Для чего нужен сетевой фильтр, как он работает, можно ли сделать своими руками

Сетевой фильтр – это прибор, который защищает электроаппаратуру от скачков напряжения, перегрузок по току, импульсных и высокочастотных помех. Поэтому его главная задача – принять переменный ток напряжением 220 В и частотой 50 Гц, пропустить его через себя, задержав помехи и выбросы, которые появляются в сети по разным причинам и имеют соответственно разное происхождение. В статье расскажем, что собой представляет сетевой фильтр: схема, принцип работы, как можно сделать своими руками.

Виды помех в электрической сети

Все электрические бытовые приборы включаются в розетку. В ней как раз и кроется угроза всему, что к ней подключается. Причина – неидеальная форма напряжения в сети, различные помехи, возмущения и наводки. Все это негативно сказывается на работе электрических компонентов бытовой техники.

Многогранность природы образования помех не всегда дает возможность определить точную причину, почему бытовой прибор перестал работать. Поэтому ниже несколько основных причин.

• Работа блоков питания или преобразователей из категории импульсных, которые в сети создают помехи.
• Нагрузки на питающую сеть, которые происходят неравномерно. Как пример, включение электродвигателей от стиральной машинки или насоса. Сюда же можно отнести включение микроволновки, сварочного трансформатора и прочего.
• Гроза, молнии которой в электрических сетях образуют импульсные скачки с высоким напряжением.
• Нагрузка в электрической сети происходит неравномерно. Это причина ее разбалансировки. Последствия – токи высокой гармоники, которые возникают между фазным и нейтральным проводами. Это приводит к искажению синусоиды по величине и форме.

Решить все проблемы одновременно можно. Для этого надо установить стабилизатор и фильтра помех. Место установки – на вводе электрической сети в дом. Но этот вариант – удовольствие не из дешевых. Плюс – такое оборудование громоздко. Альтернативой выступает сетевой фильтр – прибор недорогой, компактный с необходимым уровнем защиты.

Как устроен сетевой фильтр

Производители предлагают несколько разновидностей сетевых фильтров, которые друг от друга отличаются комплектацией. Чем шире комплектность прибора, тем эффективнее он защищает питающую сеть, тем выше его стоимость. Рассмотрим максимально укомплектованную модель и разберем, какие электрические компоненты в него входят.

Кнопка включения-отключения

У кнопки достаточно простой функционал. Она при включении подает питающее напряжение на розетки. Соответственно запитывает устройства, которые к розеткам подключены. Нередко в сетевых фильтрах встречаются кнопки с функцией предохранителя. Есть модели, в которых у каждой розетки своя кнопка включения.

Если рассматривать фильтры с точки зрения безопасности, то оптимально, если кнопки на них будут большими. Их обычно подключают сразу к двум проводникам: фазе и нулю. То есть при отключенной кнопки фаза никогда не будет на контактах розетки.

Предохранитель

Его задача – защита самого питающего контура от коротких замыканий, которые происходят в бытовой технике. Также он может срабатывать, если к розетке подключен прибор, мощность которого превышает паспортную мощность фильтра. Узнать, какую мощность может выдержать сетевой фильтр, а также максимальное значение тока можно на корпусе устройства.

Конструктивно предохранитель – это биметаллическая пластина, которая при нагревании выгибается и разрывает контакт. Нагревание происходит при прохождении по ней высокого напряжения и тока – известный из физики процесс. После разрыва контакта пластина постепенно остывает, принимает свое первоначальное положение и соединяет контакт. Но предварительно нужно отключить от розетки бытовой прибор, который спровоцировал отключение.

Варистор

Его задача – защита прибора от кратковременного скачка напряжения, оно же импульсного. Обычно происходит во время грозы или вызывается серьезными помехами. Варистор – это резистор переменного тока, он же полупроводник, у которого сопротивление быстро меняется, когда напряжение в сети доходит до определенного порогового значения.

Внимание! Чем выше пороговое значение, тем ниже сопротивление.

Получается так, что, когда по электрической цепи проходит импульсное напряжение высокого значения, переменный резистор шунтирует ее и включает предохранитель. Это приводит к тому, что варистор просто выходит из строя, в нем происходит короткое замыкание.

Конденсатор

Это проводник сигналов высокой частоты, поэтому его задача – защита от высокочастотных помех. Последние обычно возникают между фазным проводом и нулевым. В сетевых фильтрах бытового использования обычно устанавливают конденсаторы, рассчитанные на напряжение до 250 В и способные выдержать краткосрочные всплески до 2,5 кВ. Поэтому их емкость в пределах 0,1-1,0 мкФ.

