Сетевой фильтр — обзор моделей. Зачем нужен сетевой фильтр, устройство и выбор для бытовой техники
В каждом доме есть масса электроники, бытовой техники. Хочется, чтобы она служила как можно дольше, не страдая от резких скачков напряжения в электросети, которые случаются по многим причинам: включение мощного прибора, короткое замыкание на подстанции, атмосферные перенапряжения, другие сложные переходные процессы.
Сохранить технику в исправном состоянии поможет фильтр сетевого напряжения. Это устройство, защищающее технику от помех и перепадов напряжения в сети. Внешне он может походить на обычный удлинитель, но отличие в том, что сетевой удлинитель снабжен специальным блоком, смягчающим последствия от резких скачков электроэнергии.
Для чего нужен
На паспорте каждого бытового прибора указывается частота входного напряжения по ГОСТу (50 Гц), но показатели в сети далеки от идеала. Вокруг нас множество потребителей электричества: кто-то делает ремонт и включил болгарку или делает сварку, на ближайшей фабрике одновременно включили производственные мощности, произошел сбой на подстанции. Все это сделает напряжение в сети нестабильным, и это скажется на работе чувствительной компьютерной техники, телевизоров.
Рассмотрите, для чего нужен сетевой фильтр и каков принцип его работы на примере математических функций. Изменение частоты напряжения переменного тока в сети происходит по синусоиде (плавная дуга, колеблющаяся многократно за единицу времени). В дополнение к этому происходят высокочастотные (100 Гц до 100 МГц), и низкочастотные импульсы, пики напряжения, изменения амплитуды, искажения формы, скачки. Это мало похоже на плавную синусоиду (гармонику), а больше схоже с показателями кардиографа, и к тому же таких кривых одновременно фиксируется множество.
Для нормальной работы бытовых приборов необходимо, чтобы была одна плавная синусоида, поэтому все остальные гармоники и импульсные помехи необходимо разрядить и не допустить к приемнику электрического тока. Всю эту работу выполняет фильтр-удлинитель, оборудованный встроенной схемой, которая поглощает все частотные погрешности. Для больших перепадов предусмотрен предохранитель, который перегорая при перегрузке, обесточивает приборы. Фильтр-розетку лучше использовать совместно со стабилизатором напряжения.
Устройство
Если род тока, проходящий через резисторы, не влияет на их сопротивление, то емкостное и индуктивное сопротивления непосредственно зависят от частоты тока. Чем больше частота тока, тем больше сопротивляемость индукционной катушки. Такое свойство индуктивности применяется в устройстве, чтобы сглаживать высокочастотные помехи (синусоиды с маленькими периодами). Для этого последовательно нагрузке размещают в нулевой и фазный проводники две катушки индуктивностью от 60 до 200 мкГн каждая.
Помехи низкой частоты гасятся сопротивлением индукционных катушек или резистором с сопротивлением не более 1 Ом, расположенными последовательно. Эффективнее всего фильтровать помехи могут LC-фильтры, которые состоят не только из индукционных катушек, но и дополнены конденсатором (емкость 0,22-1,0мкФ), подсоединенным параллельно нагрузке. Напряжение данного конденсатора подбирается таким, чтобы оно превышало напряжение сети хотя бы вдвое, учитывая возможные перепады.
Справиться с импульсными кратковременными помехами поможет полупроводниковый элемент – варистор. Если напряжение в сети низкое, то варистор выступает в качестве резистора большого сопротивления и не пропускает ток. При возрастании напряжения до номинального показателя варистора (470 вольт), сопротивление полупроводника снижается, и импульсы тока проходят через него. Значит, если варистор включить параллельно нагрузке, то импульсы высокого напряжения будут им поглощаться, временно сглаживая их воздействие.
Настоящая розетка-фильтр должна состоять из:
- двух катушек с индуктивностью от 60 до 200 мкГн, последовательно нагрузке;
- варистора 470 вольт, включенного параллельно нагрузке;
- конденсатора 0,22-0,1 мкФ, включенного параллельно нагрузке;
- резистора на 1 Ом, чтобы подавлять помехи низкой частоты (при необходимости).
