Síťový filtr s izolací od fázového vodiče

Už dávno jsem si všiml, že při zapnutí/vypnutí lednice v kuchyni se v reproduktorech stereo systému ozývalo nepříjemné cvakání. Problém byl vyřešen instalací kondenzátorů do zásuvek – tak začalo moje „přátelství“ se síťovými filtry. V dnešní době je elektrická síť 220 V silně znečištěna množstvím rušení a krátkodobých napěťových rázů, které pronikají ze sítě a znemožňují správnou funkci zařízení. Filtry se používají k potlačení rušení sítě. Levné filtry opravdu nejsou filtry a drahé (jako docela slušný „Pilot“ filtr) jsou příliš drahé, protože jich je většinou potřeba několik (mám jich doma asi osm, neustále zapnutých). Dobrou možností je tedy koupit levný filtr a předělat ho.

V zásadě lze k úpravám použít běžnou prodlužovačku, ale většinou v prodlužovačce není volné místo pro díly, které je do ní potřeba zasunout. V prodlužovačce s vypínačem je ale nějaké volné místo (taky užitečná věc).

Nedávno jsem potřeboval akutně takový filtr, tak jsem si v nejbližším kiosku koupil prodlužovačku a upravil. Celé to (včetně nákupu a focení) trvalo necelý půl den. Zde je hrdina našeho příběhu:

Taková zařízení ve skutečnosti nejsou síťovými filtry. Uvnitř je pouze varistor, který omezuje krátkodobé vysokonapěťové pulsy, které se někdy vyskytují v síti (trochu o варисторы viz Nízký zdroj energie). To je celá jeho filtrace. Některá zařízení (včetně toho mého) mají proudový spínač, který by se měl teoreticky otevřít, když teče velký proud (nikdy jsem nezkoušel, jak fungují). V tomto případě je na těle tlačítko, které je potřeba stisknout, aby se jistič znovu sepnul, pokud vypadl.

Rozebereme prodlužovací kabel a uvidíme, co je uvnitř:

Modrou fixou napsané číslo „14“ nic neznamená – tak to bylo původně. Poznáte z něj, že tuto věc nesestavili Číňané – jinak by tam byl hieroglyf! Vlevo je černá pojistka – proudový spínač Vpravo je další černá pojistka (k ní vede mnoho drátů) – spínač. Je mezi nimi varistor, který je ale špatně vidět. Na průsečíku zeleného a hnědého drátu je ten modrý kotouč dole. Červené vodiče jsou připájeny (zkontrolujte kvalitu pájení, může to být hnus!) na dlouhé kovové destičky, které jsou kontakty.

Nyní zabudujeme filtr dovnitř a je připraven. Zde jsou schémata toho, co bylo a co bude (přepínač s podsvícením není na schématech zobrazen):

V původním schématu: Sc je proudový spínač, V1 je varistor typu 471 (číslo kóduje maximální napětí a průměr určuje maximální energii potlačeného impulsu; průměr 6. 10 mm je tak akorát), nápis „Extension“ je přesně tím, čím jsou označeny právě tyto kontaktní desky.

V upravené verzi je přidán RLC filtr. Je pravda, že dobrý filtr udělat nejde – je tam málo místa a je potřeba na něj vybírat díly. To je přesně to, co Piloti dělají – nejprve navrhnou schéma a pak pro něj vyrobí trup. Přesto takový filtr, sestavený ze šrotu, funguje docela dobře.

Pojďme si projít prvky. Cívky L1 a L2 spolu s kondenzátory C1 a C2 tvoří LC filtr. Odpor cívek při vysokých frekvencích je vysoký, ale při nízkých frekvencích je nízký. Proto, aby se alespoň trochu potlačilo nízkofrekvenční rušení, jsou s cívkami zapojeny do série odpory R1, R2. Rezistor R3 vybíjí kondenzátory při odpojení od sítě, jinak mohou nabité kondenzátory způsobit vážný šok. Kondenzátor C2 je připojen na druhou stranu kontaktních desek, aby se vytvořila „rozložená“ kapacita, aby indukčnost a odpor desek nezhoršovaly filtraci. Ve skutečnosti v našem případě není rozdíl, kde je C2 zařazen, vůbec patrný, indukčnost a odpor kontaktních desek jsou příliš malé. Ale i tak je fajn, že jsme se o to postarali! A kromě toho je to na tom konci pouzdra, kde je volné místo, kam lze tento kondenzátor umístit.

