01.04.21

[Домашняя]

В статье предлагается простой сетевой фильтр, который поможет значительно уменьшить вероятность повреждения бытовой радиоаппаратуры от высоковольтных импульсных помех в сети 220 В / 50 Гц. Предлагаемый фильтр питания, по уровню предоставляемой им защиты, в большинстве случаев, окажется значительно эффективнее, чем фильтры, встроенные в недорогие сетевые удлинители-разветвители промышленного изготовления. Около двадцати лет назад автор этой статьи стал свидетелем необычного природного явления. Тёмным зимним вечером на воздушной линии электропередачи напряжения 0,4 кВ, прямо на проводах, стали возникать из ниоткуда жёлто-белые шары размером примерно с баскетбольный мяч, с шипением эти шары со скоростью около 8 км/ч стали кататься в одном направлении по проводам как настоящие мячи, а дойдя до изоляторов, закреплённых на электрических столбах, взрывались салютом искр. При этом сами провода стреляли электрическими молниями длиною в несколько метров по ближайшим строениям. Когда через несколько минут я зашел в служебные помещения, то перед моими глазами предстала такая картина - из разветвительных коробок, выключателей освещения, розеток в направлении ближайших стен били молнии длиною до одного метра. В одну из таких розеток был включен телевизор, который продолжал безупречно работать, хотя в нескольких десятках сантиметров от стола с телевизором, в розетке, куда был вставлен его шнур, играла молниями с кирпичной стеной. Телевизор был ламповый «Рекорд-6». Все эти явления продолжались около десяти минут на линии элект­ропередачи протяжённостью около 300...500 метров. Хотя атакованы молниями были преимущественно деревянные строения, пожаров не возникло. Находящаяся поблизости электроподстанция 35 кВ/0,4 кВ задымилась, но электроснабжение не прерывалось. Увидеть ещё хотя бы раз такое явление и записать на видео такое необычное шоу мне пока не довелось. Современная радиоаппаратура с импульсными блоками питания гораздо, более чувствительна к различным аномальным явлениям в сети переменного тока 220 В, чем аппаратура с классическими понижающими трансформаторами. Наибольшую опасность представляют удары молнии во время грозы, которые иногда случаются неожиданно, когда гроза ещё вроде бы где-то далеко, или когда она уже вроде бы как полчаса назад закончилась. Для радиоаппаратуры опасны как прямые попадания молнии в трехфазную электросеть 0,4 кВ, так и попадания молнии в близкорасположенные объекты. Также для радиоаппаратуры опасны высоковольтные импульсы напряжения рукотворного характера, например, возникающие в моменты ком­мутации питания индуктивных нагрузок, подключенных к сети 220/380 В переменного тока: мощных электродвигателей, трансформаторов, мощных электромагнитов и т.п. Чтобы повысить надёжность работы вашего домашнего оборудования, можно изготовить несложный сетевой фильтр, принципиальная схема которого показана на рис.1.

Устройство предназначено для подключения к нему телевизоров, радиоприёмников, усилителей, компьютеров, компьютерной оргтехники и других аналогичных потребителей тока сети 220 В / 50 Гц. Если в вашем домашнем электрохозяйстве уже имеются какие-нибудь защитные фильтры, то можно включить несколько таких устройств последовательно, что увеличит степень защиты. Конструкция предназначена для подключения к обычным сетевым электророзеткам и не предназначена для установки в распределительные электрощитки. Напряжение сети переменного тока 220 В подаётся на вилку ХР1, ток проходит через плавкий предохранитель FU1 и поступает на двухзвенный LС фильтр, состоящий из двухобмоточного дросселя L1, двух одинаковых дросселей L2, L3 и помехоподавляющих конденсаторов C1 - C3. Также в устройстве остановлены три звена подавления высоковольтных импульсных помех. Первое звено выполнено на двух вакуумных разрядниках FV1, FV2 с напряжением срабатывания около 1000 В постоянного тока. Второе звено защиты реализовано на дисковом варисторе RU1 с классификационным напряжением около 620 В. Третье звено защиты реализовано на двух варисторах RU2, RU3 с классификационным напряжением 430 В. Эти же варисторы могут защитить подключенные к фильтру нагрузки в случае аварии в электросети, когда вместо напряжения 220 В в ваших розетках появится 380 В. После такого инцидента RU2, RU3, скорее всего, окажутся безнадёжно поврежденными с физическим разрушением корпуса, пожертвовав собою, например, ради спасения вашего гигантского современного телевизора. Включенный в диагональ выпрямительного моста VD1 - VD4 светодиод HL1 светит при наличии напряжения питания, кроме того, цепь R1, R2, VD1 - VD4, HL1 разряжает конденсаторы С1 - СЗ после отключения фильтра от сетевой розетки.

