Самодельный сетевой фильтр из доступных деталей. Как сделать сетевой фильтр своими руками

Сетевые фильтры стали неотъемлемым обязательным аксессуаром оргтехники и некоторой бытовой техники и приборов. Вообще сетевой фильтр , прежде всего, должен представлять собой устройство, которое призвано защищать цепи питания компьютеров, периферии и другой электронной аппаратуры от ВЧ и импульсных помех, скачков напряжения, возникающих в результате коммутации и работы промышленного оборудования. Это основные задачи устройств, носящих название сетевой фильтр. Как бы он ни выглядел, в какой бы корпус его ни запихал производитель, какой бы прочей эргономичности не придумали, главное, чтобы все это внешнее изящество не затмило основных задач. А сегодня можно наблюдать, к сожалению, совершенно иную картину. Производители подобных устройств не задумываются об их функциях, берут простейшую электрическую схему сетевого фильтра , состоящую из двух дросселей и двух конденсаторов, суммарная стоимость которых копейки и камуфлирует это под красивый дизайн. Для примера:

Причем стоимость такого аксессуара под названием сетевой фильтр немаленькая. В итоге, мы покупаем обычный сетевой удлинитель в красивой обертке. При всем этом показатель цены, что якобы, чем дороже, тем лучше и качественней, в данной ситуации значения не имеет. Этим введением мы хотим показать и раскрыть суть вопроса о сетевых фильтрах. Отчасти это ещё и ответ на комментарий уважаемого радиолюбителя в публикации простейшей схемы сетевого фильтра . Конечно, мы согласны, что начинка очень даже влияет на стоимость. Но всё дело в нерадивых производителях сетевых фильтров, которые не хотят «заморачиваться» над их содержимым, не пытаются разрабатывать принципиально новые электрические схемы для улучшения эффективности. Поэтому многие опытные радиолюбители для ежедневных нужд проектируют схемы сетевых фильтров сами. И качество получается на высоте, и надёжность, и собираются в основном из подручных радиокомпонентов, что сводит затраты к минимуму, и приобретается дополнительный радиотехнический опыт. Также стоит заметить, что в большинстве случаев схемы сетевых фильтров входят в состав более сложных схем сетевых стабилизаторов напряжения , о которых мы неоднократно упоминали на страницах радиолюбительского сайта .

Сегодня мы опубликуем несколько электрических схем и их описаний, по которым вам не составит особого труда изготовить сетевой фильтр своими руками, по функциональности и характеристикам превосходящий покупной. На рисунке ниже приведена электрическая схема сетевого фильтра , предназначенного для защиты питаемого устройства от внешних помех (за это отвечает цепочка C3C4C5C7L1) и импульсных выбросов сети (варистор R5 с характеристическим напряжением 275 вольт). Приведенная схема также защищает сеть от помех, создаваемых питаемым устройством.

Дроссель L1 имеет индуктивность магнитосвязанных встречно включенных электрически изолированных половинок 5,6 мГн. Светодиод D4 светится в рабочем состоянии, а D2 – только при перегорании плавкого предохранителя F1. По сути, схема этого сетевого фильтра является модернизированным вариантом простейшей электрической схемы устройства.

Собранный по следующей схеме универсальный фильтр не пропускает высокочастотные сетевые помехи как в питающий прибор, так и обратно в электрическую сеть.

В фильтре используются конденсаторы С1…С4, С9…С12 - КПБ - 0,022 мкФ - 500 вольт, С5…С8, С13, С14 - КТП-3 - 0,015 мкФ - 500 вольт (керамические, красного цвета, с резьбой М8 - 0,75). Неоновая лампочка VL1 служит обычным индикатором работы. Дроссели Др1 и Др1′ намотаны обычным двойным сетевым проводом в изоляции на семи, сложенных вместе плоских ферритовых стержнях для магнитной антенны. Общее сечение магнитопровода 4,2 см2. Стержни плотно уложены друг на друга и обмотаны тремя слоями лакоткани. Поверх нее намотана обмотка, содержащая 7 витков провода. Получившийся элемент больше похож на проходной трансформатор, чем на дроссель. Дроссели Др2, Др2′ (на керамических стержнях диаметром 12 мм и длиной 115 мм до полного заполнения), Др3 и Др3′ (бескаркасные, содержат по 9 витков, намотаны с шагом для уменьшения межвитковой емкости и лучшей защиты от самых высокочастотных наводок на оправке диаметром 10 мм и длиной 41 мм) намотаны проводом ПЭВ-2 диаметром 1,5 мм. Максимальный ток для дросселей равен: Imax=d2 * плотность тока(4…6) / 1,28 = 1,52*4,5/1,28=7,91 ампер. Отсюда мощность равна P=220*7,91=1740 ватт. Конструктивно, что показано ниже на рисунке, сетевой фильтр собран в трех экранированных секциях, которые помещаются в металлический корпус 190х190х70 мм. Дроссели, находящиеся в соседних секциях, соединяются через проходные конденсаторы, установленные на вертикальных перегородках. Крепятся дроссели с помощью стоек из оргстекла толщиной 10 мм, в которых просверливают отверстия нужного диаметра.

Итак, с этим универсальным фильтром все, надеемся, понятно. Защита включает в себя и НЧ, и СЧ, и, наконец, ВЧ фильтрацию.

Первая примитивная схема – Pilot L с максимальным током до 10 ампер.

Вторая схема более эффективная, от этого и соответствующее название сетевого фильтра производителем – Pilot Pro, максимальный ток которого также 10 ампер; но по существу тоже примитивная.

На последнем рисунке изображена электрическая схема фильтра APC E25-GR. Она идентична схеме Pilot Pro. Главное отличие в том, что вместо конденсатора 1 мкФ x 250 В установлен конденсатор 0,33 мкФ x 275 В и в качестве сердечника у катушек вместо воздуха используется ферритовый стержень. У каждой катушки свой. Оси катушек расположены под углом 90 градусов.

Также стоит сказать, что непосредственно в схемах самих блоков питания компьютера есть, хоть и примитивные, но все-таки сетевые фильтры , схемы которых как раз и копируют большинство нерадивых производителей.

Итак, кроме рассмотренной нами ранее универсальной (а пока только она, как вы, наверно, поняли, заслуживала внимания) мы вплотную подошли к эксклюзивной схеме сетевого фильтра. Функциональную схему работы устройства можно отразить на следующих диаграммах. Т.е. на них показано прохождение переменного тока через функциональные узлы и блоки фильтра, сглаживание посторонних разнородных помех и выделение на выход «чистого» напряжения.

Более детально это можно представить так:

Для реализации поставленных задач отлично справляются сетевые фильтры, собранные по схемам ниже:

Последний рассчитан для питания не только аналоговых приборов, но и цифровой техники.

В схемах можно применять варисторы типа CNR14D221 (S14K140) 220В, 60 Дж или JVR-14N221K (S14K140) 220В или FNR-14K221 220В, 40 Дж. В качестве катушек-дросселей можно применить вот такие уже готовые –

А вообще, если вы приобрели или собрали сетевой фильтр своими руками , проверить его эффективность можно, подключив к одной розетке, например, системный блок и радиоприёмник. Но до этого стоит проверить их «совместимость» без фильтра. Если при применении сетевого фильтра уровень помех, доносящихся из динамика радиоприемника, становится заметно меньше или вообще пропадает, то устройство выполняет свои непосредственные задачи. И напоследок. Если вы все-таки покупаете готовый сетевой фильтр, то обращайте внимание на устройства, прошедшие испытания по ГОСТ Р 53362-2009, который заменяет предыдущий ГОСТ Р 50745-99.

