Мрежови противосмутителни филтри - публичен документ
﻿ GENB004
На Йоргос Стелиос Фиданис, фак.номер: F59713,
Мрежови противосмутителни филтри.
* Мрежов филтър
Включени са входен и изходен индикатор на смущенията с LED. Инидикаторът не е необходим за работа на филтъра, но е удобен начин да се контролират смущенията. Използвани са свръх-ярки червени LED, които са много чувствителни . Те мъждукат от мрежовото напрежение и стават по-ярки при смущаващ сигнал. Кондензаторите да са с работно напрежение минимум 500 v.
Целият филтър е затворен в кутия за да няма достъп до мрежовото напрежение.
1. Противосмутителни филтри.
Предназначени са да намаляват проводниковите смущения, като се свързват по пътя на полезните сигнали. Наличието на строги ограничения за нивото на проводниковите смущения, създавани от електронните апаратури, прави в много случаи задължително ползването на противосмутителни филтри, което се оказва важен фактор за пазарния успех на дадено устройство. В зависимост от вида на веригите, в които се свързват, има две основни разновидности.
2. Мрежови филтри.
Използват се срещу разпространяващите се по електрическата мрежа смущения и се реализират само с кондензатори, само с бобини или като комбинация от двете. Първият тип са капацитивните филтри, които представляват проходен кондензатор във веригата на преминаване на смущенията. Противосмутителните филтри се използва за увеличаване на фактора на мощността (cos φ). Характеризират се с големи UR (между 450 и 4000 V) и възможност да пропускат значителни променливи токове (10 А и повече). Капацитетът им е с много широки граници (между 1 pF и 30000 µF), a производствените толеранси обикновено са между ±5 и ±20%. Кондензаторите с капацитет до няколко десетки nF обикновено са еднослойни керамични, а за по-големи капацитети се използват лентови.Към тази група са и кондензаторите за импулсни захранвания (SMPS Capacitors). Обикновено те са керамични, с капацитет между 15 nF и 100 µF и работно напрежение от 25 до 500 V. Независимо от малкия им ESR, за неговото по-нататъшно намаляване вместо един се свързват успоредно няколко кондензатора, което увеличава обема и теглото на захранването. За избягване на това AVX предлага серията SupraCap, при която вместо всеки извод на кондензатора е предвиден по един ред изводи. Резултатите са стойности на ESR около 4 mΩ и Ls около 0,3nH.
За реализирането на тези филтри се използват Мощни кондензатори (Power Capacitors). Tе се използват главно за противосмутителни филтри.
Кондензаторите представляват електронни елементи, които имат свойството да натрупват електрически заряд, наречено електрически капацитет. Заедно с резисторите те са най-често използуваните елементи в радиоелектронните схеми и устройства. Капацитетът на кондензаторите се измерва във фаради (F), а по-точно обикновено в подразделенията им, многократно по-малки - пикофаради (1 pF = 0,10 -12 F), нанофаради (1 nF = 10 -9 F) и микрофаради (1 MF = 10 -6 F). Най-малките използвани капацитети на кондензаторите са единици pF, а най-големите достигат няколко хиляди MF.
Отделните типове кондензатори се различават значително по външен вид - в зависимост от технологията на изработване, капацитета и максималното напрежение, до което може да бъде зареден даден кондензатор без опасност от пробив на изолацията между електродите. Това напрежение се измерва във волтове (символ V). По принцип колкото по-големи са капацитетът и пробивното напрежение, толкова по-големи са размерите на кондензатора. Това твърдение обаче е валидно само в рамките на определен тип кондензатори, изработени по еднаква технология.
Произвеждат се следните главни типове кондензатори.
1. Керамични, които се изработват по методите на праховата металургия - чрез наслояване на метален прах върху двете страни на керамична плочка с малки размери. Тези кондензатори имат малък капацитет (1-1000 pF), но задоволителни електрически параметри.
2. Феритни, които по външен вид са подобни на керамичните, но имат значително по-голям капацитет (1 -100 nF) при същите размери. Те обаче не са достатъчно точни и капацитетът им зависи силно от температурата на околната среда, ето защо не могат да се използват в схеми, чиито експлоатационни характеристики зависят силно от капацитета на кондензатора.
3. Монолитни - във форма на малък паралелепипед. Те имат незначителен капацитет (100 pF - 1 nF) и добри електрически параметри, обаче са относително скъпи.
4. Слюдени - близки по параметри до керамичните, но произвеждани в много по-широк обхват на капацитета (33 pF - 10 nF).
