kategorije: Zanimljive električne vijesti, Električni pregledi, Kako to djeluje
Broj pregledavanja: 103287
Komentari na članak: 13
Kako su uređeni i rade mrežni filtri
Smetanje mreže kako nastaju. Mrežni filterski uređaj, svrha njegovih elemenata. Značajke mrežnih filtera.
Teorija pitanja
Naizmjenična struja u kućanskoj mreži je sinusoidna. To znači da se promjene napona, a time i struje, događaju duž sinusoida, to jest duž glatkog luka koji simetrično oscilira oko vremenske osi. U jednoj sekundi napon u utičnici mijenja vrijednost s +310 na -310 volti pedeset puta. Dakle, u teoriji, djeluje izmjenična mreža od 220 volti 50 hertza.
Međutim, ako pogledamo oblik naponskog vala u našoj utičnici, vidjet ćemo da je daleko od idealnog. Što je tu sinusoid !? Neprekidni vrhovi, impulsi, izobličenja oblika, promjene amplitude, bacanja i skokovi - to ćemo vidjeti. Sve to vrlo pokvari sliku i može onemogućiti kućanske uređaje. Potonje se prije svega odnosi na glazbene centre, televizore, napajanja za radiotelefone i druge uređaje.
Postoji mnogo razloga za izobličenje sinusoida mrežnog napona. To uključuje uključivanje i isključivanje moćnih električnih prijemnika, atmosferskih prenapona, kratkih spojeva na visokoj strani transformatorske stanice, kao i raznih složenih prolaznih uređaja.
Iz kolegija matematike poznato je da se svaka složena funkcija može prikazati u obliku konvergirajućeg trigonometrijskog Fourierovog niza. To znači da je naš iskrivljeni sinusoid jednostavno zbroj drugih, vrlo različitih sinusoida, od kojih svaki ima svoju frekvenciju i amplitudu. A za nas, za siguran i pouzdan rad naših kućanskih aparata, moramo ostaviti samo jedan sinusoid - s amplitudom od 310 volti i frekvencijom od 50 hertza. Svi ostali sinusoidi ili, kao što je uobičajeno reći, harmonika koje trebamo potisnuti, isprazniti, a ne prenijeti na prijemnik napajanja.
Osim toga, postoji i posebna vrsta aperiodnih interferencija koje se ne mogu predvidjeti ili opisati pomoću matematičkih funkcija. To su impulsni naleti - vrlo kratkoročni, ali značajni porasti. Mogu se pojaviti apsolutno u bilo kojem trenutku i, naravno, također nemaju koristi od kućanskih aparata. Stoga se mora potisnuti i impulsni šum.
Za rješavanje ova dva problema i koriste se zaštitnici od prenapona, Oni štite opremu od visoke frekvencije, niske frekvencije i impulsne buke u mreži. Ali kako oni rade?
Zaštita od prenapona
Ako otpor otpornika ne ovisi o vrsti struje koja prolazi kroz njih, tada je reaktancija takvih elemenata kruga poput kapacitivnosti i induktivnosti izravno ovisna o frekvenciji struje. Primjerice, otpor induktora naglo raste na struji visoke frekvencije.
Ovo svojstvo induktivnosti upravo se koristi u prenaponskim zaštitima za suzbijanje visokofrekventnih buka - sinusnih valova s malim razdobljima. Dovoljno je postaviti dva svitka u nizu s opterećenjem - u neutralnom i faznom vodiču. Induktivnost svakog može biti približno 60-200 μH.
Smetnje na niskim frekvencijama mogu se suzbiti aktivnim otporom induktora ili pojedinačnim otpornicima, koji su također raspoređeni serijski s opterećenjem. Otpor takvih otpornika ne bi trebao biti velik, inače će imati značajan pad napona. Stoga otpornici za suzbijanje smetnji niske frekvencije moraju imati maksimalni otpor 1 ohm.
Međutim, filtri koji nose kodno ime LC najučinkovitiji su protiv mrežnih smetnji. Oni nisu ograničeni na induktori, a uključuju kondenzator kapaciteta 0,22 - 1,0 µF, spojen paralelno s opterećenjem.Nazivni napon kondenzatora mora se odabrati s najmanje dva margina u odnosu na mrežni napon kako bi se uzele u obzir razlike u ovom naponu.
Učinak LC filtera izravno je povezan s dva zakona uključivanja: zavojnica L suzbija nagle promjene struje, a kondenzator C smanjuje fluktuacije napona visoke frekvencije.
Ali još uvijek imamo pulsirajuće kratkotrajne smetnje. Njima se može baviti pomoću posebnog poluvodičkog elementa koji ima nelinearnu karakteristiku napona struje - varistor. Na niskom naponu, varistor se ponaša poput otpornika vrlo velikog otpora i praktički ne prolazi struju. Ali ako napon poraste na nominalnu razinu za varistor, tada se njegov otpor naglo smanjuje - on propušta strujni impuls kroz sebe.
Dakle, ako je varistor uključen u paralelno opterećenje, tada će "preuzeti" visokonaponske impulse, ranžirajući opterećenje tijekom trajanja njihove izloženosti. Nazivni napon varistora trebao bi biti oko 470 volti.
Dakle, linijski filter za manje ili više uspješan rad mora sadržavati: dva induktora 60-200 µH serijski spojena na zaštićeno opterećenje, kao i varitoror 470 volta i paralelno spojen kondenzator od 0,22 do 1,0 µF, Ako je potrebno, u krug se mogu uključiti otpornici za suzbijanje smetnji niske frekvencije maksimalno 1 Ohm. Trenutna vrijednost elemenata kruga mora biti odabrana ovisno o snazi opterećenja.
praksa
Velika većina jeftinih mrežnih filtera, kakve poznajemo u svakodnevnom životu, u stvari nisu mrežni filtri, Sadrže samo varistor i bimatalni kontakt za maksimalnu zaštitu struje.
Ali takvi se filteri lako rafiniraju ako ruku s lemilicom i prikupite sve potrebne popise stavki za sastavljanje LC kruga.
Snaga većine zaštitnika od prenapona je mala. To je zbog činjenice da će induktori i drugi elementi filtra za velika opterećenja biti previše glomazni i skupi. Za prijamnike velike snage općenito se mogu koristiti samo filtri koji su poluvodički pretvarači. I cijena takvih filtera bit će mnogo veća, kao i složenost njihovog uređaja.
Srećom, snažni kućanski električni uređaji ne moraju biti zaštićeni od smetnji na mreži. I peć, i glačalo i kuhalo apsolutno ne brinu o kvaliteti električne energije koju dobivaju. Stoga im ne trebaju zaštitnici od prenapona.
A računala, televizori i glazbeni centri troše vrlo malo energije, a zasebni linijski filter s nazivnom strujom od samo nekoliko ampera dovoljan je da ih zaštiti.
Aleksandar Molokov
Pogledajte također na elektrohomepro.com
: