Фильтрация помех по питанию является важным, хотя и не единственным средством повышения устойчивости работы МК. Это, как правило, первая ступень, которую надо обязательно пройти до конца. Обычно используют пассивные RC- и LC-фильтры, гораздо реже — активные транзисторные фильтры.

Если нельзя устранить причину помехи (с чего, по идее, и надо начинать анализ), то пытаются устранить следствие, т.е. ставят заградительные фильтры (Рис. 6.22, а…м). Окончательный вердикт об эффективности того или иного технического решения может дать лишь практика или детальное компьютерное моделирование реальных условий работы. Стоит только отметить, что МК и присоединяемые к нему импульсные узлы, сами могут являться довольно серьёзным источником помех. Следовательно, вторая функция заградительных фильтров заключается в уменьшении уровня не только «входящих», но и «исходящих» помех.

Рис. 6.22. Схемы фильтров по питанию (начало):

а) в непосредственной близости от выводов стабилизатора напряжения AI размещаются два конденсатора: электролитический C1 большой ёмкости для фильтрации НЧ-помех и керамический С2 малой ёмкости для фильтрации ВЧ-помех;

б) аналогично Рис. 6.22, а, но с LC-фильтром. Как следствие, «скругляется» форма пульсаций выходного напряжения;

в) аналогично Рис. 6.22, а, но с тремя конденсаторами разной ёмкости, каждый из которых действует в своей частотной области. Экспериментально следует подобрать оптимальные места установки конденсаторов на печатной плате, что позволяет заметно снизить амплитуду пульсаций;

г) разделение двух «пятивольтовых» каналов питания через LC-фильтры. Один из каналов может обслуживать цифровую, а другой канал — аналоговую часть устройства;

Рис. 6.22. Схемы фильтров по питанию (продолжение):

д) снижение сетевых пульсаций и уровня шума в цепи питания методом фазовой компенсации. Транзистор VT1 усиливает переменную составляющую пульсаций, инвертирует её и частично компенсирует в точке соединения резисторов R2, R4

е) аналогично Рис. 6.22, д, но на составных транзисторах VTI, VT2, что актуально для больших токов нагрузки;

ж) транзисторный фильтр на основе эмиттерного повторителя VTI, который ставится после диодного выпрямителя для снижения пульсаций сетевой частоты 50/100 Гц;

з) трансформатор 77 снижает уровень синфазных помех. Если это не помогает, то можно изменить полярность включения одной (любой) обмотки трансформатора 77 на противоположную (снижение уровня противофазных помех);

и) аналогично Рис. 6.22, з, но для бортовой сети автомобиля. Трансформатор Т1 (точнее, двойной дроссель) разделяет «электрическую массу» шасси автомобиля и общий провод устройства:

Рис. 6.22. Схемы фильтров по питанию (окончание):

к) комплексная фильтрация и защита гальванически изолированного DC/DC-преобразова-теля напряжения А1 в условиях сильных промышленных помех. Резистор RJ ограничивает ток через сапрессор VD1 при всплесках напряжения. Стабилитрон VD2 ограничивает в аварийной ситуации выходное напряжение на уровне +5.6 В, но он может выйти из строя при длительном протекании большого тока;

л) многоступенчатая система снижения ВЧ-помех на выходе +£’11ИТ. Фильтруются помехи как излучаемые в сеть 220 В, так и принимаемые из нее. Первая ступень заграждения — C1, 77, С2, вторая ступень — СЗ…С6, третья ступень — RI, С7;

м) сеть 220 В подключается к трансформатору Т1, а сетевой источник питания для МК подключается к трансформатору Т2. Связка элементов Т1, C1, Т2 образует LC-фильтр, который уменьшает импульсные помехи, возникающие при включении мощных бытовых приборов, например, холодильника, утюга или СВЧ-печи. Схема обладает стабилизирующим свойством — на входе переменное напряжение 190…250 В, а на выходе 216…228 В. Расчётные мощности трансформаторов Т1, Т2 должны быть больше мощности нагрузки. Если применяются трансформаторы с коэффициентом передачи 1:1, то конденсатор C1 ставят на напряжение 630 В.

В последние годы ваш HiFi или даже High-End аудио комплекс всё меньше радует детальностью, сочностью и прозрачностью звучания? Вы подумываете обновить всю систему? Или вы уже подыскиваете качественный сетевой фильтр ? Если последнее - вы на верном пути 😉

Посчитаем?

В этом веке количество источников электромагнитных помех в наших домах растёт по экспоненте. Оглядитесь, попробуйте посчитать, сколько на вид безобидных лёгких и маленьких зарядных устройств, экономичных ламп, "электронных трансформаторов" для галогенок, компьютеров, принтеров, и прочей электроники с питанием от сети и/или всевозможными "зарядниками" пришло в ваш дом за последнее десятилетие? Пальцев не хватило, даже вместе с ногами, женой и... то-то! 🙂

Сегодня пожалуй 95% источников сетевого питания построены на базе высокочастотного преобразователя и не используют старые громоздкие и тяжёлые, гудящие трансформаторы на 50 (60) Герц. Ура, партия зелёных торжествует: большинство таких преобразователей весьма экономичны, компактны и... каждый такой импульсный блок питания а ) свистит на частоте преобразования и гармониках и б ) создаёт броски зарядного тока во входном выпрямителе (весьма широкополосная помеха - и прямиком в сеть).

В по-настоящему качественных (и дорогих) импульсных источниках питания с помехами борются весьма успешно, но всё равно недостаточно, чтобы весь производимый ими электромусор остался незаметным для чувствительных ушей меломана. Да что там меломаны... У нас в доме старый добрый 39-мегагерцовый радио-телефон. Постепенно он начал гудеть и жужжать так, что я серьёзно собирался сменить аппарат. Но пользуемся мы им относительно редко и проблема однажды решилась сама собою, когда я в погоне за красивым звуком повырубал к чертям все импульсные блоки питания вкупе с компьютерами в доме. После того эксперимента, кстати, и появились у нас вот эти .

Так что же покупить?

В этой статье я не подскажу, какой сетевой фильтр надо покупать. Причины две: за разумные деньги я не встречал адекватных фильтров; а те фильтры, что я мог бы порекомендовать - стоили совершенно несообразно, да и места занимали много больше, чем выполняемая ими функция того требует. Тем не менее решение существует: для умелых рук - собирать фильтры самому, и я постараюсь разъяснить его работу настолько, что любой, кто дружен с паяльником, сможет снабдить свою аппаратуру адекватной защитой от электромагнитных помех, проникающих из питающей сети. Если же вы не имеете возможности, либо желания дышать канифолью - покажите статью товарищу, который сможет вам помочь.

Грамотные производители должны были всё предусмотреть!

Фиг-вам! (изба такая индейская (с) кот Матроскин)

Открываем CD-проигрыватель, купленный в своё время за шесть сотен "зелёных". И что мы видим: рудиментарный сетевой фильтр тут имеется, но увы, лишь нарисованный шелкографией на плате, на дросселе и конденсаторах сэкономили. Вполне допускаю, что в их комнатах прослушивания, с идеальной фильтрацией питания, фильтр тот был и не нужен - не услышали "гуру" разницы от отсутствия фильтра. Ну и внесли "рацуху" - пошёл аппарат в массы голенький и беззащитный супротиву нового поколения электронных домов...

За работу!

В принципе, качественные фильтры промышленность выпускает. Только стОят они опять же дороговато. Этакие полностью экранированные коробочки со схемкой на боку. Катушечки там, конденсаторчики. Давайте же разберёмся, что там для чего, и соберём сами из доступных деталюх. Кстати, в пику аудиоманьякам я утверждаю, что грамотный сетевой фильтр в устройстве, собранный из качественных обычных (не аудиофильских) компонентов - гораздо эффективнее и "звучит" лучше, нежели любые самые эзотерические кабели питания, а так же и большинство "аудиофильских" же фильтров питания. Спорим? 😉

Скажи мне, кто твой враг

1) Дифференциальное напряжение помехи. Это такой "вредный" сигнал, который приходит вместе с "полезным" напряжением питания (или сигналом), его измеряют между двумя соединительными проводниками, "горячим" и "общим" проводами, или проще говоря - между двумя шинами питания.

2) Синфазное напряжение помехи. Этот сигнал измеряется между корпусом прибора (землей) и любым соединительным проводником. Особенность этой помехи в том, что она будет идентична на обоих проводах питания, т.е. в отличие от дифференциальной помехи её не поймать между проводами и она просачивается внутрь в обход обычных фильтров.

Блокировочный конденсатор

Конденсатор шунтирует дифференциальные ВЧ помехи и не пускает их дальше в аппарат. Надо не забыть разрядить его при выключении аппарата, а то взявшись нечаянно за вилку можно получить весьма ощутимую "мотивацию". Для этого ставим резистор, мирно греющийся в нормальном режиме работы. Ох не водить мне дружбы с "зелёными"...

Дроссель

Индуктивность (обыкновенный небольшой дроссель) формирует уже Г-образный LP фильтр с совместно с конденсатором. Конкретная частота среза фильтра нас не очень интересует. Дроссель потолще (лишь бы был рассчитан на _постоянный_ ток в несколько раз выше тока, потребляемого аппаратом), конденсатор побольше на напряжение не менее 310 вольт - и все довольны.

Синфазный трансформатор

Обмотки в таком трансформаторе идентичны и включены встречно, таким образом он беспрепятственно пропускает всё, что приходит как разница потенциалов между L и N. Иначе можно объяснить так: нормальный ток нагрузки создаёт встречные идентичные поля в сердечнике, которые взаимно компенсируются. Тогда зачем это всё - спросите вы?

Сердечник такого трансформатора остаётся неподмагниченным основной нагрузкой. Если же представить себе провода питания L и N вместе как один провод - то мы имеем немалую индуктивность на пути уже синфазной помехи, т.е. всего того, что наводится на обоих проводах одновременно. Провода же те, будь то обычный кабель питания за доллар, или экзотическое аудиофильское чудо - суть антенна, принимающая и станцию "Маяк", и всё, что излучают домашние электронные вонючки. Внутри же аудио агрегата нам и синфазная помеха ни к чему: через емкостную связь она может проникать в кишочки наших любимцев весьма агрессивно.

Два маленьких компаньона

Два маленьких конденсатора в компанию синфазному трансформатору. Они закорачивают на защитное заземление именно синфазную помеху и создают уже вкупе с синфазным трансформатором тоже своего рода Г-образный фильтр для синфазной помехи, не пускают её дальше в аппарат. Без них синфазная помеха, пусть и встретившая на своём пути немалое сопротивление нашего трансформатора - всё равно пойдёт искать свою жертву внутрь аппарата.

Антизвон

Антизвонная цепочка, или RC-цепь Цобеля. Несколько мистический зверёк, но очень полезный. Тут совместно с первичной обмоткой трансформатора в аппарате мы формируем колебательный контур с низкой добротностью, чтобы "поймать" то, что "выскочит" из первички при отключении питания. Искрогаситель. Защита остального фильтра и самого трансформатора от ЭДС самоиндукции при отключении в неудачный момент (при большом токе через первичку). Он так же вносит свою лепту в перевод ВЧ помех в тепло.

Не было бы конденсатора - такой низкоомный резистор просто взорвался бы от напряжения сети. Не было бы резистора - получили бы относительно высокодобротный контур совместно с первичкой и/или дросселем фильтра.

Другой взгляд: привносим чисто резистивную и весьма низкоомную составляющую импеданса нагрузки на ВЧ... Кто может объяснить лучше - милости прошу, помещу "в книжку" с сохранением авторства 😉

#ground_loop

Разрываем контур заземления

Резистор в параллель со встречно включенными диодами. В другой версии это мог бы быть дроссель. Включено это дело между защитным заземлением и корпусом прибора. Зачем, спросите вы - это, вроде, к фильтрации помех никакого отношения не имеет? Давайте разбираться.