5. Лентови, чиято конструкция представлява две ленти от алуминиево фолио, разделени от изолационен слой, плътно навити и затворени в цилиндричен корпус. В зависимост от материала на изолационния слой тези кондензатори могат да бъдат хартиени (каквито вече не се използват в практиката), стирофлексни (с означение KSF), полиестерни (с означение KSE). Разновидност на последните са кондензаторите MKSE, в които двете ленти от алуминиево фолио са заменени с полиетиленово фолио, метализирано от двете страни. Благодарение на това те имат неколкократно по-малки размери при същите стойности на капацитета и пробивното напрежение. Лентовите кондензатори се произвеждат с най-широк обхват на капацитета - от 10 pF до 10 MF. В зависимост от нуждите изводите им могат да бъдат изведени осово или паралелно странично.
6. Електролитни, които се характеризират с относително големи стойности на капацитета при малки размери.
Електролитните кондензатори са лентови кондензатори, чийто изолационен слой е създаден в резултат на електролизни химични процеси.
При работа на схемата винаги трябва да се спазва означената на корпуса на кондензатора полярност, т.е. изводът с означение "+" (или без означение) трябва винаги да има по-високо напрежение, отколкото изводът с означение "-". Полярността на електролитните кондензатори се означава и на схемите. Електролитните кондензатори имат много по-големи толеранси на стойностите на капацитета (от -20 до +50%) и са чувствителни при експлоатация при ниски температури (под 0°С).
Номиналните стойности на капацитетите на кондензаторите са идентични на номиналните стойности на съпротивленията на резисторите. Цифровите означения, отпечатвани върху корпусите, също са идентични: напр. надписът 4n7 означава 4,7 nF,а 330 или ЗЗОp означава 330 pF.
Правилата за свързване на кондензаторите с цел получаване на други стойности на капацитета са обратни на тези за резисторите. Резултатният капацитет на последователно свързани кондензатори е сума от капацитетите им. При паралелно свързване се сумират реципрочните стойности на капацитетите.
Информация за изчисляване стойността на кондензаторите при паралелно и последователно свързване може да намерите тук.
3. Индуктивни филтри.
Индуктивните филтри съдържат само бобини и обикновено са с тороидална сърцевина. Действието им се основава на увеличаващото се с честотата индуктивно съпротивление, поради което се свързват последователно във веригата на сигнала (фазата на мрежата) със смущенията. Бобините са с индуктивност между 0,1 mH и няколко mH, а максималният им ток е между няколко десети от А и няколко десетки А. Той не трябва да се надхвърля, тъй като сърцевината се насища и бобината губи свойствата си на филтър. Особено голямо е приложението на синфазните бобини (също с феритна тороидална сърцевина), които са от две еднакви намотки във всеки от проводниците.
Индуктивни елементи - бобини, дросели и трансформатори
Индуктивните елементи са много разнородна група електронни елементи. Чрез тях в схемите се използва явлението възникване на електромагнитно поле около проводник, по който протича електрически ток.
Най-простите индуктивни елементи са бобините - те представляват намотки от навити върху някакъв корпус определен брой навивки от проводник с подходяща проводимост.
Тези елементи се характеризират с идуктивност - т.е. способност за натрупване на енергия във вид на електромагнитно поле, така както кондензаторите имат способност да натрупват електрически заряд - енергия във вид на електростатично поле. Индуктивността се измерва с единицата хенри (Н) и подразделенията - микрохенри (MН) и милихенри (mН).
Индуктивността на бобината е правопропорционална на квадрата на броя на навивките и зависи от размерите и формата, начина на навиване и др. Ако бобината е навита върху сърцевина от феромагнитен материал (кобалт, желязо, никел) или ферит (сплав, съдържаща частици от феромагнитен материал), индуктивността и може да бъде неколкокоатно (дори няколко хиляди пъти) увеличена. Този ефект е следствие от способността на посочените материали да концентрират електромагнитното поле и по този начин многократно да увеличават свързаната с това поле енергия.
Поради относително рядкото им използване и разнообразните изисквания индуктивните бобини не се произвеждат серийно. Във всеки отделен случай, включително и за любителски цели, те се изготвят във вид, подходящ за конкретното приложение. Тъй като индуктивността на бобините зависи от много фактори, в описанието на схемите се дават видът на сърцевината, броят на навивките, начинът на навиване и диаметърът на проводника.
Индуктивните бобини се използват във филтри и трептящи кръгове (резонансни контури) заедно с кондензатори, както и като датчици за електромагнитно поле. Друго важно приложение на бобините е разделянето на постоянния от променливия ток. При подобно приложение те се наричат най-често дросели.
Много важни индуктивни елементи са трансформаторите. Те се състоят от две или повече намотки, навити върху обща сърцевина.
Благодарение на това магнитното поле, възникнало в резултат на протичането на електрически ток през една от намотките, наричана първична, въздейства върху другата, наричана вторична, като индуктира в нея електродвижещо напрежение. Чрез трансформаторите е възможно понижаване или повишаване на променливо напрежение, като при това се осигурява галванично разделяне на двата токови контура. Следователно те са необходими в почти всички електронни схеми и устройства, захранвани от мрежата с напрежение 220 V, и представляват основен елемент на нискочестотните усилватели.
Мрежови противосмутителни филтри 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.