Большинство дешевых вариантов на практике ими не являются. Они состоят только из варистора и биметаллического контакта для максимальной защиты. Однако легко собрать LC-контур собственными руками и работать он будет не хуже заводского. Хотя если в доме есть только обычные мощные бытовые приборы, то они не нуждаются в фильтрах, поскольку качество электроэнергии на них не влияет, а электроника (компьютер, телевизор, музыкальный центр) потребляют малое количество энергии и для них вполне подойдет фильтр-удлинитель с номинальной величиной тока в несколько ампер.
Какой удлинитель выбрать для дома, гаража, дачи — 5 правил.
Удлинитель это такой же необходимый элемент эл.проводки в доме, как розетки, выключатели и другое оборудование.
В магазине можно встретить десятки их разновидностей. Какой же из них выбрать и на какие параметры обратить внимание в первую очередь.
Запомните, что чем длинее переноска, тем больше будут потери напряжения. Для бытовых приборов оптимальная длина удлинителя от 3м до 7м.
При этом подключать нагрузку в них можно мощностью не более 3,5кВт (до 16А) одновременно. Зависит это от сечения провода.
Кстати, много гнезд под розетки нужно не для одновременного подключения большого количества приборов, а для того, чтобы постоянно не выдергивать вилку, тем самым защищая от расшатывая контакты.
Сечение жил провода для подключения нагрузки комнатной аппаратуры (TV, компьютеры, холодильники) выбирайте не менее 0,75мм2.
Многие не знают, но все удлинители должны быть изготовлены и соответствовать ГОСТ Р 51539-99 (МЭК 61242-95). Он называется «Удлинители бытового и аналогичного назначения на кабельных катушках». Скачать можно здесь.
Вот регламентированные сечения провода для удлинителей согласно этого норматива:
- нагрузка до 6А (1,3кВт) – 0,75мм2
- нагрузка до 10А (2,2кВт) – 1мм2
- нагрузка до 16А (3,5кВт) – 1,5мм2
Марка провода – чаще всего ПВС с поливинилхлоридной изоляцией.
При этом диаметр самого провода (не отдельной жилы) желательно иметь от 5мм и выше. Если это не так, производитель скорее всего на чем-то сэкономил – либо на меди, либо на изоляции.
Еще может быть использована марка КГ, вместо ПВС. Он более устойчив к отрицательным температурам и изменениям погодных условий. Для уличного или гаражного применения такой выбор будет более правильным.
ПВС протащите несколько раз по бетонному полу, и его изоляции придет конец. КГ более стоек к таким условиям эксплуатации. Применимы и другие марки кабеля:
Вот подходящие сечения проводов для качественных переносок, и что в них при этом можно безопасно включать без риска перегрева (холодильники, стиральные машинки, ТВ, дрели, болгарки, обогреватели и т.д.):
К сожалению, в заводском исполнении, вы практически не встретите в магазинах бытовые удлинители с сечением 2,5мм2. Разве что это будут бобины или катушки большой длины, от 50 метров и выше.
Да и то, повышенное сечение здесь нужно в первую очередь ради снижения потерь напряжения, а не подключения большей мощности.
Поэтому такие модели (с проводами 2,5мм2, 4мм2 и выше) зачастую мастерят самостоятельно.
Для более мощных приборов, например инверторных сварочных аппаратов, идет уже совсем другой класс изделий.
У качественной модели обязательно должна быть защита от вытягивания и перегибания провода.
Это одинаково относится как к разъему с вилкой, так и к месту ввода проводников в корпус удлинителя.
Никогда не работайте переноской со скрученными проводами. Во-первых, это рано или поздно приведет к повреждению жил, а во-вторых такой кабель элементарно будет нагреваться.
Учтите, что удлинители выдерживают номинальную нагрузку, только при полностью размотанном кабеле. На корпусе, иногда наносят специальные значки, с максимальным током при смотанном проводе и размотанном.