В магазине отсутствует электрический удлинитель требуемой длины? Мы расскажем, как сделать сетевой фильтр (удлинитель) своими руками. Так же данная статья пригодится тем, у кого уже есть сетевой удлинитель, но вилка или розеточная колодка пришли в негодность и требуют замены.
Материалы и инструменты для изготовления сетевого удлинителя
вилка
розеточная колодка с любым количеством гнёзд, подключаются все одинаково
провод трёхжильный. Если Вы не будете подключать заземление или у вас в розетках не предусмотрено заземление, то берем двухжильный провод
отвертки, крестообразная и плоская
нож
Делаем сетевой удлинитель
1. Зачищаем провод с обеих сторон.
2. Разбираем вилку. Прикручиваем к вилке жилы одной стороны провода на два боковых контакта в любом порядке.
Третий провод заземления прикручиваем на средний контакт. Запомните цвет жилы, которую вы прикручиваете на заземление (обычно берут желтую, зелёную, чёрную). Эту же жилу на другом конце провода нужно прикрутить к заземляющему контакту на розеточной колодке. Если у вас будет электрический удлинитель без заземления, то соответствующий контакт оставляем пустым.
3. Разбираем розеточную колодку. Берем другой конец провода и прикручиваем две основных жилы (фаза и ноль) к контактам в любой последовательности, а жилу заземления - как в пункте 2.
Собирая розеточную колодку, следим, чтобы пластинки, на которые подключены жилы, не соприкасались.

В некоторых случаях только самодельный фильтр может спасти положение, сэкономить время и деньги и одновременно улучшить настроение, убрав помехи с экрана телевизора, или приручить, наконец, компьютерную мышку, не желающую передвигаться по экрану монитора из-за помех от сверхмощного блока питания.

Первую кратковременную арию промышленной сети я услышал в детстве, вставив в розетку на 127 вольт абонентский громкоговоритель. Радио с частотой в 50 Гц отпело быстро, извергнув запах трансформаторного масла. Этот опыт я никому не советую повторить. Лучше найдите карманный или переносной приёмник с диапазоном длинных и средних волн и встроенной магнитной антенной. Настройтесь на любую радиостанцию и поднесите приёмник к включённой энергосберегающейили светодиодной лампе, прислоните к выключенному, но оставленному в дежурном режиме телевизору, к вставленному с сеть блоку питания выключенного компьютера, к зарядке мобильного телефона и, наконец, просто к сетевым проводам. Вместо радиопередачи услышите шум, треск, свист, рокот, урчание.Теперь промышленная сеть благодаря современным источникам питания потребителей энергии превратилась в источник помех, а сами сетевые провода в передающие антенны этих помех.

Все современные сетевые блоки питания электронных устройств изменились. Теперь редкость отыскать громоздкий понижающий трансформатор, включающий в себя килограммы меди и железа. Компьютерный блок питания сегодня уменьшается на ладони. Такое стало возможно благодаря применению импульсных блоков питания, которые преобразуют напряжение из переменного в постоянное стабилизированное. Составная часть новыхисточников питания представляет собой генераторы импульсов с частотами от 40 кГц до 1 МГц и более. Спектр импульсного сигнала богат высшими гармониками, они то и мешают нормальной работе приёмника, забивая диапазон помехами. Таким образом,экономия энергопотребления, металла, уменьшение веса и габаритов негативно сказывается на показателях сети и она помимо основного синусоидального сигнала с частотой 50 Гц, содержит ещё массу других ненужных сигналов, мешающих работе других устройств.

Первое, что я сделал, когда на экране телевизора появлялись помехи в момент, когда сын в соседней комнате работал на мощном компьютере, это обрезал сетевые провода от его блока питания и сделал самодельную вставку сетевого фильтра. Промышленный сетевой фильтр, укомплектованный розетками (сетевой удлинитель с фильтром), помогал слабо, ибо в нём тоже экономили на меди, феррите и стали. Конечно, в промышленном масштабе я допускаю экономию, но когда это касается меня лично, то тут не до экономии. С меня спросят по полной за плохую картинку на экране телевизора.

Задача сетевого фильтра пропустить частоту 50 Гц и вырезать всё, что выше этой частоты. Такой фильтр имеет название ФНЧ - фильтр нижних частот, именно их он должен пропустить без потерь, подавив все высокочастотные помехи, которые принимает приёмник в СВ, ДВ и КВ диапазонах и которые образуют помехи на экране телевизора. Несмотря на то, что источники питания изменились, не изменились фильтры, их конструкция осталась неизменной на протяжении столетнего периода и ничего нового в самодельной конструкции не будет. Будет только большее количество звеньев самого фильтра, ибо, чем их больше, тем больше подавление помех, и тем лучше фильтр и тем он мне более дорог и вовсе не потому, что имеет какую-то стоимость, а потому, что справляется со своей задачей лучше заводского. Решить задачу подавления помех, всё равно, что вернуться в прошлое.Всё на чём в свое время было сэкономлено, как в металле, так и в размерах придётся вернуть обратно, но не в виде трансформаторов, а в виде фильтров ФНЧ, которые чем-то напоминают трансформатор.

