Bagaimana penapis rangkaian disusun dan berfungsi

Gangguan rangkaian ketika mereka muncul. Peranti penapis rangkaian, tujuan elemennya. Ciri penapis rangkaian.

Teori soalan

Arus bergantian dalam rangkaian isi rumah adalah sinusoidal. Ini bermakna perubahan dalam voltan, dan, akibatnya, semasa, berlaku sepanjang sinusoid, iaitu, sepanjang arka halus berayun simetri pada paksi masa. Dalam satu saat, voltan di kedai keluar mengubah nilai dari +310 hingga -310 volt lima puluh kali. Oleh itu, secara teori, rangkaian AC 220 volt 50 hertz berfungsi.

Walau bagaimanapun, jika kita melihat bentuk gelombang voltan di saluran kami, kita akan melihat bahawa ia jauh dari ideal. Apa yang ada sinusoid! Puncak yang berterusan, impuls, ubah bentuk bentuk, perubahan amplitud, melemparkan dan melompat - inilah yang akan kita lihat. Semua ini sangat merosakkan gambar dan dapat melumpuhkan perkakas rumah. Yang pertama, pertama sekali, berkaitan dengan pusat muzik, televisyen, bekalan kuasa untuk radiotelephones dan peranti lain.

Terdapat banyak sebab untuk penyelewengan sinusoid voltan sesalur. Ini termasuk menghidupkan dan mematikan penerima elektrik berkuasa, overvoltages atmosfera, litar pintas di bahagian tinggi dari pencawang transformer, serta pelbagai transien kompleks.

Dari kursus dalam matematik, diketahui bahawa sebarang fungsi kompleks boleh diwakili dalam bentuk siri Fourier trigonometri. Ini bermakna sinusoid yang diputarbelitkan kami adalah jumlah sinusoid lain yang berbeza, masing-masing mempunyai frekuensi dan amplitudya sendiri. Dan bagi kita, untuk operasi peralatan rumah tangga yang selamat dan boleh dipercayai, kita perlu meninggalkan hanya satu sinusoid - dengan amplitud 310 volt dan frekuensi 50 hertz. Semua sinusoid lain atau, seperti yang biasa dikatakan, harmonik kita perlu menindas, menunaikan dan tidak lulus kepada penerima kuasa.

Di samping itu, terdapat juga jenis khas gangguan aperiodik, yang tidak dapat diramalkan atau dijelaskan menggunakan fungsi matematik. Ini adalah lonjakan impuls - sangat jangka pendek, tetapi peningkatan ketara. Mereka boleh berlaku pada bila-bila masa dan, tentu saja, juga tidak menguntungkan peralatan rumah tangga. Oleh itu, bunyi bising juga mesti ditindas.

Untuk menyelesaikan kedua-dua masalah ini dan digunakan pelindung lonjakan. Mereka melindungi peralatan dari frekuensi tinggi, frekuensi rendah dan bunyi bising dalam rangkaian. Tetapi bagaimana mereka bekerja?

Pelindung lonjakan

Sekiranya rintangan resistor tidak bergantung pada jenis arus yang melaluinya, maka reaktansi elemen litar seperti kapasitansi dan induktansinya bergantung secara langsung kepada kekerapan arus. Sebagai contoh, rintangan induktor meningkat dengan ketara untuk arus frekuensi tinggi.

Harta induktansi ini hanya digunakan dalam pelindung lonjakan untuk menahan hingar frekuensi tinggi - gelombang sinus dengan masa yang kecil. Ia cukup untuk meletakkan dua gegelung secara siri dengan beban - dalam sifar dan dalam konduktor fasa. Induktansi masing-masing mungkin kira-kira 60-200 μH.

Campuran frekuensi rendah boleh ditindas oleh rintangan aktif induktor, atau oleh perintang individu, yang juga diatur secara siri dengan beban. Rintangan perintang sedemikian tidak boleh besar, jika tidak, mereka akan mempunyai penurunan voltan yang ketara. Oleh itu, perintang untuk menindas gangguan frekuensi rendah mesti mempunyai rintangan maksimum 1 ohm.