Конструкция и детали

Вид на монтаж элементов показан на рис.2.

Монтаж навесной, силовые линии выполнены многожильным монтажным проводом в ПВХ изоляции с сечением по меди 1 мм2. Резисторы можно применить типа МЛТ, РПМ, С2-23, С2-33. Конденсатор С1 керамический типа К15-5 или аналог на рабочее напряжение постоянного тока не ниже 3 кВ ёмкостью 2200 ПФ...0,01 мкФ. Конденсатор С2 типа К78-2 или аналог ёмкостью 0,033...0,1 мкФ на рабочее напряжение 1000 В постоянного тока. Конденсатор СЗ плёночный ёмкостью 0,1...0,22 мкФ на рабочее напряжение не ниже 250 В переменного тока или не ниже 630 В постоянного тока, вместо импортного подойдёт отечественный типа К73-17, К73-24. Двухобмоточный дроссель L1 намотан на ферритовом стержне 600НН диаметром 8 мм и длиной 70 мм, каждая обмотка содержит по 12 витков самодельного литцендрата 10x0,27 мм из обмоточного провода. Литцендрат применён для удобства намотки. Ферритовый стержень перед укладкой обмоток обматывают несколькими слоями офисной бумаги, которую затем пропитывают цапонлаком. Готовый дроссель пропитывают лаком ХВ-784 или аналогичным. Для дросселей L2, L3 используются броневые сердечники 536 из низкочастотного феррита. Каждый дроссель содержит по 30 витков такого же провода, что и L1. Намотка на каркасах виток к витку, после каждого слоя обмотки прокладывают слой изоляции из лакоткани, слюды или тонкой бумаги. Обмотки должны быть надёжно изолированы от ферритового сердечника, а сами сердечники должны быть изолированы от любых других токоведущих частей конструкции. Вакуумные разрядники FV1, FV2 взяты с плат кинескопа от импортных телевизоров или мониторов. Вместо двух таких разрядников можно установить один более мощный, например, фирмы Epcos на напряжение 800... 1200 В. Нельзя соединять последовательно несколько низковольтных разрядников. При отсутствии подходящих разрядников на их место можно установить один дисковый варистор на классификационное напряжение 910 В, например, FNR-20K911. Варистор MYG20-621 в этой конструкции можно заменить на FNR-20K621, FNR-20K681. Вместо варисторов MYG20-431 можно применить FNR-20K431, FNR-20K471. Светодиод L-1503GD зелёного цвета свечения, диаметр линзы 5 мм, можно заменить АЛ307, КИПД40. Вместо диодов 1 N4148 подойдут КД510, КД521, КД522, КД209. Диоды и резисторы установлены на монтажной плате со стороны соединений. Светодиод установлен на передней панели устройства. Держатель предохранителя ДВП-7, предназначен для плавких предохранителей с длиной корпуса 30 мм. Более рас­пространённые плавкие предохранители с длиной стеклянного или керамического корпуса 20 мм для работы в этом устройстве непригодны. Держатель предохранителя установлен на передней панели устройства, на ней же размещена типовая сетевая розетка XS1 без внешнего защитного корпуса. При токе подключенной нагрузки 10 А на всех элементах конструкции, включая 2 м соединительного провода с вилкой ХР1, теряется около 4 Вт мощности, что немного. Корпус для этого фильтра должен быть изготовлен из невозгораемого материала. Автор применил готовую латунную коробку размерами 130x104x48x0,6 мм, (см. фото в начале статьи). В корпусе не должно быть вентиляционных отверстий. Монтажная плата устанавливается в этот корпус на металлических втулках. В месте расположения монтажной платы внутрь коробки вклеивают П-образный изолятор из плотного электрокартона, пропитанного цапонлаком. Для приклеивания можно применить лак ХВ-784. Безошибочно изготовленное устройство начинает работать сразу и не требует налаживания. Эта конструкция представляет собой лишь дополнительное звено защиты от аномальных напряжений и импульсных помех. Поэтому её наличие в цепи электропитания не отме­няет желательности наличия узлов защиты внутри конечных потребителей тока, например, в компьютерном БП, телефонной «зарядке», и во входном распределительном щитке. В то же время, в реальности, из-за экономии или разгильдяйства, часто отсутствует и первое, и второе, а тот хиленький варистор, что установлен в вашем красивом сетевом удлинителе-разветвителе за 5...10 USD, ничего кроме успокоения совести изготовителя не даёт.

Электрик №10 2015г. стр. 56