На фото современный сетевой блок питания, а на переднем плане секционный дроссель, который служит для защиты сети от помех этого блока. От двух до четырёх секций проводов намотаны таким образом, что наводящие в них высокочастотные поля взаимно компенсируются, замыкаясь на сердечнике дросселя. Такому устройству даже не нужна экранировка, уже сам замкнутый сердечник дросселя является экраном, концентрируя вокруг себя излучающие поля в виде замкнутых окружностей.

Всё бы ничего, но прогресс не стоит на месте, и уже на следующей плате вы обнаружите материальную экономию, где вместо фильтра помех,место сердечника и катушек занимают две перемычки. Такая рационализация существенно подпортит работу приёмника или телевизора. Только теперь не пытайтесь вскрывать все блоки питания и проверять, стоят ли там дроссели, поглощающие помехи, возможно, такой блок стоит у соседа, но он об этом даже не подозревает.

По выходным на даче существенно рябила картинка при приёме аналогового телевизионного вещания на активную внешнюю антенну. Но это и понятно: работали газонокосилки, поливальные насосы, заряжались ноутбуки и сотовые телефоны. На нижних участках диапазона, начиная с первой программыбольше всего было помех. Спас положение всё тот же сетевой фильтр, установленный в разрыв сетевого провода питания антенного усилителя непосредственно перед блоком питания усилителя. Кстати он же, включенный аналогичным образом, немного улучшит качество приёма эфирного цифрового сигнала («зависаний» или «мозаики» будет меньше при неуверенном приёме).

Зачистить сразу всю сеть от помех - задача трудоёмкая, а вот найти источник помех, заблокировать его дополнительным фильтром или защитить электронное устройство аналогичным фильтром –вполне реально. У любого мастера – ломастера всегда найдётся в кладовке картонная коробка, куда складываются платы от старых компьютеров, телевизоров, всевозможных, вышедших из строя зарядных устройств и платы других электронных блоков. У таких плат можно позаимствовать детали для изготовления самодельного сетевого фильтра. Сам дроссель установлен непосредственно около шнура питания. Конденсаторы с номиналами от 0,01до 0,1 мкФ, с напряжением не менее 400 вольт смело снимайте с плат. Подойдут и конденсаторы меньшего номинала ёмкости, их можно ставить параллельно.

На практике число звеньев фильтров может достигать от 1-го до 3-х. Это 1 – 3 сердечника дросселя. В большей степени это будет зависеть от мощности или тока потребления устройства, по цепи питания которого необходимо поставить фильтр в виде звеньев дросселей с парными намотками. С ростом тока увеличивается сечение провода и меньше витков укладывается в сердечнике, а, следовательно, меньше индуктивность катушки и частота среза будет выше частоты помех.

Так уменьшить излучение мощного компьютера по сети помог трёхзвенный фильтр, а сами сердечники дросселя были соизмеримы по размерам с дросселями аналогичных компьютерных блоков питания. Покупные сетевые фильтры с розетками явно уступали такой конструкции, зато именно самодельная конструкция сдерживала помехи от компьютера, приручив мышку двигаться по экрану, а телевизор в соседней комнате стал работать без искажений.

Сетевой фильтр с розетками. Контрольная закупка.

Фото 6. Надпись на упаковочной коробке.

Мечтая увидеть в изделии ферритовые кольца с намотками и высоковольтные конденсаторы, я был разочарован, так как в глаза бросился один единственный элемент под названием варистор – резистор с нелинейной характеристикой, способный только защитить потребителей от импульсных воздействий напряжений, превышающих максимальное пороговоезначение промышленной сети.

Самодельная конструкция помехозащитного дросселя.

В качестве сердечника можно использовать ферритовое кольцо с проницаемостью400 – 2000 НМ. Самодельная намотка на кольце требует определённых навыков, при напряжении 220 вольт в случае межвиткового замыкания мало не покажется. Намотку удобно сделать двумя параллельными проводами. Она должна быть однорядной, а витки ни в коем случае не должны перекрещиваться, а между проводами необходимо оставлять небольшой зазор или шагво избежание короткого замыкания или пробоя. Провод, выбранного диаметра, должен быть марки ПЭВ – 2. Ферритовый сердечник обматывается лакотканью или другим изолирующим материалом. Такой тип сердечников обычно используется в старых блоках питания компьютеров.

Аналогичным фильтром можно существенно оживить ДВ, СВ и КВ диапазоны старого приемника ретро, работающего с трансформаторным блоком питания. Уровень шума и урчания в этих диапазонах заметно ослабнут. В тоже время пока комфортное звучание на этих диапазонах возможно только на природе, вдали от сетевых проводов, зато с помощью батарейного приёмника, имеющего магнитную встроенную антенну, можно отыскать проводку в стене по характерному урчанию, если включена энергосберегающая лампа и сложные профессиональные приборы уже не нужны. При необходимости таким лампам тоже не помешал бы дополнительный сетевой фильтр.

Перед сдачей таких ламп в утиль необходимо экспроприировать из них ферритовый дроссель. Из них можно сделать простой фильтр ФНЧ для другой энергосберегающей или светодиодной лампы.

Для предотвращения помех от электро - и радиоприборов необходимо снабдить их фильтром для подавления помех от питающей сети, расположенным внутри аппаратуры, что позволяет бороться с помехами в самом их источнике.

Если не удастся отыскать готовый фильтр, его можно сделать самостоятельно. Схема помехоподавляющего фильтра представлена на рисунке ниже:

Фильтр двухкаскадный. Первый каскад выполнен на основе продольного трансформатора (двухобмоточного дросселя) Т1, второй представляет собой высокочастотные дроссели L1 и L2. Обмотки трансформатора Т1 включены последовательно с линейными проводами питающей сети. По этой причине низкочастотные поля частотой 50 Гц в каждой обмотке имеют противоположные направления и взаимно компенсируют друг друга. При воздействии помехи на провода питания, обмотки трансформатора оказываются включенными последовательно, а их индуктивное сопротивление XL растет с увеличением частоты помех: XL = ωL = 2πfL, f - частота помех, L - индуктивность включенных последовательно обмоток трансформатора.

Сопротивление конденсаторов C1, С2, наоборот, уменьшается с ростом частоты (Хс =1/ωС =1/2πfC), следовательно, помехи и резкие скачки «закорачиваются» на входе и выходе фильтра. Такую же функцию выполняют конденсаторы СЗ и С4.

Дроссели LI, L2 представляют еще одно последовательное дополнительное сопротивление для высокочастотных помех, обеспечивая их дальнейшее ослабление. Резисторы R2, R3 уменьшают добротность L1, L2 для устранения резонансных явлений.

Резистор R1 обеспечивает быстрый разряд конденсаторов C1-С4 при отключении сетевого шнура от питающей сети и необходим для безопасного обращения с устройством.

Детали сетевого фильтра размещены на печатной плате, показанной на рисунке ниже:

Печатная плата рассчитана на установку промышленного продольного трансформатора от блоков персональных компьютеров. Можно изготовить трансформатор самостоятельно, выполнив его на ферритовом кольце проницаемостью 1000НН...3000НН диаметром 20...30 мм. Кромки кольца обрабатывают мелкозернистой шкуркой, после чего кольцо обматывают фторопластовой лентой. Обе обмотки наматывают в одном направлении проводом ПЭВ-2 диаметром 0,7 мм и имеют по 10...20 витков. Обмотки размещены строго симметрично на каждой половине кольца, зазор между выводами должен быть не менее 3...4 мм. Дроссели L2 и L3 также промышленного производства, намотаны на ферритовых сердечниках диаметром 3 мм и длиной 15 мм. Каждый дроссель содержит три слоя провода ПЭВ-2 диаметром 0,6 мм, длина намотки 10 мм. Чтобы витки не сползали, дроссель пропитан эпоксидным клеем. Параметры намоточных изделий выбраны из условия максимальной мощности фильтра до 500 Вт. При большей мощности размеры сердечников фильтра и диаметр проводов необходимо увеличить. Придется изменить и размеры печатной платы, однако всегда следует стремиться к компактному размещению элементов фильтра.

