводит к возникновению короткого замыкания или пожара. Перед приобретением потребуется определиться защиту какую он должен выполнять, будет ли использоваться как удлинитель, общую пиковую мощность устройств, планируемую к подключению. Выбирать следует из известных производителей продукция которых сертифицирована и безопасна.

  1. Defender DFS 501. Лучший выбор. Устройство имеет шесть розеток с заземляющим контактом мощностью 10А, два порта USB со стабилизированным напряжением пять вольт. Розетки выполнены с защитными шторками защищают подключённые приборы от короткого замыкания, перегрузки, паразитного высокочастотного сигнала. Длина провода составляет два метра. Кроме всего, прибор снабжён индикатором состояния.
  2. Pilot S 014. Экономное решение с надёжным контактом в розетке. Включает основные элементы защиты, индикацию работы. Имеет шесть розеток рассчитанных на 10А. Длина провода 5 метров.
  1. Sven SV-0231018GR Pro. Комплектуется сразу восемью розетками с контактом заземления. Корпус выполнен из ABS пластика. Кроме, стандартной индуктивно-ёмкостной защиты, имеет в схеме варистор и автоматически восстанавливающийся предохранитель. Длина провода 1,8 метра.
  2. Daesung MC2345. Хоть и имеет только четыре розетки, но зато каждая оснащена выключателем и рассчитана на ток 16 ампер. Состоит из высококачественного медного кабеля длиною пять метров. Замечательно справляется с защитой от перегрузки. Корпус из поликарбоната, немаркий. Производитель даёт 5 лет гарантии, при этом проводит не ремонт, а замену на новый.
  3. ЭРА USF-5es-1.5m-B. Защитный фильтр состоит из 5 розеток. Предохраняет от повреждения проводку и технику вследствие скачка напряжения в сети. Ток нагрузки составляет 10А. Все электропроводные части выполнены из меди. Длина провода полтора метра.

Как бороться с помехами?

Помехи, которые вызываются сторонними токами можно устранить несколькими способами:

  • Использование камер видеонаблюдения с изоляцией корпуса и разъемов от кронштейна крепления;
  • Применение только качественных кабелей;
  • Использование кабелей типа «витая пара» с симметричным положением проводников;
  • Изоляция разъемов и оплетки кабеля от земли;
  • Недопустимость прокладки кабеля системы видеонаблюдения рядом с сигнальной или силовой линией;
  • Установка камер с заземленным кожухом;
  • Использование гальванической развязки – передача сигнала между устройствами без электрического контакта между ними;
  • Применение оптоэлектронной развязки или видеотрансформаторов;
  • Применение широкополосных фильтров.

Когда камера крепится на металлической конструкции, а сделать заземление не представляется возможным, можно просто поместить между кронштейном камеры и местом крепления деревянную прокладку, во избежание прямого касания камеры с металлической поверхностью. Как правило, в большинстве случаев проблема решается данным способом.

В некоторых случаях помехи могут быть связаны с плохо выполненным соединением разъемов, а также их низким качеством. В связи с этим для предотвращения помех специалисты рекомендуют использовать соединение под пайку, поскольку только в этом случае можно добиться длительного периода работоспособности кабеля в местах соединений.

Для борьбы с помехами в системе видеонаблюдения с камерами, находящимися на большом расстоянии от базового пункта наблюдения, специалисты вместо коаксиального кабеля советуют применять витую пару с усилителями активного типа, что позволяет передавать сигнал на большие расстояния с минимальными потерями качества изображения. Кроме того, что витая пара имеет более низкую стоимость по сравнению с коаксиалом, при ее помощи можно построить масштабную систему видеонаблюдения с возможностью передачи сигнала без помех до 4 км. При этом особенности строения данного кабеля позволяют оградить сигнал от помех и различных наводок.

Также рекомендуется не применять кабель от неизвестных производителей, выбирая лишь проверенных. Необходимо проверить его сопротивление и величину затухания сигнала при помощи осциллографа, а также равномерность экранирующей оболочки визуально.

При установке камер видеонаблюдения на больших расстояниях рекомендовано использование телефонного ТППэп кабеля, который имеет достаточно низкий коэффициент затухания, и показывает хороший результат при использовании в системах видеонаблюдения.

С этим читают:

Видеоглазок для входной двери: как сделать правильный выбор?

Беспроводной видеодомофон: критерии выбора и актуальные модели

Видеодомофон для частного дома: критерии выбора и подключение

Камеры наружного видеонаблюдения: ключевые особенности, модели и установка
Понравилась статья? Поделись с друзьями в соц сетях!

  1. Павел
    27.06.2017 в 03:31

    У нас идет помеха на видео через общий блок питания . Кабеля все- витая пара. Что можете посооветовать?