Прежде чем покупать удлинитель, посмотрите какая у него вилка:
Если вилка не литая, и ее можно разобрать, то есть риск нарваться на сомнительное изделие. Именно такие вилки проще всего изготовить кустарным способом.
Для производства цельных, хотя бы нужно некоторое профессиональное оборудование.
Кроме того, если ваша аппаратура с вилкой без евроразъема, то удлинитель с евророзеткой вам противопоказан. Использование в этом случае евроадаптеров и переходников в разы увеличивает переходное сопротивление.
А еще нарушает систему заземления, что может привести к поражению эл.током. Некоторые приборы и инструменты подключать без заземления элементарно опасно.
Переходное сопротивление одного контакта еще в новой модели должно быть не более 0,05Ом. В процессе эксплуатации оно может ухудшиться до 0,1Ом.
То есть, при номинальной нагрузке в 10А, только на одних контактах «вилка-розетка» можно терять в мощности до 10Вт каждый час. Вот сводные данные по потерям в напряжении и мощности в удлинителях в зависимости от длины, материала и сечения жил.
И это при нормируемых значениях. А что будет, если вы понавтыкаете различные переходники.
Еще обращайте внимание на расположение втычных контактов розеток. Они должны быть сделаны так, чтобы вилка подключаемого аппарата втыкалась по диагонали или наискось, а не вертикально.
Иначе вторую вилку в соседнее гнездо невозможно будет подключить.
Стремитесь выбирать модели со встроенной защитой от перепадов напряжения и с защитой от пыли и влаги. Влагозащищенность обозначается латинскими буквами IP. Бытовые удлинители чаще всего идут с цифрами IP20.
Ими можно пользоваться только в сухих и не пыльных комнатах, но никак не в ванной или гараже. Модели с защитой IP44 уже имеют пылебрызгозащиту.
Не путайте модели сетевых фильтров и простых переносок с кнопкой отключения. В последних, встроен выключатель, предназначенный для ручного отключения питания.
Он никоим образом не защищает аппаратуру от перепадов и перекосов напряжения. Для этого, внутри корпуса должен стоять еще как минимум варистор. Что это такое, будет рассмотрено чуть ниже.
Кстати и сами выключатели бывают разными:
Выбирать лучше 4-х полюсники. Отличить их довольно легко.
Четырехполюсный в два раза шире. Именно он разрывает как фазу, так и ноль.
При двухполюсном вы можете отключить только нулевую жилу, а фаза по прежнему будет поступать на розетки и приборы при воткнутой вилке.
Один из самых распространенных типов – это так называемый компьютерный удлинитель или сетевой фильтр. Он имеет в корпусе встроенный выключатель, которым можно отключать питание всех розеток.
Рассчитан он обычно на ток от 10А (мощность 2,2кВт). Каждая розетка в них имеет заземляющий контакт. Что крайне необходимо для квартир с трехжильной проводкой (фаза-ноль-земля).
Питающий провод на качественных моделях должен быть промаркирован. На нем штампуется марка и сечение жил.
Не покупайте переноски, где сечение жил менее чем 0,75мм2 или где вообще нет никаких опознавательных надписей на проводах.
При этом не стоит особо доверять толщине самого кабеля. Вполне возможно, что изоляция в нем будет довольно толстая, а вот жилки совсем тонюсенькие.
Такой провод будет однозначно греться, даже при минимальной нагрузке.
Самое главное в таких моделях, чтобы внутри был не просто выключатель, а именно “автомат”, который будет автоматически срабатывать при превышении нагрузки.
Данный удлинитель используется для питания компьютеров, ЖК и Led телевизоров, принтеров и другой бытовой техники.
Каким же образом он защищает оборудование от перепадов напряжения? Для того чтобы это понять, необходимо заглянуть во внутрь корпуса.
Для этого раскручиваете винты на обратной стороне и снимаете крышку. Контактные площадки розеток переноски должны быть выполнены из латунных пластин.
В большинстве своем они идут толщиной 0,3мм. Более качественные модели под большие токи, имеют толщину до 0,6мм.