Данное устройство предназначено для защиты холодильников и другой электроаппаратуры от всплесков напряжения сети. Оно также снижает уровень сетевых помех, создаваемых холодильными агрегатами при включении и выключении. Принципиальная схема сетевого фильтра представлена на рисунке, который вы видите ниже:

Напряжение сети (220 B) через плавкий предохранитель FU1 поступает на LС-фильтр С1-L1-C2-RU1. Конденсаторы с дросселем подавляют в широком диапазоне частот импульсные помехи, как поступающие из сети к нагрузке, так и создаваемые самой нагрузкой. Последние могут вызвать сбои в работе электронного оборудования. Варистор RU1 гасит высоковольтные выбросы в сети питания которые могут привести к пробою изоляции обмоток электродвигателя холодильного агрегата. Если длительность высоковольтного импульса не превышает единиц миллисекунд, варистор способен погасить его без собственного повреждения. При более длительных повышениях напряжения, например, когда из-за аварии напряжение сети повышается до 320...450 B, варистор пробивается, что приводит к перегоранию предохранителя FU1, в ре-зультате фильтр и нагрузка обесточиваются. Примененный варистор открывается при амплитуде напряжения около 430 B, что соответствует действующему значению напряжения сети около 300 B. Собственная емкость такого варистора - около 900 пФ.

При напряжении сети более 260...270 B (но менее 300...320 B) возможен нагрев варистора без его повреждения. Сверх яркий светодиод синего цвета HL1 сигнализирует o наличии напряжения и исправности фильтра, резистор R1 разряжает конденсаторы С1, C2 при отключении фильтра от сети. Диод VD2 защищает светодиод от пробоя обратным напряжением, что нередко случается co cветодиодами синего и белого цвета при питании переменным напряжением даже при наличии выпрямительного диода VD1. Устройство собрано в корпусе размерами 110х58х48 мм. Все сильноточные цепи выполнены проводом сечением не менее 0,75 мм2. Дроссель L1 содержит 20 витков, намотанных проводом ПЭВ-2 0,82 мм в один ряд на ферритовом кольце размерами 24х14х10 мм. Кольцо использовано от фильтра выходных напряжений компьютерного блока питания. Можно применить любой другой дроссель аналогичной конструкции индуктивностью 30...500 мкГн с сопротивлением обмотки постоянному току не более 100 мОм. Например, намотать его на кольце раз мерами К28х16х6 из феррита 2000НН. Между началом и концом обмотки необходимо оставить зазор около 5 мм. Конденсаторы применены импортные, рассчитанные на рабочее напряжение 275 B (переменного тока). Вместо таких конденсаторов можно применить отечественные, типов К73-17, К73-24, на рабочее напряжение 630 B. Резисторы - МЛТ, ОМЛТ, 02-23, 02-33. Диод КД209А можно заменить любым из серии КД209 или импортным 1N4004, 1 N4005, 1 N4006. Вместо диода 1N914 можно применить 1N4148 или любой из серий КД512, КД521, КД522. Светодиод подойдет любой общего применения, желательно c повышенной светоотдачей, например, из серий КИПД40, L-1513. Варистор FNR-20К431 можно заменить на любой, имеющий в маркировке символы "20К431" или "20N471" (20-это диаметр варистора в миллиметрах, 431 - напряжение срабатывания варистора - 430 B).

Поскольку конструкция предназначена для непрерывной круглосуточной работы, применять менее мощные варисторы (меньшего диаметра) нежелательно. Варистор лучше всего смонтировать так, чтобы его при необходимости можно было заменить, не вынимая монтажную плату из корпуса. Корпус варистора желательно неплотно обернуть тонкой асбестовой бумагой или стеклотканью (без пропитки смолой). Предохранитель FU1 - любой плавкий на рабочее напряжение 250 B и ток 6...8 A. Современные холодильники во время работы компрессора потребляют от сети ток не более 1...2 A, но предохранитель, рассчитанный на значительно больший ток, необходим по той причине, что в момент включения компрессора (примерно в течение 1 c) потребляемый ток в несколько раз больше.