    Ответить ↓

    Александр Старченко

    (Автор записи)26.07.2017 в 06:33

    Поменять блок питания, лучше на ST ББП-50, чтобы помех на витой паре не было, который с защитой, на 5А, он не шумит

  • вадим

    20.07.2018 в 12:25

    по витой паре сколько можна подключить камер

    Ответить ↓

      Александр Старченко

      (Автор записи)07.08.2018 в 05:45

      Что Вы имеете ввиду? На один кабель можно подключить одну ip камеру, на 2 соответственно 2 камеры и т.п.

  • Владимир

    19.09.2018 в 12:37

    Через месяц после установки камер, одна стала вести себя странно: Пропадает «цветность» изображения и по экрану постоянно движется разноцветная полоса, изредка изображение пропадает полностью. В чем может быть проблема?

    Ответить ↓

      Александр Старченко

      (Автор записи)20.11.2018 в 07:30

      Какие камеры, какой регистратор, чем подключено?

  • Альберт

    04.11.2018 в 22:08

    Здравствуйте, есть проблема с камерами, по ночам, днем они хорошо снимают, по ночам бывает сбои и срывы. Блоки, кабели, заземление, все они проверены. Есть советы?

    Ответить ↓

      Александр Старченко

      (Автор записи)20.11.2018 в 07:35

      Здравствуйте, Альберт! Что значит сбои и срывы? Камеры отключаются? Если да, то очевидно проблема с питанием. Ночью включается ИК подсветка, она много потребляет. Как проверяли? Какое напряжение на камерах при заклеенных датчиках освещения?

  • Денис

    12.01.2020 в 17:50

    На каждую камеру отдельно блок питания установите и все помехи уйдут

    Ответить ↓

  • Чем опасны перепады напряжения

    Перепад напряжения может быть вызван одновременным отключением нескольких мощных устройств, аварией на электросетях, нестабильной работой подстанции из-за перегрузки, эксплуатацией сварочного аппарата, низким качеством материалов электропроводки или ее монтажа. Нередко к существенному скачку напряжения приводит и удар молнии по линии электропередач.

    Большинство перепадов незначительны и остаются незамеченными нами, но не техникой. Любой скачок, из-за которого напряжение в сети становится выше 250 Вольт, снижает срок службы подключенных устройств или дестабилизирует их работу. Даже несущественные отклонения на 5-10 %, происходящие регулярно, приводят к сбоям в управляющих блоках, сбросу настроек, возникновению помех. Перепады на 10-25 % сокращают срок службы приборов почти вдвое. А скачки напряжения до 300 Вольт выводят из строя блоки питания, управляющие и сенсорные панели, электродвигатели, сетевое оборудование.

    В большинстве многоквартирных домов качество электропроводки оставляет желать лучшего, они не выдерживают нагрузки, ведь в каждой квартире одновременно работают десятки приборов. Безусловно, лучше поменять в квартире проводку, чтобы минимизировать вероятность перепадов и не довести до пожара. Но даже если нет такой возможности, обезопасить себя и родных можно.

    Распространение помех через электросеть

    К сожалению ваш вопрос можно трактовать по разному. Если можно поподробнее. Некоторые помехи, возникающие в недрах сети меняют свой характер при проверке методом втыкания в розетку мощной нагрузки( утюг, электрокамин или что другое – что под руку подвернется).

    Добавлено через 14 минут Установить индуктивный фильтр на кольце на провода сети радиостанции. Да только скорее всего сеть здесь не причем, поможет конденсатор 1000пф на вход звукового тракта. Для анализа помехи передатчик подключить к эквиваленту нагрузки. Интересно пропадет ли помеха?

    Добавлено через 18 минут Еще помогает в телевизорах установка тембра верхних частот в нулевое положение.

    Методы измерения

    Можно ли увидеть сетевые искажения?

    С помощью приборов можно не только увидеть наличие помех, но и оценить их величину и определить природу появления. Существуют специальные высокоточные приборы для измерения различных отклонений в сетях. Наиболее распространённым из них является обычный осциллограф.

    У прибора имеется дисплей (экран), на котором отображается осциллограмма измеряемого тока. Оперируя различными режимами осциллографа можно с высокой точностью определять характер и уровень шумов.

    Пример осциллограммы показан на рисунке 6.

    На осциллограмме видно как основной сигнал окружают паразитные токи, которые необходимо отсекать. Анализируя характер искажений можно выбрать способ их подавления. Часто бывает достаточно применить сетевой фильтр для того, чтобы избавиться от типичных помех, влияющих на работу устройств.

    Фильтры серии T

    Фильтры этой серии (рисунок 4) — высокопроизводительные радиочастотные фильтры для силовых цепей импульсных источников питания. Преимуществами серии являются превосходное подавление противофазных и синфазных помех, компактные размеры. Малые токи утечки позволяют применять серию T в устройствах с низким энергопотреблением.

