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Comment les filtres réseau sont organisés et fonctionnent
Interférences de réseau à mesure qu'elles surviennent Dispositif de filtre réseau, le but de ses éléments. Caractéristiques des filtres réseau.
Théorie des questions
Le courant alternatif dans un réseau domestique est sinusoïdal. Cela signifie que les changements de tension et, par conséquent, de courant, se produisent le long d'une sinusoïde, c'est-à-dire le long d'un arc lisse qui oscille symétriquement autour de l'axe du temps. En une seconde, la tension dans la prise change sa valeur de +310 à -310 volts cinquante fois. Donc, en théorie, un réseau AC de 220 volts 50 hertz fonctionne.
Cependant, si nous regardons la forme d'onde de tension dans notre prise, nous verrons qu'elle est loin d'être idéale. Qu'est-ce qu'il y a une sinusoïde!? Pics continus, impulsions, distorsions de forme, changements d'amplitude, lancers et sauts - c'est ce que nous verrons. Tout cela gâche l'image et est capable de désactiver les appareils électroménagers. Ce dernier concerne tout d'abord les centres de musique, les téléviseurs, les alimentations pour radiotéléphones et autres appareils.
Il existe de nombreuses raisons à la distorsion de la sinusoïde de la tension secteur. Il s'agit notamment d'allumer et d'éteindre de puissants récepteurs électriques, des surtensions atmosphériques, des courts-circuits sur le côté haut d'une sous-station de transformation, ainsi que divers transitoires complexes.
D'un cours de mathématiques, on sait que toute fonction complexe peut être représentée sous la forme d'une série de Fourier trigonométrique convergente. Cela signifie que notre sinusoïde déformée est simplement la somme d'autres sinusoïdes très différentes, chacune ayant sa propre fréquence et amplitude. Et pour nous, pour le fonctionnement sûr et fiable de nos appareils électroménagers, nous devons laisser une seule sinusoïde - avec une amplitude de 310 volts et une fréquence de 50 hertz. Toutes les autres sinusoïdes ou, comme il est d'usage de le dire, les harmoniques dont nous avons besoin pour supprimer, décharger et ne pas passer au récepteur de puissance.
De plus, il existe également un type particulier d'interférence apériodique, qui ne peut être ni prédit ni décrit à l'aide de fonctions mathématiques. Ce sont des poussées d'impulsion - à très court terme, mais des augmentations importantes. Ils peuvent survenir absolument à tout moment et, bien sûr, ne bénéficient pas non plus aux appareils électroménagers. Par conséquent, le bruit impulsionnel doit également être supprimé.
Pour résoudre ces deux problèmes et sont utilisés parafoudres. Ils protègent les équipements contre les bruits de haute fréquence, de basse fréquence et d'impulsion dans le réseau. Mais comment fonctionnent-ils?
Parasurtenseur
Si la résistance des résistances ne dépend pas du type de courant qui les traverse, la réactance d'éléments de circuit tels que la capacité et l'inductance dépend directement de la fréquence du courant. Par exemple, la résistance d'une inductance augmente fortement pour les courants haute fréquence.
Cette propriété d'inductance est juste utilisée dans les parasurtenseurs pour supprimer le bruit haute fréquence - les ondes sinusoïdales avec de petites périodes. Il suffit de placer deux bobines en série avec la charge - au neutre et dans le conducteur de phase. L'inductance de chacun peut être d'environ 60-200 μH.
Les interférences à basse fréquence peuvent être supprimées par la résistance active des inducteurs ou par des résistances individuelles, qui sont également disposées en série avec la charge. La résistance de ces résistances ne doit pas être grande, sinon elles auront une chute de tension importante. Par conséquent, les résistances pour supprimer les interférences basse fréquence doivent avoir une résistance maximale de 1 ohm.
Cependant, les filtres qui portent le nom de code LC sont les plus efficaces contre les interférences du réseau. Ils ne sont pas limités à inducteurs, et comprennent un condensateur d'une capacité de 0,22 à 1,0 μF, connecté en parallèle avec la charge.La tension nominale du condensateur doit être choisie avec au moins deux marges par rapport à la tension du secteur afin de prendre en compte les différences de cette tension.
L'effet des filtres LC est directement lié à deux lois de commutation: une bobine L supprime les changements brusques de courant et un condensateur C amortit les fluctuations de tension à haute fréquence.
Mais nous avons toujours des interférences pulsées à court terme. Ils peuvent être traités à l'aide d'un élément semi-conducteur spécial ayant une caractéristique courant-tension non linéaire - une varistance. A basse tension, la varistance se comporte comme une résistance de très haute résistance et ne passe pratiquement pas de courant. Mais si la tension monte au niveau nominal de la varistance, alors sa résistance diminue fortement - elle passe une impulsion de courant à travers elle-même.
Ainsi, si la varistance est incluse dans la charge parallèle, elle "prendra le relais" des impulsions haute tension, shuntant la charge pendant la durée de son exposition. La tension nominale de la varistance doit être d'environ 470 volts.
Alors le filtre réseau pour un fonctionnement plus ou moins réussi doit contenir: deux inductances 60-200 μH connectées en série à la charge protégée, ainsi qu'une varistance de 470 volts et un condensateur 0,22 - 1,0 μF connectés en parallèle. Si nécessaire, des résistances peuvent être incluses dans le circuit pour supprimer les interférences basse fréquence de 1 Ohm maximum. Le courant nominal des éléments du circuit doit être sélectionné en fonction de la puissance de charge.
Pratique
La grande majorité des filtres réseau bon marché que nous connaissons dans la vie quotidienne, en fait, ne sont pas des filtres réseau. Ils ne contiennent qu'une varistance et un contact bimatallique pour une protection maximale du courant.
Mais ces filtres sont facilement affinés si bras avec un fer à souder et collectez tous les éléments énumérés nécessaires pour assembler le circuit LC.
La puissance de la plupart des parafoudres est faible. Cela est dû au fait que les inducteurs et autres éléments filtrants pour les charges lourdes seront trop encombrants et coûteux. Souvent, pour les récepteurs de puissance de haute puissance en général, seuls les filtres convertisseurs semi-conducteurs peuvent être utilisés. Et le prix de ces filtres sera beaucoup plus élevé, ainsi que la complexité de leur appareil.
Heureusement, les appareils électroménagers puissants n'ont pas besoin d'être protégés contre les interférences du réseau. Et le poêle, le fer et la bouilloire ne se soucient absolument pas de la qualité de l'électricité qu'ils reçoivent. Par conséquent, ils n'ont pas besoin de parasurtenseurs.
Et les ordinateurs, les téléviseurs et les centres de musique consomment très peu d'énergie, et un filtre de ligne séparé avec un courant nominal de quelques ampères suffit pour les protéger.
Alexander Molokov
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