Встречно включенные диоды успешно закоротят любую сильноточную утечку внутри корпуса прибора (коротыш какой, пробой) на защитное заземление. Тем самым мы соблюдаем требования техники безопасности: в случае аварии на корпусе прибора не должно появится опасного для жизни и здоровья человека напряжения. При этом диоды "разрывают" цепь для небольших напряжений.

Резистор создаёт путь для небольших токов. Если бы его не было, а внутренности прибора неплохо отвязаны от земли, то даже небольшие утечки создавали бы избыточный размах напряжения на корпусе относительно земли, и через емкостные связи это всё проникало бы в прибор.

Так для чего же всё-таки "отвязывать" защитную землю от корпуса? Дело в том, что на защитном заземлении могут наводиться напряжения: например той самой синфазной помехой, что мы отфильтровываем. Так же, увы, нередко встречается такая разводка сети, когда защитное заземление одновременно является и возвратным проводом для собственно напряжения сети. В этом случае даже на небольшом сопротивлении проводки немалый ток потребления создаёт ощутимое падение напряжения. Все эти факторы могут "разогнать" в нормальных условиях до десятков и даже сотен милливольт разницы потенциалов между защитными заземлениями разных агрегатов. Теперь, если мы передаём аудио-сигнал через соединения, заведённые одним проводом на корпус (RCA разъёмы "колокольчики", к сожалению так популярные в бытовом HiFi), то эта самая разность потенциалов между корпусами приборов будет напрямую замешана в сигнал.

Итого, отвязывая корпус прибора (а в большинстве случаев это значит - и сигнальную землю оного) от защитного заземления, мы тем самым ощутимо уменьшаем замешивание любых "чудачеств", что могут случиться в розетке - прямиком в сигнал. Конечно же, уважающий себя любитель качественного звуковоспроизведения будет использовать исключительно балансные соединения, иммунные к синфазной помехе. Только, увы, у меня ещё не все аппараты соединены исключительно балансными кабелями. А как с этим дело обстоит у вас, дорогой читатель? 😉

Собираем

Выключатель питания пристроен по принципу - где меньше искра будет. В остальном фильтр не сильно отличается от того, что ставят в дорогих компьютерных блоках питания. Кстати, оттуда же можно и детальками разжиться.

Тот фирменный аппарат, что я упомянул вначале статьи, тоже получил свою дозу фильтрации, подробности .

А ещё лучше - можно?

Можно! Экстремалы включают "встречно" огромные трансформаторы и фильтруют всё в низковольтной части. Результат несколько лучше, бюджет - на порядки выше.

Или возможно, вы захотите подарить своему лучшему другу - меломану недорогой подарок, за который он будет вам искренне благодарен? 😉 Взвесьте все за и против, и примите верное решение! .

This entry was posted in , by . Bookmark the .

Комментарии ВКонтакте

154 thoughts on “Сетевой фильтр для аудио — своими руками ”

Фильтры используются для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения. Простейшим фильтром является конденсатор большой емкости, подключаемый к выходу выпрямителя. Обычно в качестве такового используют оксидные (электролитические) конденсаторы емкостью от нескольких десятков до нескольких тысяч микрофарад.
Однако степень сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения емкостным фильтром при больших токах нагрузки оказывается недостаточной.
Для повышения уровня сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения к выходу выпрямителя подключают более сложные фильтры, в состав которых помимо конденсаторов входят резисторы, дроссели, электронные лампы или транзисторы. Чтобы определить, какой фильтр лучше, вводят специальный параметр — коэффициент сглаживания. Он рассчитывается как отношение коэффициента пульсаций на выходе фильтра (Кр вых) к коэффициенту пульсаций на его входе (Кр вх):
Кс = Кр вых /Кр вх
Наиболее простым является Г-образный реостатно-емкостный фильтр, состоящий из резистора R1 и конденсатора Сф1