    Рис. 4. Внешний вид фильтра серии Т

    Серия включает две модификации — ET и VT, технические характеристики которых приведены в таблице 2.

    Таблица 2. Основные технические характеристики сетевых фильтров серии T

    НаименованиеМаксимальный ток утечки, мАРабочий диапазон частот, МГцЭлектрическая прочность изоляции (в течение 1 минуты), ВНоминальное напряжение, ВНоминальный ток, А
    ~120 В 60 Гц для токов 3; 6; 10 А (15; 20 А)~250 В 50 Гц для токов 3; 6; 10 А (15; 20 А)«проводник-корпус»«проводник-проводник»
    ET0,30,50,01…3022501450~2503…20
    VT0,75 (1,2)1,2 (2,0)

    Электрическая схема фильтра серии T приведена на рисунке 5.

    Рис. 5. Электрическая схема фильтра серии T

    Ослабление сигнала помехи в дБ при нагрузке линии на согласующий резистор сопротивлением 50 Ом приведено на рисунке 6.

    Рис. 6. Ослабление сигнала помехи фильтрами серии T

    Источники бесперебойного питания (ИБП)

    ИБП объединяет в себе функции сетевого фильтра и стабилизатора (кроме резервного типа), но помимо этого позволяет технике работать еще какое-то время после отключения электропитания. Бесперебойники бывают трех типов: резервные, интерактивные и с двойным преобразованием.

    Резервный вариант — самое простое и дешевое решение. Он пропускает ток через LC-контур, как в хороших сетевых фильтрах, а если необходимое напряжение отсутствует, осуществляется переключение на аккумуляторы. К недостаткам резервных бесперебойников можно отнести задержку при переключении на батареи (5 – 15 миллисекунд).

    Интерактивные ИБП оснащены ступенчатым стабилизатором, позволяющим поддерживать надлежащее напряжение на выходе без использования батарей, что увеличивает срок их службы. Такие источники бесперебойного питания годятся для ПК и значительной части бытовой техники.

    Бесперебойники с двойным преобразованием преобразуют полученный переменный ток в постоянный, а на выходе подают снова переменный с необходимым напряжением. Аккумуляторные батареи при этом все время подключены к сети, переключение не производится. ИБП данного типа отличаются более высокой стоимостью, в то же время создают больший шум при эксплуатации и сильнее нагреваются. Применяются в основном для требовательного к надежности питания оборудования: серверов, медицинское оборудования.

    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.

    Будет полезно прочитать:

    • Перенапряжение в сети — что делать
    • Какие бывают помехи в электросети
    • Как выбрать бесперебойник для дома
    • Какие бывают стабилизаторы напряжения

    Опубликовано: 22.01.2018 Обновлено: 24.01.2019

    Классификация помех в электросети

    Помехи, возникающие в электросети, негативно влияют на подключённую технику. Они способны за короткий промежуток времени привести к серьёзным неисправностям. Резкие скачки напряжения могут быть вызваны как воздействием природных явлений (молнии, магнитные поля), так и качеством линии к потребителю или оборудованием энергопоставляющей компании.

    В зависимости от природы возникновения помехи могут быть двух видов:

    • высокочастотные (ВЧ);
    • импульсные.

    Высокочастотные помехи появляются от электронных узлов работающего оборудования, включённого в сеть. Например, при работе холодильника, стиральной машины, и другой техники, имеющей в своей конструкции двигатели. В меньшей степени от приборов с импульсными блоками питания: телевизор, магнитофон, компьютер и т. п. ВЧ помехи присутствуют всегда и полностью убрать их невозможно. Хоть такого рода помехи и существуют, но негативное их влияние не велико.

    Импульсные помехи проявляются в виде шумов, и могут быть как в виде одиночных импульсов, так и их последовательности. Параметры и форма импульсов обычно хаотичная, возникают они из-за резких перепадов тока и напряжения. Эти броски вызываются коммутационными процессами, связанными с запуском мощного оборудования или при возникновении короткого замыкания, а также магнитными полями.

    Бороться с существующими отклонениями в работе электрической сети можно несколькими способами. Доступнее всего использовать стабилизаторы напряжения или защитные фильтры. Применение таких устройств в быту, не требует переделки или модернизации электролинии. Защищаемое оборудование подключается к ним через встроенную в них розетку, а они сами, через вилку непосредственно в сеть 220 в.

    Как защитить домашние приборы от помех

    На сегодняшний день существует несколько действенных способов по борьбе с различными физическими отклонениями в работе электросети:

    • стабилизатор напряжения;
    • источник бесперебойного питания;
    • сетевые фильтры.