Дроссель

Конструктивно - это катушка, обладающая уникальными свойствами. Рост частоты напряжения прямо пропорционально сопротивлению катушки. То есть дроссель никогда не может пропустить через себя высокочастотные помехи. Они просто в нем как бы увязают и преобразовываются в тепло. Чтобы высокая тепловая энергия не разрушила саму катушку, в ее конструкцию добавлен стержень, изготовленный из феррита. Последний – это нержавеющая сталь, высокопрочная и способная аккумулировать тепло в больших количествах, не разрушаясь.

Именно парное соединение дросселя и конденсатора решило проблему в борьбе с высокочастотными помехами. Пару используют в LC-фильтрах, которые являются очень эффективными и дешевыми. Суть работы пары такова:

• катушка не пропускает высокочастотные помехи за счет своего высокого индуктивного сопротивления;
• конденсатор, который, наоборот, хорошо проводит их, возвращает помехи обратно в сеть.

Самодельный сетевой фильтр

Сделать сетевой фильтр своими руками, зная компоненты с требуемыми значениями и схему их подключения, несложно. Самая простая схема, которая встречается в дешевых фильтрах, это розетки, кнопка включения и варистор.

Внимание! Чем больше емкость варистора, чем больше его размеры, тем больше значение импульса он может погасить.

Варистор можно поменять на более емкий, тем самым увеличив безопасность эксплуатации сетевого фильтра.

Итак, дешевый фильтр можно усовершенствовать, чтобы он справлялся со всеми помехами сети. Для этого в него нужно установить дроссель. Взять его можно в любом блоке питания, которым уже никто не пользуется. Дроссель выпаивается. В нем две обмотки: одна для фазы, вторая для нейтрали.

Если блока питания в наличии нет, тогда нужно найти ферритовое кольцо и обмотать его медной проволочкой с лаковым покрытием. Слой лака должен быть цельным без дефектов. Проволочки наматываются после намотки на кольцо изоленты.

Вместо медной голой проволоки можно использовать изолированную медную проволоку, вырезанную из электрического кабеля. Тогда использовать изоленту не надо. Сечение проводов – 0,2-1,0 мм². Количество витков – 8-20. Обмотки надо наматывать одновременно, полностью заполняя кольцо.

Иногда мастера не используют медную проволоку, как отдельный элемент схемы сетевого фильтра. На ферритовое кольцо наматывают сам сетевой провод, который входит в фильтр. То есть катушка становится промежуточным звеном. В этом случае лучше использовать кольцо большого размера для удобства проведения операции.

Что касается конденсаторов – лучше, если они будут керамическими или пленочными. Их тоже можно выпаять из блока питания. Идеальный вариант – если дроссель и конденсатор в блоке питания располагаются рядом и на одном плане. Тогда нужно просто вырезать кусок этого плато, не выпаивая элементы по отдельности. То есть в сетевой фильтр впаивается собранная уже конструкция пары.

Внимание! Вырезать плато надо аккуратно. Важно, чтобы металлические заусенцы не перемкнули металлические канавки – может произойти короткое замыкание.

В принципе, схема сетевого фильтра 220в проста. Здесь главное правильно соединить все элементы в одну электрическую цепь. При этом конденсаторы и дроссель должны составлять пару. То есть к каждому концу вывода провода из катушки должен быть подключен один конденсатор.

В сетях европейского типа к розеткам подключен провод заземления. В этом случае в самодельный сетевой нужно впаять три конденсатора: два в пару к катушке, один на заземляющий контур.

Советы по правильной эксплуатации сетевого фильтра

Есть определенные требования, невыполнение которых может привести к трагедии.

• Нельзя соединять последовательно два и более сетевых фильтров в одну электрическую цепь. Такое подключение может увеличить силу тока в заземляющем контуре.
• Нельзя подключать к фильтрам бытовые приборы, выдающие большой ток на пуске. Это кондиционеры, пылесосы, холодильники и прочее.
• Нельзя подключать фильтр к источникам бесперебойного питания. Это приведет к повреждению защитной схемы.

Коротко о главном

Сетевой фильтр – важный прибор, который спасет электроаппаратуру, когда в питающей сети скакнет напряжение, или будут действовать сильные помехи. Стоит фильтр недорого, но надо правильно выбрать его с учетом грамотной комплектации, в которую в обязательном порядке должны входить предохранитель, варистор, дроссель и конденсаторы. Именно такая комплектация является отличной защитой от всех видов помех.