В дешевых китайских подделках можно встретить не латунные, а всего лишь напыленные латунью железные шинки-пластины. Проверить это дело можно обыкновенным магнитом. Цветной металл магнититься не будет, а железо запросто.
Кроме худшей токопроводимости, железные контакты после первого применения широкой евровилки расширятся, а в обратное состояние уже не вернутся. Латунь же обладает значительной упругостью.
Кстати, многие “советские”вилки в такие разъемы не подойдут из-за наличия боковых штырьков заземления.
Самый главный элемент, защищающий все подключенное оборудование – это варистор. К нему с двух сторон подходят фаза и ноль. При кратковременном скачке напряжении (около 300В), у него резко падает сопротивление, зато возрастает ток протекающий через него.
За счет этого напряжение на самом варисторе стабилизируется. Если же скачок не кратковременный, а перенапряжение идет постоянно, то он просто замыкает цепь и внутри корпуса создается искусственное короткое замыкание.
То есть, если напряжение в розетках подскочило и держится в пределах 300В, у варистора резко уменьшается внутреннее сопротивление (вплоть до нуля), он срабатывает, создавая КЗ.
И именно от этого КЗ отключается автоматический выключатель, защищая все подключенные приборы.
Более качественные изделия комплектуются несколькими варисторами, плюс конденсаторами и катушками индуктивности.
В недорогих, вся защита заканчивается варистором и автоматом или кнопочным предохранителем.
Применять такой удлинитель-переноску рекомендуется именно для бытовых приборов, а не для силовых инструментов – болгарка, дрель, фен и т.д. Включая в него мощные приборы, вы уменьшаете срок службы удлинителя в разы.
Сами пластинки здесь не подпружинены, хоть и латунные. И при относительно больших токах быстро прогорают.
Для более мощных нагрузок можно выбирать модели без встроенных выключателей. Защита в этом случае обязательно должна быть обеспечена автоматов в щитке.
Такие модели для гаража и дачи выбирайте с сечением провода не менее 2,5мм2, так как розеточные группы зачастую защищаются автоматами 25А.
И при перегрузке удлинителя, выполненного кабелем 0,75мм2 никакой автомат в щите не сработает. В первую очередь начнет плавиться именно удлинитель.
Внутри них также находятся латунные контактные пластины. Иногда они крепятся к основанию из негорючего материала. Это напрямую отвечает за пожаробезопасность всей колодки.
Одним из таких материалов является полиамид. Вообще то у всех производителей корпус удлинителя должен изготавливаться из негорючего пластика, но не все “китайцы” это соблюдают.
Провода питания могут быть как припаяны или приварены контактной сваркой (лучший вариант), так и просто поджаты винтами в специальных клеммных разъемах.
Надежнее, когда зажатие происходит пластиной, потому что очень часто эти винты раздавливают кончик провода, ухудшая площадь соприкосновения и сам контакт.
Если ваша переноска сделана таким образом, то целесообразнее будет такой проводок обжать наконечником НШВ.
Пайка при больших токах и нагреве может и отвалиться, а вот со сваркой ничего не будет. Даже при коротких замыканиях.
Помимо контактных латунных пластин не забывайте проверять магнитом и саму вилку. Она тоже должна быть выполнена из цветного металла и не примагничиваться.
К сожалению, чаще всего в продаже встречаются дешевые удлинители, которые скрывают в себе кучу потенциальных опасностей.
С виду, все вроде бы выглядит цивильно, да и надписи успокаивают. Номинальные токи до 16А, напряжение 250-260В! и т.п.
Однако стоит их раскрыть и все недостатки на лицо. Самое больное место – это заниженное сечение провода. Под “толстой” изоляцией и литой вилкой вы этого не увидите.
А вот внутри корпуса, в местах подключения к пластинам, уже можно кое с чем сравнивать.
Далее идут примагничивающиеся контактные пластины. Вот такая картина говорит о многом:
Иногда их даже делают из жести консервных банок, о чем свидетельствует рисунок по бокам. Вместо латуни здесь используется оцинкованное железо. Как правило, в таких моделях и сама вилка сделана из этого же материала.