    Стабилизатор напряжения позволяет контролировать уровень напряжение в сети и, если произойдет резкий дисбаланс, устройство прекратит подачу электричества к потребителю. Сам стабилизатор подключается между источником напряжения и самим потребителем электроэнергии.

    Стабилизатор — эффективный способ по защите бытовых приспособлений. Устройство прекращает подачу электроэнергии к потребителю в случае скачка напряжения в сети и, возобновляет подачу, когда напряжение нормализуется.

    Правда такой способ борьбы с помехами не всегда подходит в качестве основного. Например, при работе с компьютером пользователю важно, чтобы все несохраненные текстовые данные не исчезли. В таком случае лучше всего использовать ИБП – источник бесперебойного питания. ИБП включает в себя обычный аккумулятор, который продолжает поддерживать компьютер в работоспособном состоянии еще некоторое время после случившихся помех и последующих перепадов напряжения.

    Более дешевый способ придать домашней технике устойчивости перед помехами – сетевые фильтры. Они также хорошо справляются со своей задачей и применяют их чаще всего во время подключения крупной бытовой техники: холодильника, стиральной машины.

    Методы измерения

    Измерение шумов в сети осуществляется специальными приборами. Но если таких приборов нет, то следует применять дополнительные конкретные меры.

    Как правило, прибор, которым необходимо измерить помехи в электросети, будет питаться от того же источника, измерение которого необходимо произвести. Если неправильно подключить провода, то возникнут погрешности при снятии показаний. На рисунке ниже изображена схема подключения прибора, с помощью которого будет осуществляться измерение:

    Чтобы измерить помехи используют и осциллограф. При наличии запоминающей трубки, прибор способен будет сделать измерение. О том, как пользоваться осциллографом мы рассказывали в отдельной публикации.

    Теперь вы знаете, из-за чего возникают помехи в электросети и как защититься от них. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной!

    Наверняка вы не знаете:

    • Низкое напряжение в сети — куда жаловаться
    • Как защитить кабель от повреждений
    • Ошибки при монтаже электропроводки

    Опубликовано: 03.02.2017 Обновлено: 07.11.2019

    Как и чем измерить помехи

    Измерить помехи в электросети и их прямое воздействие возможно с помощью специальных приборов. Приспособление подключается к источнику, в котором наблюдаются помехи. При этом важно правильно проводить подготовительные работы, которые подразумевают корректное подключение прибора к сети. В противном случае возникнет погрешность в показаниях, что усложнить дальнейший порядок действий по борьбе с помехами.

    Всю работу можно осуществить, например, с помощью осциллографа. Прибор включается в сеть и на дисплее спустя некоторое время отображаются показатели напряжения и другие характеристики.

    Классификация помех

    Существует два типа помех в электрической сети: импульсные и высокочастотные. Первые возникают при включении или выключении прибора в электросеть. Они являются опасными, так как могут за короткое время вывести из строя всю электронную технику в доме. Высокочастотные помехи существуют в сети всегда, но считаются не такими опасными, как импульсные.

    Причины возникновения явления:

    • колебания и отклонения напряжения;
    • импульсные напряжения;
    • гармоники;
    • отклонения частоты;
    • короткие провалы напряжения.

    Электрическая сеть, в которой присутствует помеха, может подвергаться отклонению и колебанию напряжения. Более подробно узнать о том, что собой представляют перепады напряжения и как от них защититься, вы можете из нашей статьи.

    Электрическая сеть подвергается и импульсным напряжениям. Причиной могут служить природные явления в виде грозы или коммутационные операции, что проводятся в сети.

    Электросеть с некратной гармоникой может подключаться к трансформатору через статические преобразователи частоты. Периодичность и длительность гармоник будет зависеть от того, какая выходная частота у преобразователя.

    Отклонение частоты появляется за счет того, что мощность генераторов, которые вырабатывают электроэнергию, не соответствует потребляемой нагрузке. Электросеть, в которой повышается мощность нагрузки, повышает частоту и скорость генератора.

    Если электрическая сеть получила неожиданное и резкое снижение напряжения, то это означает, что возникла такая помеха, как короткие провалы напряжения. Электросеть восстанавливает нормальную работу через определенное время. Такое явление возникает в энергосистемах из-за коммутационных процессов, которые связаны с запуском и работой двигателей сильных мощностей, а также связаны с коротким замыканием.

    Потребители должны учитывать тот факт, что устранить или уменьшить количество помех, которые порождены работой энергосистем по устранению коротких замыканий, невозможно.

    Основные виды помех в электросети

    Существует целая масса причин, из-за которых возникают различного рода помехи. В любой сети могут наблюдаться как импульсные, так и высокочастотные помехи. Первые возникают во время включения и выключения прибора и являются наиболее опасными для бытовой техники. Физически собой они представляют скоротечное повышение амплитуды напряжения. Резкий перепад напряжения является фатальными для многих микросхем, которыми оснащены современные устройства.