На рисунке показан также конденсатор С1, включенный на выходе выпрямителя. О назначении этого конденсатора сказано в предыдущем параграфе.
Резистор R1 и конденсатор Сф1 образуют делитель напряжения пульсаций, возникающих на выходе выпрямителя (конденсатора С1). Во сколько раз сопротивление конденсатора Сф1 меньше сопротивления резистора R1 току пульсаций, во столько же раз напряжение пульсаций на конденсаторе Сф1 будет меньше, чем напряжение пульсаций на конденсаторе С1.
Уменьшить напряжение пульсаций на нагрузке при заданной емкости конденсатора Сф1 можно путем увеличения сопротивления резистора R1. Но поскольку через R1 протекает постоянная составляющая выпрямленного тока, на резисторе теряется часть выпрямленного напряжения, и напряжение на нагрузке (на конденсаторе Сф1) оказывается меньше, чем напряжение на выходе выпрямителя (на конденсаторе С1).
Если коэффициент сглаживания однозвенного RС-фильтра недостаточен, т. е. амплитуда пульсаций в выпрямленном напряжении слишком велика, применяют двухзвенный RС -фильтр. В таком фильтре общий коэффициент сглаживания равен произведению коэффициентов сглаживания отдельных звеньев R1CФ1 и R2CФ2.

Сглаживающие LC-фильтры

Для увеличения КПД и уменьшения потерь выпрямленного напряжения на элементах фильтра широко применяются индуктивно-емкостные (LC) фильтры. На рисунке изображен однозвенный Г-образный LC-фильтр, состоящий из дросселя Др1 и конденсатора Сф1.

Этот фильтр отличается от однозвенного RС -фильтра тем, что резистор R1 заменен дросселем Др1. Дроссель обладает большим сопротивлением переменному току и малым сопротивлением постоянному току. В результате напряжение пульсаций, имеющихся на выходе выпрямителя, перераспределяется на делителе Др1Сф1 таким образом, что основная его часть падает на дросселе и несущественная — на конденсаторе Сф1. В то же время из-за малого сопротивления дросселя постоянному току напряжение на выходе фильтра будет мало отличаться от напряжения на выходе выпрямителя, т. е. КПД LC-фильтра оказывается выше, чем КПД RС -фильтра.
Для увеличения коэффициента сглаживания можно последовательно с одним звеном LC-фильтра включить точно такое же второе звено.
Уменьшить напряжение пульсаций на выходе однозвенного LC-фильтра можно также, если параллельно дросселю Др1 включить бумажный конденсатор С2, который вместе с индуктивностью дросселя Др1 образует параллельный колебательный контур. Сопротивление контура на резонансной частоте значительно выше сопротивления дросселя. Поэтому, если емкость конденсатора С2 выбрать такой, чтобы резонансная частота контура С2Др1 равнялась частоте пульсаций (50 Гц при однополупериодном выпрямлении или 100 Гц при двухполупериодном выпрямлении), большая часть напряжения пульсаций выделится в этом контуре и незначительная пойдет в нагрузку.

Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения в несколько единиц или десятков вольт широко применяются фильтры с транзисторами. Одна из схем такого фильтра показана на рисунке.

Для пояснения принципа работы этой схемы напомним, что если напряжение базы транзистора (в данном случае на резисторе R2) увеличивается по отношению к напряжению эмиттера, то ток, протекающий через транзистор, уменьшается. Уменьшение тока равносильно увеличению сопротивления транзистора. Если на вход фильтра поступает постоянное напряжение, то напряжение между эмиттером и базой также будет постоянным, и, значит, постоянным будет напряжение на выходе фильтра. При наличии пульсаций в выпрямленном напряжении (на зажимах 1—1) на резисторе R1 создается также пульсирующее напряжение. При увеличении напряжения на входе фильтра повышается и напряжение на резисторе R1. Это приращение напряжения через конденсатор С2 подается на базу. Напряжение базы возрастает, что приводит к увеличению сопротивления транзистора. Возрастание сопротивления транзистора вызывает уменьшение изменения тока в цепи. И наоборот, при уменьшении напряжения на входе фильтра снижается и напряжение на резисторе R1. Это уменьшение напряжения передается на базу транзистора и снижает его сопротивление. Таким образом, данная схема как бы следит за всеми быстрыми изменениями напряжения на ее входе и регулирует сопротивление транзистора проходящему через него току так, что выходное напряжение фильтра изменяется значительно меньше, чем напряжение на его входе.
Недостатком данной схемы является то, что часть напряжения бесполезно тратится на резисторе R1, вследствие чего напряжение на выходе фильтра оказывается меньшим, чем на входе. Поэтому чаще применяют другую схему транзисторного фильтра. Сглаживание пульсаций в ней происходит за счет различий в сопротивлениях транзистора для постоянного и переменного (пульсирующего) токов: сопротивление транзистора переменному току в тысячу и даже десятки тысяч раз больше, чем постоянному току. Вследствие этого постоянная составляющая напряжения передается через такой фильтр почти без ослабления, в то время как переменная составляющая (пульсации) чуть ли не вся выделяется на транзисторе и на выход фильтра едва поступает.