Občas se vedou debaty o umístění rezistorů R1 a R2. Jak je zapnout – před varistorem, nebo po, jako já? Ve skutečnosti záleží na našem cíli. Na varistory, je třeba zařadit rezistory, pokud chceme zlepšit činnost varistoru při potlačení krátkodobých vysokonapěťových (až několik tisíc voltů) pulsů. Varistor tyto pulsy „prochází sám“, proud varistorem dosahuje stovek ampér a téměř celé napětí pulsu poklesne na odporu vodičů a kontaktů.

Odpor vodičů je poměrně malý (čím lepší síť, tím nižší odpor) a proud je velmi velký. Proto se při velkém proudu získá na varistoru poměrně velké napětí (obrázek vlevo). Pokud do proudové cesty dáte odpory R1 a R2, jejich odpor (dohromady 1. 2 Ohmy) je znatelně větší než odpor vodičů a proud bude mnohem menší (ale klidně sto nebo dva ampéry!). A protože je proud menší, je menší i napětí na varistoru (pravý obrázek).

Zdá se, že správná volba je mnohem lepší! Vlastně ne. Jde o to, že tyto impulsy jsou krátkodobé a většina zařízení si jich „nevšimne“ (nejsou v síti neobvyklé, všimli jste si jich?). K čemu je varistor? Jen pro případ. Člověk nikdy neví. Impuls nevyjde 100x, ale 101. přijde impuls větší a vypálí zdroj nebo něco jiného. Pokud tedy tento krátkodobý 3000 voltový puls není vždy patrný, je rozdíl, zda zbývá 300 voltů nebo 600 voltů? (Pozor! Vzal jsem náhodně čísla 300 a 600! Ve skutečnosti to vše velmi závisí na konkrétní síti a na konkrétním varistoru a na konkrétním pulzu! Ale princip je správný!)

Proč jsem zahrnul rezistory? po varistor? Abychom co nejvíce oddělili kondenzátory od varistoru. Kondenzátor zapojený paralelně k varistoru mu vůbec nepomáhá (někdy ruší, někdy ne). Navíc, když varistor omezuje nepřátelské pulsy, vzniká hromada vysokofrekvenčního rušení, jehož napětí sice není vysoké, ale kdo ho potřebuje? Zapojením rezistorů za varistor jsem minimalizoval průchod rušení na výstup filtru – vždyť jsem dostal dva stupně filtrace – varistor si poradí s vysokonapěťovým svinstvem a cívky s kondenzátory, kterým odpory opravdu pomáhají, zvládnou zbytek.

Závěr. Pokud máte velmi „špinavou“ síť, do které se často připojují svářečky, instalujte odpory na varistor. Pokud ne, vložte je po. Nabízí se otázka: proč nezařadit dva páry rezistorů – jeden před varistor. a ten druhý po varistoru? Z jednoho prostého důvodu – rezistory se zahřívají. Dva páry rezistorů zdvojnásobují ohřev. A pak se něco roztaví nebo dokonce vzplane! A instalace odporů s nízkým odporem (aby se méně zahřívaly) také není řešení, budou fungovat hůř.

Podívejme se tedy na podrobnosti

a zjistěte, kam je umístit (více podrobností níže):

Vše dobře sedí, s ničím se nezkratuje, lze pájet.

Kondenzátor C2 (je vpravo) musí mít dlouhé vodiče, jinak neumožní nasadit kontaktní desky (ačkoli dlouhé vodiče zhoršují činnost kondenzátoru). Nemusíte jej tedy instalovat – bude mnohem snazší dát vše zpět dohromady.