    Что касается высокочастотных помех, то здесь стоит отметить, что они наблюдаются в сети практически всегда. Полностью избавиться от них не представляется возможным. Наблюдать ВЧ-помехи можно во время работы холодильника, кофеварки и других приспособлений. Передаются они не только по проводам, но и по эфиру. Однако большой угрозы они не представляют и на срок службы домашней техники практически не влияют.

    Какие бывают помехи в электросети и как их убрать

    Технологический прогресс последних десятилетий внес в жизнь человечества большое количество различных устройств и приспособлений. Сегодня многие люди не представляют возможным своё существование без компьютера, телевизора, холодильника и без различной бытовой техники.

    Вся эта техника призвана помочь, а в некоторых случаях облегчить жизнь человека.

    Давно известный факт – срок службы любого приспособления определяется качеством электрической сети. Повышение и понижение напряжения, различные помехи и скачки — неблагоприятные факторы, способствующие преждевременному выходу из строя любой техники. Какие существуют основные виды помех в электросети и как обезопасить себя от непредвиденных расходов?

    Сетевые фильтры

    Так называемый сетевой фильтр — это зачастую просто разветвитель/удлиннитель, защитные функции у которого либо фактически отсутствуют, либо являются минимальными и способны защитить только от перегрузки или короткого замыкания.

    Однако среди «обманок» прячутся и настоящие сетевые фильтры, которые с помощью LC-контура фильтруют высокочастотные помехи в сети. Стоимость таких устройств, естественно, выше, но для некоторых видов техники наличие полноценной фильтрации необходимо. У приборов с LC-контуром есть характеристика «Подавление электромагнитных / радиочастотных шумов»

    Если вам нужен такой вариант, обращайте на нее внимание

    Высокочастотные помехи

    Сетевые фильтры, обеспечивают сохранность вашей техники. Они включают в себя фильтр высокочастотных помех, защищающий электроприборы от различных сбоев в работе. А также в них есть и фильтр импульсных помех (защита от импульсных помех): таким образом, решаются сразу две проблемы.

    Классические сетевые фильтры состоят из блока защиты, содержащего варисторы, а их вторая составляющая — емкостной или индуктивно-емкостной фильтр. Конденсатор совместно с катушкой индуктивности — это фильтр высокочастотных помех. А варисторы создают самый надежный из всех существующих на сегодняшний день фильтр импульсных помех.

    Варисторы (полупроводниковое сопротивление) играют роль «ножниц», которые «обрезают» высокочастотные помехи, напряжение на уровне 800-1200 вольт и тем самым сохраняют технику, подключенную в розетки фильтра. Их целью является защита от импульсных помех. Когда импульс очень мощный, варисторы могут разрушиться, но техника не пострадает. Импульсные помехи не будут представлять угрозу для ваших электроприборов, если те подключены в сеть через сетевой фильтр.

    Емкостной или индуктивно-емкостной фильтр, состоящий из конденсатора (емкостной фильтр) или конденсатора и катушки индуктивности (индуктивно-емкостной фильтр) защищают от высокочастотных помех, уменьшая их вредное воздействие. Степень уменьшения зависит от величины емкости конденсатора и индуктивности катушки.

    Механизмы проникновения импульсных помех

    Механизм индуктивной связи является основным и наиболее распространенным физическим процессом возникновения импульсной помехи.

    Всякий раз, когда электрический ток проходит через токопроводящий материал, в окружающей среде создается магнитное поле. Если в это магнитное поле помещен второй проводник, а само поле не стационарно, тогда во втором проводнике будет наводиться ток. Такое индуктивное взаимодействие может быть вызвано линией, индуцирующей напряжение в расположенной рядом линии электропитания или передачи данных, также возможно взаимное влияние линий. Гораздо более сильное воздействие может вызвать молния, так как в результате молниевого разряда на землю образуются электромагнитные поля, индуцирующие энергию в проводниках различных электронных цепей почти таким же способом, каким магнитное поле от одного проводника может наводить импульсные помехи в расположенном рядом проводнике фактически без прямого контакта с этой линией. Подобного вида воздействия в линиях электропередачи вызывают различные нежелательные эффекты, такие как:

    • Разрушение. В эту категорию входят все случаи, когда импульсные помехи с высокими уровнями энергии вызывают немедленный отказ оборудования. Часто это видимые физические повреждения, например сгоревшие или треснувшие платы и компоненты и другие очевидные признаки.
    • Повреждения. Обычно они возникают, когда импульсная помеха попадает в оборудование в результате индуктивного взаимодействия. После этого электронные компоненты пытаются обработать импульсную помеху как действительную логическую команду. В результате происходит блокирование системы, возникают сбои, выдаются ошибочные данные на выходе, теряются или повреждаются файлы.
    • Рассеяние. Эти энергетические воздействия связаны с повторяющимися нагрузками на компоненты интегральных схем (ИС). Материалы, используемые для изготовления ИС, могут выдержать определенное число повторяющихся энергетических всплесков, но не в течение значительного периода времени. Происходящее накопление тепловой энергии в компонентах и обусловленная этим деградация параметров в конечном итоге приведет к выходу из строя электронной аппаратуры (ЭА). Поэтому для обеспечения надежного функционирования ЭА, в соответствии с областью ее применения, существуют стандарты испытаний, необходимых для обеспечения стойкости аппаратуры к импульсным помехам.
    • Импульсная помеха. На основании стандарта МЭК 50-161-90 это электромагнитная помеха, которая проявляется в тракте конкретного технического средства (ТС) как последовательность отдельных импульсов или переходных процессов. Микросекундная импульсная помеха (МИП) — импульсная помеха общей длительностью от 1 мкс до 1 мс. В соответствии с ГОСТ Р 51317.4.5-99 [1] причинами возникновения микросекундных помех являются разнообразные коммутационные процессы, происходящие в системах электроснабжения большой и малой мощности, а также различные электрические атмосферные явления. Согласно данному стандарту импульсные помехи могут проникать в порты электропитания кондуктивным (непосредственно по проводам) путем по следующим контурам: «провод–провод» (I), «провод–земля» (II) (рис. 1).

    МИП, возникающие на портах электропитания устройства, по схеме «провод–провод» (I) являются наиболее опасными ввиду большего значения энергии, которую несет в себе импульс помехи (испытательный импульс, подаваемый по схеме «провод–провод» (I) амплитудой 1 кВ, что соответствует степени жесткости 2, обладает энергией 25 Дж, а МИП, подаваемая по схеме «провод–земля» (II), 5 Дж). Поэтому энергия импульсной помехи, поступающая в электронное устройство по схеме «провод–земля» (II), имеет меньшее значение относительно схемы «провод–провод» (I) из-за различного импеданса данных цепей.

    Рис. 1. Пути проникновения кондуктивных помех

    В настоящих исследованиях в качестве МИП, поступающих в электронное устройство, взяты параметры МИП и форма испытательного импульса (рис. 2), регламентируемые [1].

    Рис. 2. Типовая форма испытательного импульса микросекундной помехи: длительность фронта импульса T1 = 1 мкс; длительность импульса T2 = 50 мкс (на уровне 50% от амплитуды); период повторения импульсов — 1 мин.; выходное сопротивление испытательного генератора — 10 Ом (схема «провод–земля»); выходное сопротивление испытательного генератора — 2 Ом (схема «провод–провод»)

    Современная промышленность выпускает специализированные приборы, называемые устройствами защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП), которые предназначены для защиты электронной аппаратуры от нежелательных воздействий импульсных помех.

    На данный момент существует ряд основных подходов к созданию устройств защиты от импульсных помех, а именно: УЗИП либо поглощают энергию, либо отводят ее в цепь защитного заземления, либо используется комбинация подходов, тем самым обеспечивая более высокий уровень стойкости ЭА.

    Как правило, процесс шунтирования импульса помехи на заземление реализуют при помощи различного рода нелинейных компонентов, основным принципом работы которых является уменьшение омического сопротивления при превышении приложенного напряжения выше уровня срабатывания (газоразрядники, варисторы, TVS-диоды, TVS-тиристоры).

    Наиболее распространенным и дешевым элементом защиты от импульсных помех такого типа являются металлооксидные варисторы (МОВ), имеющие резко выраженную нелинейную вольт-амперную характеристику, способные уменьшать собственное активное сопротивление при достижении напряжения срабатывания и, соответственно, шунтировать защищаемый объект.

    МОВ будет оставаться в высокоомном состоянии, позволяя энергии проходить по обычной схеме до тех пор, пока в линию не поступит напряжение, превышающее напряжение срабатывания МОВ. В результате чего резко увеличивается ток (с единиц миллиампер до сотен ампер), протекающий через варистор, тем самым защищая электронные компоненты устройства от перенапряжения. При этом напряжение, поступающее на оборудование, будет поддерживаться на приемлемом уровне до окончания воздействия помехи.

    МОВ часто комбинируют с плавкими вставками (FU), которые размещаются по пути подачи энергии в защищаемое оборудование (рис. 3), чтобы разорвать цепь в случае превышения токового уровня, который способен выдержать варистор. При этом от нагрева перегорит плавкая вставка, которая обычно находится рядом или прикреплена к МОВ. В результате электрическая цепь будет разомкнута и дальнейшее поступление энергии в защищаемое оборудование станет невозможным.