Выбор конденсаторов сглаживающих фильтров

Как уже отмечалось, чем больше емкость конденсатора, тем он лучше сглаживает пульсации выпрямленного напряжения, поэтому в фильтрах применяют электролитические конденсаторы, обладающие при малых габаритах и весе большой емкостью. Емкость конденсатора фильтра может составлять десятки, сотни и даже тысячи микрофарад (мкФ). Чем больший ток потребляет нагрузка, тем большую емкость должны иметь конденсаторы фильтра. Для получения значительной емкости вместо одного конденсатора можно применять несколько параллельно включенных.
Другим важным параметром, по которому выбираются конденсаторы фильтра, является его рабочее напряжение, которое не должно быть меньше, чем выпрямленное напряжение. Если, например, выпрямленное напряжение составляет 30 В, а для его фильтрации используется электролитический конденсатор с рабочим напряжением 25 В, может произойти пробой конденсатора, в результате чего, его сопротивление упадет почти до нуля и последует короткое замыкание выходной цепи выпрямителя, которое вызовет резкое увеличение тока, протекающего через диоды и вторичную обмотку трансформатора.
При увеличении тока возможны выход из строя выпрямительных диодов или перегорание вторичной (или даже первичной) обмотки трансформатора.

Расчет фильтров выпрямителя

Русская версия программы «LC-filter 5.0.0.0», позволяющая рассчитывать Г-образные сглаживающие фильтры на реактивных элементах, предназначенные для подавления пульсаций в источниках питания. Программа «LC-фильтр 5.0.0.0» распространяется свободно и оплата не обязательна.

Автор программы - Москатов Евгений Анатольевич из города Таганрога Ростовской области.
Сглаживающий фильтр (смотрите рис. 1) включается между выпрямителем и нагрузкой для уменьшения переменной составляющей (пульсации) выпрямленного напряжения.

Реактивные фильтры представляют собой соединённые определённым образом дроссели и конденсаторы. На входе фильтра помимо постоянной составляющей присутствует ещё и переменная составляющая, называемая пульсацией напряжения. Эта пульсация велика относительно допустимой для питаемой нагрузки, и непосредственное питание нагрузки от источника питания бывает невозможно. При питании аппаратуры пульсация напряжения резко ухудшает, а чаще вообще нарушает работу устройств, внося искажения и помехи. Это относится к пульсации напряжения, вызванной работой системы зажигания в автомобилях; пульсации, вызванной работой источника питания компьютера и приводящей к помехам телевизорам, радиоприёмникам и прочим бытовым электроприборам. Для уменьшения пульсаций напряжения используют сглаживающие фильтры.