Když se vše složilo, nic nevypadalo jinak, ale náplň byla úplně jiná. Abychom zcela zablokovali cestu rušení, na napájecí kabel v blízkosti prodlužovacího kabelu nasadíme feritovou podložku (nejvhodnější je dělená se západkami):

(Toto je ferit na jiném drátu – ten, který jsem dal na tento prodlužovací kabel, je úplně stejný, jen jsem zapomněl vyfotit a pak to bylo příliš daleko)

Více o tomto. Na rozdíl od běžného přenosu energie, kdy proud protéká jedním vodičem do zátěže a druhým se vrací ke zdroji, může vysokofrekvenční (HF) rušení procházet dvěma vodiči najednou. Například při úderu blesku do blízkosti elektrických vodičů v nich vzniká proud, který protéká oběma vodiči do zařízení najednou a při průchodu přes kapacitu mezi tělem a zemí se uzavře do země.

Tito. Oba síťové vodiče jsou jako dva paralelní přímé vodiče (nebo jako anténa) pro rušení a zem je zpětný vodič. Uvnitř zařízení může vysokofrekvenční rušivý proud ovlivňovat různé obvody a rušit jejich činnost. Připojením feritového kroužku k napájecímu kabelu zvýšíme jeho (kabelu) indukčnost a tím i odpor při vysokých frekvencích. Proto se rušivý proud zmenší.

Konstrukce a detaily

Schéma je velmi nenáročné na detaily. Ale přesto je potřeba dodržovat některá pravidla. Vezměme to popořadě.

Varistor. Typ 471. Průměr 6…10 mm. To je optimální.

Rezistory R1, R2. Čím vyšší je jejich odpor, tím lepší je filtrace, ale větší zahřívání a větší ztráta napětí. Na druhou stranu, zahřívání a úbytek napětí jsou tím větší, čím větší je spotřebovaný proud (a výkon). Proto volíme odpor rezistorů v závislosti na celkové energii spotřebované všemi zařízeními, která budou připojena k filtru:

Pokud plánujete připojit výkonnější spotřebiče, možná budete muset rezistory úplně opustit. Na druhou stranu, proč vyrábět filtr na připojení žehličky?!

Použité rezistory jsou 5W. Můžete si vzít i dvouwattové, ale nestojí to za to – potřebují mít výkonovou rezervu pro případ, že by se náhle ukázal proud větší, než se očekávalo (nebo proklouzlo rušení, kde se uvolnila jeho energie).

Tlumivky L1 a L2. Jedná se o nejvíce „obtížně dostupné“ prvky. Ale na druhou stranu, protože rezistory spolupracují s nimi, požadavky na tlumivky se snižují. Požadavky jsou následující:

• Feritové jádro. Bezjádrová cívka má příliš nízkou indukčnost (pro skutečné rozměry) a ocelové jádro funguje špatně při vysokých frekvencích.
• Jádro není uzavřeno nebo má vzduchovou mezeru – jinak se jádro může nasytit a indukčnost se výrazně sníží.
• Maximální proud cívky (to je proud, při kterém se indukčnost začíná snižovat v důsledku nasycení jádra) není menší než proud zátěže.
• Indukčnost tlumivky není menší než 10 μH. Čím více, tím lépe (až 10 mH).
• Tlumivky nemají magnetickou vazbu.

Kondenzátory C1, C2. Pokud není možné nainstalovat C2, pak je docela možné omezit se na jeden kondenzátor. Protože jsou zapojeny paralelně, lze je považovat za jeden kondenzátor s kapacitou rovnou součtu kapacit C1 a C2. Požadavky na kondenzátor:

• Filmový kondenzátor, typ K73-17 nebo podobný (importované jsou menší velikosti).
• Kapacita není menší než 0,22 μF. Více než 1 μF také není potřeba.
• Napětí 630 voltů. Proč tolik? A to je rezerva, protože při rušení se napětí zvyšuje. A podle pravidel by napětí na kondenzátoru mělo být menší než maximální přípustné.