    Рис. 3. Типовая схема включения варистора

    Традиционной схемой защиты от импульсных помех, базирующейся на применении МОВ, является схема так называемого «варисторного треугольника» (рис. 4), которая нашла широкое применение в современных УЗИП.

    Рис. 4. Схема УЗИП на базе «варисторного треугольника»

    Однако такая схема обладает существенным недостатком, который встает барьером на пути всеобъемлющего ее применения в качестве устройства защиты от высоковольтных импульсных помех, поскольку данное решение является «одноразовым»: после срабатывания плавких вставок требуется вмешательство оператора для их замены. Кроме того, всем полупроводниковым компонентам присущи инерционные свойства. Имеет значение время «реакции», в течение которого защитный элемент изменяет свои электрические свойства для своевременной защиты электронного устройства. В тех же случаях, когда длительность импульса помехи мала по сравнению со временем «реакции» УЗИП, происходит беспрепятственное проникновение импульса помехи в защищаемое устройство.

    Кроме того, у варисторов существует предел максимально допустимой энергии, которую он может рассеять в виде тепла. Следует отметить тот факт, что большинство производителей устройств защиты указывают в документации на оборудование значение максимальной поглощаемой энергии помехи. Однако данный параметр не является точным, поскольку он показывает суммарную мощность всех варисторов, входящих в состав УЗИП, и его можно считать неадекватным показателем степени защиты устройства. Так как помеха, как правило, проникает по портам электропитания устройства по различным направлениям, есть вероятность, что в локальном месте электронной схемы проходящая энергия будет превосходить значение максимальной рассеиваемой энергии расположенного там варистора.

    Помимо варисторов, существуют другие виды полупроводниковых ограничителей, которые также обладают всеми вышеперечисленными недостатками, присущими полупроводниковым приборам. В таблице 1 проведено сравнение существующих видов ограничителей, применяемых в сфере защиты электронных устройств.
    Таблица 1.
    Сравнение элементов защиты от перенапряжений

    Элемент защитыПреимуществаНедостаткиИспользование
    ГазоразрядникВысокое значение допустимого тока 2,5–150 кА. Низкая емкость (не более 2 пФ). Высокое сопротивление изоляции (более 1 ГОм). Малый ток утечки (менее 10 нА).Относительно большое время срабатывания, связанное с длительностью ионизации газа. Зависимость напряжения ионизации газа от скорости нарастания напряжения на клеммах.В качестве первой ступени комбинированной защиты силовых цепей от атмосферных и коммутационных перенапряжений.
    ВаристорМалое время срабатывания (10–20 нс). Широкий диапазон рабочих токов и напряжений (3–20 кВ, 0,1 мА–90 кА).Ограниченный срок службы, напрямую зависящий от мощности и частоты повторения импульсов перенапряжения. Зависимость напряжения срабатывания от протекающего тока.Первая и вторая ступень комбинированной защиты. Защита силовых цепей и автомобильной электроники. Защита электронных компонентов устройств.
    TVS-диодНизкие уровни ограничения напряжения (единицы вольт). Широкий диапазон рабочих токов и напряжений. Высокое быстродействие (не менее 10-12 с). Малая собственная емкость.Низкое значение номинального импульсного тока (до 200 А). Относительно высокая стоимость.Для защиты компонентов на печатной плате в оконечной ступени системы комбинированной защиты.
    TVS-тиристорВысокое быстродействие (не менее 10-9 с). Большой управляющий ток (до 90 мА).Ограниченный диапазон рабочих напряжений (до 150 В). Защищаемое устройство шунтируется на заземление после прохождения импульса.

    Проведенные исследования выявили возможность создания нового принципа защиты от импульсных помех, основой которого является использование двухступенчатой защиты устройств преобразовательной техники, питающихся от промышленной сети. При этом в качестве входной цепи используется звено постоянного тока.

    На рис. 5 предоставлена упрощенная функциональная схема предлагаемого УЗИП. Такое устройство состоит из последовательно соединенных фильтра 1 (Ф1), выпрямительного моста, фильтра 2 (Ф2) и защищаемой нагрузки. Фильтр 1 предназначен для обеспечения паспортного режима работы диодов выпрямительного моста, а именно — для формирования необходимых значений dI

    /
    dt
    и
    dU
    /
    dt
    . Фильтр 2, состоящий из дросселя L3 и конденсаторов C4, C5 (причем конденсатор С4 неполярный, а C5 электролитический), подключен к выходу силового выпрямителя. Этот фильтр, кроме обеспечения требуемого коэффициента пульсации напряжения (L3,C5), является накопителем «быстрой» энергии импульсной помехи (L3C4).