Основным параметром сглаживающих фильтров является коэффициент сглаживания q. Если предположить, что падение напряжения на омическом сопротивлении дросселя отсутствует, то коэффициент сглаживания можно определить как отношение амплитуды пульсации напряжения на входе фильтра U~вх к амплитуде пульсации напряжения на выходе фильтра U~вых. q = U~вх / U~вых. Таким образом, коэффициент сглаживания показывает степень ослабления фильтром переменной составляющей напряжения. Программа «LC-filter» позволяет рассчитывать различные сглаживающие Г-образные индуктивно-ёмкостные фильтры: однозвенные (рис.1), двухзвенные (рис. 2) и фильтры с большим числом звеньев (рис. 3). Количество звеньев фильтра определяется из условия наименьшей стоимости или из условия минимума его суммарной индуктивности и его суммарной ёмкости. Исходя из условия наименьшей стоимости, двухзвенный LC-фильтр целесообразно применять при q > 40...50, а трёхзвенный LC-фильтр целесообразно применять при q >1500 ...1700. Исходя из второго условия, двухзвенный LC-фильтр целесообразно применять при q > 20, а трёхзвенный LC-фильтр целесообразно применять при q > 160.
Относительно исходных данных программы.
Частота пульсации после мостового выпрямителя увеличивается в два раза. Значит, если частота сети была 50 Гц, то после мостового выпрямителя на фильтр подаётся напряжение с частотой пульсации 100 Гц. Для однополупериодного выпрямителя число фаз равно 1; для двухполупериодного выпрямителя, в том числе мостового, равно 2; для трёхфазного выпрямителя - 3; для трёхфазного мостового выпрямителя - 6. Для выпрямителя, образованного включением двух трёхфазных мостовых выпрямителей последовательно (причём в одном выпрямителе вторичные обмотки трансформатора включены в звезду, а во втором - в треугольник), число фаз равно 12.
Относительно результатов расчёта в программе.
По найденной из расчёта ёмкости требуется выбрать конденсатор. Конденсатор следует выбрать на напряжение холостого хода выпрямителя при максимальном напряжении сети, увеличенное на 15 ... 20 %. Это необходимо для обеспечения надёжной работы конденсаторов при перенапряжениях, возникающих при включении выпрямителя. Необходимо также, чтобы амплитуда переменной составляющей напряжения на конденсаторе не превышала предельно допустимого значения. Важным параметром конденсатора является предельно допустимая величина переменной составляющей выпрямленного напряжения, выраженная в процентах его номинального рабочего напряжения. Этот параметр конденсатора в значительной мере зависит от частоты основной гармоники выпрямленного напряжения. В каталогах на конденсаторы обычно приводится допустимая величина амплитуды переменной составляющей для частоты 50 Гц и дополнительно указывается, как изменяется допустимая амплитуда в зависимости от частоты. Емкость электролитических конденсаторов существенно зависит от температуры окружающей среды. Она резко уменьшается при отрицательных температурах, что следует обязательно учитывать при проектировании. Если допустимое для данных частоты и температуры значение амплитуды переменной составляющей превышает расчётное, то следует, либо выбрать конденсатор на большее номинальное рабочее напряжение (не меняя принятой ранее ёмкости конденсатора), либо увеличить ёмкость конденсатора (не меняя принятого ранее номинального рабочего напряжения конденсатора). Дроссель фильтра обычно выбирают стандартным, хотя не исключена ручная намотка по рассчитанным индуктивности обмотки и диаметру провода. Магнитопровод дросселя выбирается исходя из частоты пульсации. Так, для частоты 100 Гц лучше использовать сердечник из пермаллоя или трансформаторного железа. Для частоты 100кГц следует использовать магнитопровод из феррита.
Постоянный ток нагрузки, протекая по обмотке дросселя, создаёт постоянное подмагничивание его сердечника, что смещает рабочую точку на кривой намагничивания на пологий участок, соответствующий магнитному насыщению. Это приводит к уменьшению магнитной проницаемости и индуктивности дросселя. Для снижения влияния подмагничивания на индуктивность дросселя его сердечник выполняется с немагнитным зазором. При этом следует понимать, что у дросселя с немагнитным зазором в сердечнике велико поле рассеяния, которое может явиться причиной наводок на элементы питаемого устройства. При расчёте фильтра необходимо обеспечить такое соотношение реактивных сопротивлений дросселя и конденсатора, при котором не могли бы возникнуть резонансные явления на частоте пульсации выпрямленного напряжения и частоте изменения тока нагрузки. Для этого необходимо, чтобы собственная круговая частота фильтра была хотя бы в два раза меньше круговой частоты пульсации. Это условие всегда выполняется при q > 3.

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.

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.

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.