Даже при нагрузке меньше 1кВт провод начинает греться, а при длительной нагрузке может и расплавиться. Все это чревато возникновением пожара.
Поэтому будьте внимательны при покупке и никогда не доверяйте только надписям и фирменным названиям. Подобрать себе качественный удлинитель для абсолютно любых целей протяженностью от 1,5м до 50м можно здесь.
Устройство сетевого фильтра
В конструкции сетевого фильтра предусмотрено два «фильтрующих» блока. В первом находятся так называемые варисторы – это полупроводниковые приборы, активное сопротивление которых напрямую зависит от напряжения. Чем выше на входе напряжение, тем меньше сопротивление варистора.
Предположим, в электрической сети 220В возник резкий скачок напряжения вверх, оно стало больше 220В. В этом случае варисторы автоматически уменьшают собственное сопротивление, поэтому они берут на себя часть «лишней» энергии, часть «лишнего» электрического тока, преобразуя все это «лишнее» в тепло. Это позволяет уберечь компьютер от повышения напряжения в электрической сети.
Второй фильтрующий блок представляет собой фильтр емкостного типа, состоит он из так называемых конденсаторов. Конденсаторы забирают в себя излишнюю энергию, которая выделяется при скачках напряжения вверх, и отдают эту энергию обратно при скачках напряжения вниз.
Таким образом, они как бы сглаживают скачки напряжения, делая их меньше и, что важнее, намного спокойнее. Вверх – медленнее, вниз тоже медленнее. Получается, что вместо резких скачков получаем плавное «качание», как на волнах, что гораздо менее вредно для компьютеров.
электрический ток, проходя через сетевой фильтр, попадает в компьютер изрядно сглаженным, «очищенным» от резких колебаний и перепадов.
Как говорится, что и требовалось доказать!
При медленных перепадах напряжения
Если напряжение в сети повышается или понижается медленно, то сетевой фильтр этого, как бы, не замечает. Он не сглаживает и не фильтрует такие медленные перепады. Для этого сетевой фильтр не годится. Тут уже нужен стабилизатор напряжения.
Функцию стабилизатора напряжения, как правило, выполняют так называемые источники бесперебойного питания (ИБП). Это тяжелые устройства, которые продаются в магазинах по продаже компьютеров. Они действительно тяжелые по весу, потому что в их состав входит мощная аккумуляторная батарея, способная достаточно длительное время автономно поддерживать электропитание 220В при полностью отключенной электрической сети 220В.
При повышении внешнего напряжения источник бесперебойного питания автоматически снижает его уровень до приемлемого. При очень сильном повышении внешнего напряжения он автоматически отключается от сети 220В и переходит на работу от аккумуляторной батареи. Аналогично ИБП «борется» с понижением напряжения, вплоть до его полного отключения. Он повышает его до требуемого уровня за счет энергии аккумуляторной батареи.
Сетевой фильтр не умеет этого делать, он для этого не предназначен. Но некоторые сетевые фильтры умеют автоматически отключаться от сети 220В, если напряжение в этой сети опустится ниже или поднимется выше определенного порога. Как правило, вверх – это свыше 250 вольт, вниз – ниже 180 вольт. И это тоже определенная защита компьютеров от поломок из-за проблем с электрической сетью 220В. Спасибо сетевому фильтру для компьютера!
Защита от помех
Кроме перепадов напряжения, в бытовой электрической сети полно помех. Они бывают импульсные, очень резкие и короткие, с амплитудой, доходящей до 6000 вольт! Такие мощные импульсы могут вывести из строя очень чувствительные микросхемы компьютеров.
А бывают не сильные, но очень высокочастотные. Настолько высокочастотные, что эти помехи могут оказывать прямое воздействие на работу компьютерного оборудования. Компьютер может воспринимать эти помехи как внутренние сигналы, может начать реагировать на них, что приводит к зависаниям, остановкам в работе и другим подобным сбоям.
Сетевой фильтр успешно борется и с импульсными помехами, и с высокочастотными помехами, сглаживая их и превращая в совершенно безопасные для компьютера перепады напряжения.