Rezistor R3. Jeho výkon je 0,5 W, i když vyzařuje 10x méně. Na tento odpor je aplikováno 220 voltů a musí mít poměrně velké geometrické rozměry (proto 0,5 W), aby takové napětí vydržel. Odpor od 510 kOhm do 1,5 MOhm.

To je vše. Můžete to použít a hodně štěstí v boji proti rušení!

Na žádost čtenářů jsem změřil, jak dobře filtr potlačuje rušení. Tohle se moc nepovedlo – těžko se mi doma generují vysokonapěťové pulsy a nedělal jsem to. Ale generátor produkoval vysokofrekvenční rušení (malá amplituda, ale jaký je v tom rozdíl?). Zde jsou dva testy. Nemusí být zcela přesné – míra potlačení může být mírně podhodnocena. Do filtru byla jako zátěž zařazena páječka.

První test je potlačení frekvence 30 kHz. Tato frekvence se často používá u pulzních napájecích zdrojů (například počítačových) a síť je touto frekvencí „ucpaná“. Zde jsou oscilogramy vstupního a výstupního napětí:

Modrá je vchod, červená je východ. Váhy jsou stejné. Potlačení je 8násobné, což je velmi dobré pro jednoduchý filtr, zvláště ten vyrobený ze šrotu.

Druhým testem je skutečně vysokofrekvenční rušení s frekvencí 200 kHz:

Zde je výstupní napětí 100krát větší než vstupní. Potlačení rušení je přibližně 350krát. Takže vysokofrekvenční rušení neprojde.

Nový!

Některé dobré kotouče se objevily v prodeji:

Jsou navinuty poměrně silným drátem na feritovém jádru ve tvaru činky. Na vnější straně je tepelně smrštitelná bužírka. Tyto cívky mají poměrně velkou indukčnost se slušným proudem (a několik velikostí – čím větší velikost, tím větší je součin indukčnosti a maximálního proudu). Díky takovým cívkám je výroba filtrů potěšením. Obvod je téměř stejný, nyní jsou cívky „výkonné“ a odpory v obvodu potlačení rušení nejsou potřeba:

V principu zůstalo vše při starém, ale kromě cívek se změnil i kondenzátor. Jedná se o specializovaný kondenzátor určený pro práci ve filtrech (ty se nacházejí v počítačích a UPS a napětí 280 V, pro které je kondenzátor navržen, je efektivní hodnota střídavého proudu (to je označeno znakem „280V ~“ na pouzdru. Totéž jako 220. To znamená, že nemusíte dělit to, jaké napětí lze vydělit napětím kondenzátoru na odmocnině napětí). Přesně 2 voltů a máme 280, slušnou rezervu.

Modrý je varistor, který byl v tomto „filtračním“ prodlužovacím kabelu; vedle jsou ty černé – cívky, ideálně by měly být umístěny tak, aby jejich osy byly kolmé, ale nejdřív jsem to vyfotil, pak jsem ohnul cívku (na fotce ta spodní), pak jsem všechno zkroutil a až pak jsem si vzpomněl, že jsem to fotil špatně! Byl jsem příliš líný to znovu rozebrat, omlouvám se! Žlutá je kondenzátor. Podle toho, co jsem viděl, jsou všechny žluté.

Rezistor, který vybíjí kondenzátor, zde není instalován – zařízení, které vybíjí kondenzátor, bude v tomto filtru neustále zahrnuto. A pokud tento filtr jednou v životě sundám, nezapomenu ho vybít. Byl jsem prostě příliš líný hledat a pájet rezistor, ale důrazně doporučuji, aby si všichni nenásledovali můj příklad a instalovali rezistor!

To je vše! Velmi jednoduché a velmi dobré!