    Рис. 5. Принципиальная схема УЗИП

    На рис. 6 представлена схема замещения «быстрого» L3C4-фильтра, где r1

    — внутреннее сопротивление испытательного генератора, имитирующего микросекундный импульс напряжения;
    Rn
    — сопротивление нагрузки. Такая цепь является звеном второго порядка, в котором при подаче внешнего импульсного воздействия на вход на выходе могут возникнуть колебательные процессы. В соответствии с теорией автоматического управления для такой цепи должен быть проведен анализ передаточной функции на отсутствие колебательных процессов.

    Рис. 6. Схема «быстрого» LC-фильтра

    Передаточная функция «быстрого» L3C4 — фильтра имеет вид:

    где ξ — коэффициент демпфирования; T1, T2

    постоянные времени звена;
    k
    — коэффициент передачи звена.

    Постоянные времени звена и коэффициенты передаточной функции вычисляются по следующим формулам:

    Критерием анализа устойчивости данного звена положено, что коэффициент демпфирования должен быть больше либо равным единице (ξ ≥ 1).

    На рис. 7 изображена модель УЗИП, работающего на нагрузку мощностью 600 Вт (при моделировании УЗИП его максимальная мощность принята 600 Вт). В данной модели электролитический конденсатор С5, помимо емкости, обладает также собственным сопротивлением и индуктивностью (реактивные параметры электролитического конденсатора приняты усредненными).

    Рис. 7. Модель УЗИП в пакете OrCAD

    В таблице 2 приведены параметры элементов схемы замещения УЗИП.
    Таблица 2.
    Параметры элементов схемы замещения УЗИП

    Обозначение элементаНазначениеНоминал
    V1Источник синусоидального напряженияU = 220 В, f = 50 Гц
    V2Генератор микросекундной импульсной помехи (МИП)UA = 1 кВ, T2 = 50 мкс
    D1, D2, D3, D4Диоды выпрямительного мостаидеальные
    D5Вспомогательный диод, предотвращающий попадание энергии сети в генератор микросекундной помехи
    D6Диод демпфирующей R6D6-цепи
    R1Резистор, имитирующий внутреннее сопротивление источника импульсной помехи) регламентирующий вид испытаний («провод-провод» по ГОСТ Р 51317.4.5-99)2 Ом
    r3Внутреннее сопротивление дросселя L30,1 Ом
    r4Внутреннее сопротивление неполярного конденсатора С40,01 Ом
    r5Внутреннее сопротивление электролитического конденсатора С50,02 Ом
    R6Резистор демпфирующей R6D6-цепи10 Ом
    RnАктивное сопротивление нагрузки100 Ом
    L4Эквивалентная последовательная индуктивность неполярного конденсатора С41 нГн
    L5Эквивалентная последовательная индуктивность электролитического конденсатора С5100 мкГн
    L3Индуктивность0,5 мГн
    C4Емкость неполярного конденсатора1,2 мкФ
    С5Емкость электролитического конденсатора200 мкФ

    Параметры элементов фильтра выбраны таким образом, чтобы выброс напряжения на нагрузке не превысил значения 500 В при положительной амплитуде МИП величиной 1 кВ (рис. при воздействии импульса помехи в момент времени, соответствующий максимальному мгновенному значению питающего синусоидального напряжения (в соответствии с п. 8.2 ГОСТ [1]).

    Рис. 8. Осциллограммы токов и напряжений при воздействии импульса амплитудой 1 кВ с фазовым сдвигом 90° относительно синусоидального напряжения

    Процессы, происходящие в «быстром» L3C4-фильтре, имеют следующую последовательность (рис. 9): ток дросселя в момент поступления импульса начинает возрастать по линейному закону, а переменная составляющая тока дросселя начинает протекать через конденсатор (C4); в момент окончания внешнего воздействия (окончания импульса помехи) ток через дроссель, а следовательно, и через конденсатор (C4), начинает спадать до исходного значения.

    Рис. 9. Диаграммы токов и напряжений в элементах УЗИП при воздействии МИП

    Электролитический конденсатор (С5), подключенный параллельно неполярному конденсатору (С4) из-за наличия эквивалентной последовательной индуктивности (lвн

    ) не действует в момент воздействия импульсной помехи.

    После окончания МИП энергия, накопленная в конденсаторе С4, передается в конденсатор С5, который со своей постоянной времени впоследствии разряжается на сопротивление нагрузки.

    Реле напряжения

    Реле напряжения, также называемые реле-прерывателями, производят размыкание электрических цепей при перепадах напряжения. После отключения питания реле через небольшие временные интервалы проверяет состояние напряжения, и при нормальных значениях возобновляет подачу тока.

    Некоторые модели оснащения регуляторами, позволяющие настраивать реле под разные приборы, устанавливая верхний и нижний предел перепадов для отключения, а также время последующей активации. Существуют модели реле-прерывателей как для монтирования в электрощиток, так и для отдельной установки в розетку.

    Рейтинг
    ( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Для любых предложений по сайту: [email protected]