Электрика на радиостанции. Часть 1. Сетевой фильтр

2 1120
+1

Речь пойдет о том, о чем многие радиолюбители, владеющие мощными стационарными радиостанциями с питанием от сети переменного тока, чаще всего не задумываются.

И напрасно. Потому что по крайней мере часть TVI и помех прочим сетевым радиоустройствам, а также проблемы с качеством приема сигналов  в условиях города и связанных с ним электромагнитных помех, во многих случаях имеют начало не только эфирное, но и электросетевое.

Если не решить возникшие проблемы, то хотя бы их уменьшить, позволяет правильно спроектированный сетевой фильтр

Таких в промышленном исполнении, между прочим, «не густо», и стоят они отнюдь не как копеечные блоки розеток «с сетевым фильтром», который таковым для многих видов помех назвать едва ли возможно.

 

Чтобы понять, из каких компонентов должен состоять «правильный» сетевой фильтр мощной радиостанции, рассмотрим типичные виды помех на электросетях:

1. Короткие импульсные, амплитудой иногда в разы более номинала питающего напряжения. Длительность - доли микросекунд и микросекунды (переключение мощных индукционных нагрузок - контакторов и электродвигателей лифтов, систем вентиляции, стиральных машин и пр. - электронными IGBT-ключами и тиристорами соответственно) и до миллисекунды (переключение аналогичных нагрузок мощными механическими контакторами, или наводки непосредственно на линейные участки электросети от близких разрядов молний);

2. Шумовые помехи искровой природы от щеточных контактов генераторов тока и нагрузок с вращающимся элементом (амплитуда может достигать десятков вольт при частотном диапазоне до десятков килогерц);

3. Длительные помехи на линейные участки электросети от электроискровых разрядников (дуговая сварка, искрение «плохих» сильноточных контактов промоборудования; частотный диапазон до сотни и несколько более килогерц).

4. Длительные или периодические наводки на линейные участки электросети от мощных радиочастотных излучателей (антенна нашей собственной мощной радиостанции, близкорасположенный вещательный радиоцентр, находящиеся рядом базовые станции сотовой связи). Частотный спектр - от единиц до сотен мегагерц, но размах наводимых на участок электросети сигналов, как правило, невелик.

Кстати, и передатчик нашей радиостанции как таковой тоже является источником высокочастотных помех, которые неизбежно «пролезут» в электросеть по емкостным составляющим конструкции.

 

Простейшим устройством для избавления от значительных кратковременных перенапряжений является варистор: быстродействующий (наносекунды) неполярный (а потому - двусторонний) ограничитель, характеризуемый напряжением отсечки.

 

 

 Не забываем, что амплитуда отсечки должна быть не менее, чем рабочее сетевое напряжение с допуском в плюс, умноженное на корень из двух: Uотс > (220В +10%)х1,41 = 340 В.

Еще один важный параметр варистора - это энергия, которую он может в себя вобрать. Она указывается в джоулях (Дж).

Какой нам будет минимально достаточно? Прикинем.

Скажем, на 10 ампер потребления тока (мощность потребления радиостанцией от сети напряжением 220В - 2,2кВт) при импульсной помехе до 2 киловольт длительностью до 1мс придется энергия Е=10Ах2000Вх0,001сек=20Дж. Но поскольку почти одновременно могут наводиться импульсы от переключения нескольких мощных индуктивных нагрузок из великого их множества на электросети, это значение лучше увеличить в несколько раз. Вполне оптимальным значением энергии варистора видится значение порядка 80 Дж.

Однако оставшуюся ниже напряжения отсечки варистора «бороду» и прочие помехи возможно убрать только электрической фильтрацией.

Чтобы не писать много слов, что и как нам еще применить, ограничусь вполне понятными иллюстрациями:

Электрика на радиостанции. Часть 1. Сетевой фильтр

Электрика на радиостанции. Часть 1. Сетевой фильтр

  

Емкостные схемы более высокочастотны, т.к.в индуктивных схемах для оптимизации размеров обмоток используют ферриты с высокой магнитной проницаемостью, ограничивающей частоту их применения в несколько десятков или первые сотни килогерц. Причем это должны быть замкнутые магнитопроводы (кольцеобразные или прямоугольные), чтобы не являться переизлучателями помеховых сигналов.

 

Комбинация всего перечисленного выше даст нам следующую схему сетевого фильтра:

Электрика на радиостанции. Часть 1. Сетевой фильтр

  

  Важно также вот еще что: транзитные к нагрузке проводники схемы фильтра (в т.ч.обмотки трансформаторов) должны выдерживать нагрузочные токи.

Для токов «Правила устройства электроустановок (ПУЭ)» - «библия» российских электриков - определяют следующие сечения для двух одножильных (с учетом бифиллярной намотки трансформаторов) медных, изолированных ПВХ проводов:

1 кв.мм - 16А (мощн.нагр. 3,5 кВт)

1,5 кв.мм - 19А (мощн.нагр. 4,2 кВт)

2,5 кв.мм - 27А (мощн.нагр. 5,9 кВт)

Еще нюанс: показанные на схеме фильтра «земли» будут работать только в том случае, если они «местные» (выходят кратчайшим путем напрямую на контур заземления здания), а не тянутся по «наружке» в длинной трехпроводной линии с третьим проводом заземления, лишая схему двухпроводной симметрии. 

 

Ниже указаны типовые номиналы элементов фильтра с несколько бо’льшими (для надежности) величинами рабочих напряжений конденсаторов и мощностей резисторов:

Варистор - Urms = 250В (или Uампл.= 350В)/80...100 Дж

R - 300кОм...1Мом/1...0,5 Вт

С1 - 0,015...0,022мкФ/630В

L - 1...5мГн (обмотки примерно до 1,5 мГн с проходным током до 16А можно уместить в один слой на ферритовом кольце проницаемостью 3000 и внешним диаметром 45...50мм)

Сш нч - 0,22...0,33мкФ/630В

Сш вч - 0,01мкФ/630В

С2 - 4700пФ/630В

 

DIM


Источник | Опубликовал: DIM


и поделитесь с друзьями в соц сетях:


Комментарии (2)

  1. DIM
    Репутация: (6|6|0)

    Это уж точно: разделительный трансформатор "по всем статьям" минимум на порядок лучше абсолютно любого сетевого фильтра. Такие трансформаторы нередко используются для питания сетевой электроники и слаботочной автоматики на предприятиях с сильноточными реактивными нагрузками именно для "отвязки" от первичной электросети, по которой могут "гулять" дикие импульсные помехи. Но - штука  габаритная (уже даже для нагрузок от киловатта) и, подозреваю, не из дешевых


    --------------------

  2. EW1SW
    Репутация: (2|2|0)

    Благодарю   DIM за публикацт. полезной статьи.

    Со своей стороны хочу дополнить ещё одним, очень эффективным способом борьбы с помехами, проникающими по питающей сети.

    Это использование разделительного трансформатора (ТР).

    ТР - это трансформатор 220 / 220 в с двумя обмотками расположенными на двух катушках на магнитопроводе типа ПЛ ( ШЛ ). Катушки имеют электростатические экраныЮ которые заземляются.

    Магнитопровод из трансформаторой стали "пропускает" частоты в диапазоне десятков - сотен гц, все более высокие частоты в нём "гаснут".

    Мощность ТР определяется как сумма всех подключенных к нему потребителей с учетом КПД.

    Идеальный случай, это когда все потребители в доме (квартире) подключены через такой трансформатор.

     

Добавить комментарий

Похожие новости