Nedávno jsem pro pokusy potřeboval napětí 220 V s fázovou izolací. Prohrabal jsem svůj „noční stolek“ – žádné hotové řešení neexistovalo. Je tam hardware z TS-180. Je možné navinout transformátor 1:1. A chystal jsem se to udělat, když jsem narazil na záložní zdroje Back-UPS CS-500 (model BK500EI) povalující se nevyužité (pic.1). V měniči ale mají docela výkonné transformátory – proč nezkusit napětí na jednom snížit a na druhém zase zvednout? Požadovaného výsledku bude dosaženo.
obr. 1 Transformátory v měničích jsou provedeny celkem dobře – desky jsou na dvou místech svařeny, vinutí jsou vyplněna něčím podobným epoxidovému lepidlu, ale průhlednějším. Síťové vinutí je navinuto nahoře. Tloušťka izolace drátu je 0,5 mm. Vstupní vodiče (bílý a černý) provedou dvě otáčky feritovým kroužkem (pic.2).
Obr.2 Existují dvě sekundární vinutí (pic.3). Jeden z nich, silnoproudý, má odbočku ze středu a je navinutý drátem o průměru 1,6 mm (na izolaci). Jedná se o červené, černé a bílé špendlíky. Druhé sekundární vinutí je vyrobeno z drátu o průměru izolace 0,5 mm. Jeho terminály jsou hnědé a modré.
Obr
Při kontrole proudu naprázdno transformátorů se ukázalo, že se mírně liší. Jeden má proud asi 55 mA, druhý má 42 mA. Výstupní napětí se také lišila asi o 0,15-0,2 V. Nejprve se obvod sestavoval podle obrázek 4. Při přivedení 225 V na vstup bylo výstupní napětí 221 V. Při připojení zátěže (220 V/60 W žárovka) výstupní napětí klesne na 212 V. Při poklesu zátěže na 40 W stoupne na 215 V. Transformátory se při dlouhodobém provozu zahřejí na cca 50-60 stupňů. Celkově je vše docela dobré.
Obr. 4 Pak jsem se rozhodl ověřit, jak se takový měnič chová jako filtr harmonických síťových napětí a všech druhů odpadků v něm přítomných. Na vstupní a výstupní obvody byly připojeny odporové děliče R1R2 a R3R4 (pic.5), jehož signál byl přiveden na zvukovou kartu počítače a zpracován programem SpectraPLUS.
Obr. 5 Spektrální charakteristiky odebrané ve frekvenčním pásmu 10 Hz – 23 kHz jsou uvedeny na Obr obrázek 6. Od této chvíle v textu je horní graf (levý kanál) vstupní napětí sítě, dolní graf (pravý kanál) je výstupní napětí. „Klacek“ stojící v obou kanálech na frekvenci 17,7 kHz je vnitřní problém počítače, toto rušení je přítomno vždy, mění se pouze jeho úroveň. Vysoká úroveň a počet harmonických u síťového napětí je způsobena zkresleným tvarem sinusovky – vrcholy půlvln jsou odříznuty. Obecně je jasné, že mezi vstupními a výstupními signály není žádný zvláštní rozdíl ve frekvenční odezvě. To svědčí o dostatečné, v tomto případě až přílišné, širokopásmové šíři transformátorů v audio rozsahu. Vysokofrekvenční signály indukované na vodičích sítě s největší pravděpodobností také procházejí ze vstupu na výstup, ale ne transformací, ale kapacitní vazbou mezi primárním a sekundárním vinutím. Feritové kroužky na svorkách primárních vinutí s největší pravděpodobností začnou efektivně pracovat při frekvencích 5-10 MHz.
Obr. 6 Pokusil jsem se paralelně s nízkonapěťovými vinutími zařadit fóliové polypropylenové kondenzátory C1 a C2 o kapacitě 150 nF (pic.7) a posoudit jejich dopad.
Obr.7 Na spodním grafu obrázek 8 Některé změny jsou viditelné při frekvencích nad 10 kHz. To je ale příliš málo na to, aby se tomu dalo říkat „filtr“. Může potlačit vysoké frekvence, ale stále propustí všechny nízké frekvence.
Obr. 8 Do vysokonapěťových obvodů jsem nainstaloval standardní LC filtry počítačové sítě a do nízkonapěťových obvodů tlumivky L2 a L3 (pic.9 (odpory děličů zde a níže v zapojení nejsou znázorněny, ale jsou vždy na vstupu a výstupu obvodů)). Na spodním grafu obrázek 10 strmější roll-off se stal patrným při frekvencích nad 1,5 kHz.
Obr
Obr.10 Je ale také patrné mírné zvýšení harmonických úrovní na frekvencích od 650 Hz do 1550 Hz. Je možné, že je to způsobeno tokem silných proudů přes tlumivky L2 a L3, navinuté na feritových kroužcích odebraných z počítačových zdrojů (pic.11). Prsteny mají rozměr 27x14x11 a jsou natřeny žlutou barvou. Vinutí se skládá z 20 závitů smaltovaného drátu o průměru 1,5 mm.
Obr.11 Ale obecně byly charakteristiky obvodu uspokojivé, byl sestaven a úspěšně splnil svůj úkol. A nedávno jsem se rozhodl sestavit stejný oddělovací filtr, ale s důrazem na filtrování, a napájet přes něj starý CD přehrávač. Myslel jsem, že jelikož je PKD již zcela „hustý“, filtr do něj nebude moci zasahovat. Schéma prošlo mírnou úpravou (pic.12). Ukázalo se, že celý „důraz na filtrování“ spočíval v tom, že stačilo odstranit tlumivky navinuté na počítačových feritových kroužcích a na jejich místo umístit jeden standardní D-165U. Podle referenční knihy [1] je stejná tlumivka, ale bez písmene „U“, navinutá na železe ШЛМ25х25, má indukčnost 1,2 mH s magnetizačním proudem 18 A. Odpor vinutí je 0 Ohm. Kapacity kondenzátorů C0212 a C5 byly vybrány z velkého množství všech druhů MBG, K6-73, K11-73 a K16-77. Kondenzátor C1 spolu s L5 plní funkci filtrování rušení generovaného napájecím zdrojem zátěže. Polypropylenové kondenzátory C2 a C4 řady PPN jsou v obvodu ponechány, protože mají nízkou indukčnost a měly by dobře tlumit vysokofrekvenční rušení.
Obr.12 Vstupní a výstupní LC filtry (pic.13) byly použity stejné jako na obrázku na obrázek 9. Pokud oddělovací filtr pracuje v třívodičové síti, mohou být připojovací body kondenzátorů C1C3 a C8C10 připojeny k zemi (pro každý filtr samostatný vodič).
Obr.13 Je třeba říci, že kapacita kondenzátorů C5 a C6 na 30-40 μF je již dostatečná pro běžné filtrování, ale měl jsem v pouzdře několik extra nízkonapěťových kondenzátorů a prostor pro ně, což mi umožnilo nešetřit a získat frekvenční odezvu na výstupu znázorněném na Obr. obrázek 14. Rozdíl při použití 30 μF kondenzátorů je malý – asi 2-3 dB ve frekvenčním rozsahu od 500 Hz do 2 kHz (snímek obrazovky se bohužel neuložil).
Obr. 14 Všechna výše uvedená spektra byla pořízena s 60W žárovkou připojenou jako zátěž. Je vidět, že při frekvenci 550 Hz je harmonická potlačena téměř o 10 dB, při frekvencích od 1050 Hz do 5 kHz – přibližně o 20 dB. Vyšší frekvence jsou harmonické úrovně v síti tak malé, že je lze ignorovat. To ale neznamená, že tam filtr nefunguje. Nyní o frekvenční odezvě při připojení k filtru CD přehrávače „Vega-122S“. Jeho spotřeba je podle informací na zadním panelu 15 W. Napájecí zdroj transformátoru. Napětí produkované filtrem při připojení PKD je asi 214-216 voltů, v závislosti na provozním režimu. Protože tento test byl proveden v jiný den, podívejme se nejprve na stav sítě bez připojeného filtru a zátěže (pic.15). Některé rozdíly jsou viditelné ve srovnání s obrázek 14.
Obr.15 Dále na obrázek 16, graf se zobrazí s PCD připojeným přímo k síti v režimu „Přehrávání“. Navzdory tomu, že síť 220 V má nízký vnitřní odpor, je stále patrný mírný nárůst harmonických úrovní v oblasti 2-3 kHz. Odkud pocházejí, bude uvedeno níže.
Obr.16 Zapnuto obrázek 17 Při připojení PCD přes filtr se zobrazí snímek obrazovky.
17 Je vidět, že harmonické úrovně na grafu síťového napětí se přiblížily stavu sítě bez připojeného PKD (pic.15). Výskyt sudých harmonických ve výstupním napětí a zvýšení úrovně lichých harmonických je spojeno s provozem diodových usměrňovačů v napájecí jednotce PKD a zvýšením vnitřního odporu zdroje energie pro PKD. Ty samé, které se objevily na obrázek 16 harmonické jsou spojeny s okamžiky dobíjení elektrolytických kondenzátorů při otevírání a zavírání usměrňovacích diod. Některé harmonické na výstupu filtru lze snížit změnou kapacity kondenzátoru C9 (číslovaném obrázek 12), ale protože je připojen paralelně k vysokonapěťovému vinutí Tr2 a primárnímu vinutí zátěžového transformátoru, tvoří s nimi obvod a může vstupovat do rezonance při některých harmonických. Pokud kapacita kondenzátoru C9 překročí 5-10 μF, je možná rezonance i při základní frekvenci 50 Hz, což v důsledku toho způsobí silné zvýšení výstupního napětí. Proto při použití C9 s kapacitou větší než 0,1-0,2 μF a změně zatížení filtru může být nutné zkontrolovat výstupní napětí a provést úpravy, pokud je překročena norma. Abychom porozuměli procesům vyskytujícím se v napájení transformátoru a způsobujícím výskyt rušení, bylo sestaveno schéma zapojení obrázek 18. Použitý transformátor byl stejný jako u výše popsaných filtrů. Napětí na kondenzátoru C1 a podle toho i na zatěžovacím odporu Rload bylo asi 20 V (měřeno multimetrem BP-11A). Odpor Rload – 100 Ohm (rezistor značky PEV-10). Ukazuje se, že stejnosměrný proud, který jím protéká, je 200 mA. Rezistor R1 je snímač dobíjecího proudu kondenzátoru. Úbytek napětí z něj byl přiveden na zvukovou kartu počítače. Vstup karty je uzavřen na stejnosměrný proud, tzn. signál prochází kondenzátorem, takže pomalé procesy jsou zobrazeny s chybami a osy grafu jsou posunuty vzhledem k nule, ale v tomto případě to není kritické.
Rýže. 18 Po připojení zdroje do sítě a navázání napětí 1 V na kondenzátoru C20 procházejí impulsy proudovým snímačem R1, jehož tvar je znázorněn na Obr. obrázek 19. Vznikají při otevírání můstkových diod. Diody se začnou otevírat a procházet jimi proud teprve tehdy, když úroveň půlvlny vycházející z transformátoru Tr1 překročí o 1,5 V (přibližně) úroveň potenciálu přítomného na kondenzátoru C1. Kondenzátor se začne dobíjet a R1 začne protékat proud. Na obrázku je to přední (vlevo), plošší přední část pulzu. Strmý pokles proudového pulzu (vpravo) je způsoben tím, že se diody sepnuly ​​(a R1 neprotéká žádný proud) poté, co úroveň půlvlny, která prošla krajním bodem, byla menší než napětí akumulované kondenzátorem C1 plus 1,5 V (přibližně). Dále v čase, až do okamžiku, kdy znovu začne nabíjení, kondenzátor odevzdává akumulovanou energii zátěži. Zmíněných 1,5 V je úbytek napětí na dvou diodách umístěných v protilehlých ramenech můstku. Záleží především na značce diod a proudu, který jimi protéká. Proto píšu „přibližně“.
Obr.19 Takže dál obrázek 19 jsou viditelné pulzy s amplitudou asi 110 mV. To znamená, že R1 protéká proud 1,1 A Podle prvního Kirchhoffova pravidla jde 200 mA do zatěžovacího odporu Rload a 900 mA jde do dobíjení kondenzátoru. Na obrázek 20 poklesy napětí na R1 jsou zobrazeny při Rload = 300 Ohm. Zde je celkový proud cca 500 mA, tzn. Zatěžovací rezistor má 67 mA a kondenzátor 433 mA.
Obr.20 Uvedené příklady výpočtů platí v případě, kdy je mezi diodovým můstkem a filtračním (paměťovým) kondenzátorem obvod s odporem přesně 0,1 Ohm (např. tenké drátky). Pokud je tento odpor menší, pak se nabíjecí proud kondenzátoru zvýší. To znamená, že silné a poměrně krátké proudové impulsy přítomné ve všech obvodech až po kondenzátor C1 včetně (v sekundárním vinutí transformátoru, ve všech vodičích vedoucích k diodám, v samotných diodách) mají širokou škálu produktů zkreslení, které jsou aktualizovány při frekvenci 100 Hz. Tyto produkty jsou tím, co odlišuje spodní frekvenční odezvu od horní. obrázek 17. Také část úlomků přítomných v síti 220 V přechází ze sekundárního vinutí transformátoru přímo do kondenzátoru C1 v těch okamžicích, kdy jsou diody otevřené. Uvedu dvě spektra, pro která byly signály převzaty ze zatěžovacího rezistoru, tzn. vstup zvukové karty se jednoduše připojí ke svorkám Rload (pic.18). První spektrum, zapnuto obrázek 21 – zdroj je sestaven přesně podle schématu, bez jakýchkoliv úprav. Všechny propojovací vodiče jsou vyrobeny z vícežilového drátu z počítačových zdrojů o průměru mědi cca 1 mm a délce 50 až 150 mm. Zatěžovací odpor je připojen k C1. Za druhé, na obrázek 22 – stejný napájecí zdroj, ale vyrobený v souladu s určitými pravidly, tzn. s tlumiči as přídavnými tlumícími kondenzátory na vstupu a výstupu diodového můstku procházejí vodiče před a za můstkem feritovými kroužky (4 kroužky s 10 závity). Tyto vodiče mají maximální možný průměr (asi 2,5 mm) a minimální délku. Místo jednoho kondenzátoru C1 „ROE Elko rauh IIA DIN 41250“ s kapacitou 68000 μF 25 V je zde 10 levných čínských „Jamicon“ 6800 μF 25 V (zapojených paralelně s měděnými sběrnicemi 200x8x0,5 mm) a každý je 73 μF a 11Ka1 mi nF s co nejkratšími svody. Na samém konci kondenzátorové baterie je připojen zatěžovací odpor 10 ohmů. Proudové čidlo R100 je přítomno v obou obvodech, diodový můstek je PBL 1. A vypadá to, že byl zachycen jinými diodami – soudě podle obrázek 19, při vysokých proudech bude mít jedna půlvlna menší amplitudu. Možná její nahrazení „rychlými“ nebo „ultrarychlými“ jednoduchými diodami by přineslo lepší hodnoty. Ale přesto je výsledek ve druhé verzi, jak se říká, viditelný pouhým okem – dokonce i padesáti a stohertzové pulzace se snížily. Zvýšená celková úroveň rozvrhu na obrázek 21 naznačuje, že první verze měla širokopásmový šum, pravděpodobně spojený s kondenzátorem „ROE“. Přestože má ESR menší než 0,05 Ohm a kapacitu více než 50000 XNUMX μF (více zařízení nenaměří), je stále velmi staré a málo používané.
Obr
Obr.22 Pozor! Při konstrukci síťového filtru a zvláště při experimentování s ním byste měli být opatrní a dodržovat bezpečnostní opatření při práci s vysokým napětím! Literatura:
1. Sidorov I.N., Mukoseev V.V., Khristinin A.A. „Malé transformátory a tlumivky“, příručka, Moskva, „Rádio a komunikace“, 1985. Andrey Goltsov, r9o-11, Iskitim, léto 2014.

Seznam radioprvků

Tagy:

r9o-11 Zveřejněno: 24.08.2014 0

Odměna, kterou jsem nasbíral 0 5