Walau bagaimanapun, penapis yang membawa nama kod LC adalah paling berkesan terhadap gangguan rangkaian. Mereka tidak terhad kepada induktor, dan memasukkan kapasitor dengan kapasiti 0.22 - 1.0 μF, bersambung selari dengan beban.Voltan yang diberi nilai kapasitor mesti dipilih dengan sekurang-kurangnya dua margin relatif kepada voltan utama untuk mengambil kira perbezaan dalam voltan ini.

Kesan penapis LC secara langsung berkaitan dengan dua undang-undang beralih: gegelung L menekan perubahan mendadak dalam arus, dan kapasitor C melembabkan voltan tinggi turun naik voltan.

Tetapi kita masih berdenyut gangguan jangka pendek. Mereka boleh diuruskan dengan menggunakan elemen semikonduktor khas yang mempunyai ciri-arus voltan bukan linear - sebuah varistor. Pada voltan rendah, varistor berkelakuan seperti resistor rintangan yang sangat tinggi dan praktikal tidak lulus semasa. Tetapi jika voltan naik ke paras nominal untuk varistor, maka rintangannya menurun dengan ketara - ia melewati nadi semasa melalui dirinya sendiri.

Oleh itu, jika varistor dimasukkan dalam beban selari, maka ia akan "mengambil alih" denyutan voltan tinggi, mengurangkan beban untuk tempoh pendedahan mereka. Voltan yang diberi nilai varistor itu hendaklah kira-kira 470 volt.

Jadi penapis garisan untuk lebih banyak operasi yang berjaya mesti mengandungi: dua induktor 60-200 μH yang disambungkan secara bersiri dengan beban yang dilindungi, serta varistor 470 volt dan kapasitor 0.22 - 1.0 μF yang disambung secara selari. Sekiranya perlu, resistor boleh dimasukkan ke dalam litar untuk menekan gangguan frekuensi rendah dengan maksimum 1 Ohm. Penarafan litar semasa mesti dipilih bergantung kepada kuasa beban.

Amalan

Sebilangan besar penapis rangkaian murah yang kita tahu dalam kehidupan seharian, sebenarnya, bukan penapis rangkaian. Mereka mengandungi hanya varistor dan kenalan bimatallic untuk perlindungan semasa maksimum.

Tetapi penapis sedemikian mudah disempurnakan jika lengan dengan besi pematerian dan mengumpul semua item yang disenaraikan yang diperlukan untuk memasang litar LC.

Kekuatan pelindung paling lonjakan adalah rendah. Hal ini disebabkan fakta bahawa induktor dan unsur penapis lain untuk beban berat akan terlalu besar dan mahal. Selalunya, untuk penerima kuasa kuasa tinggi secara amnya, penapis hanya penukar semikonduktor boleh digunakan. Dan harga penapis sedemikian akan menjadi lebih tinggi, serta kerumitan peranti mereka.

Untungnya, perkakas elektrik rumah yang kuat tidak perlu dilindungi daripada gangguan rangkaian. Dan dapur, dan seterika, dan cerek sama sekali tidak peduli dengan kualiti elektrik yang mereka terima. Oleh itu, mereka tidak memerlukan pelindung lonjakan.

Dan komputer, televisyen, dan pusat muzik menggunakan tenaga yang sangat sedikit, dan penapis talian berasingan dengan arus yang dinilai hanya beberapa ampere cukup untuk melindungi mereka.

Alexander Molokov

Comments

[#1]

60-200 μg - berapa banyak lilitan dan diameter apa yang gilirannya?

[#2]

Sebenarnya, jenis peralatan elektronik moden seperti televisyen dan komputer sudah dilengkapi dengan perlindungan mereka sendiri. Ini adalah penapis talian terbina dalam (LC) dan voltan bekalan 100-260 V. (voltan Auto pada pendapat saya), dan lain-lain. Adakah mereka biasanya direka untuk kuasa elektrik yang tidak stabil dan miskin, atau saya salah? Dan adakah ia masuk akal untuk menggunakan penapis tambahan?

eugene,
Anda boleh menggunakan yang sedia dibuat dari papan lama, sebagai contoh, dari TV. Mereka secara langsung menyatakan berapa banyak ICG.

[#3 s]

hmm, mengapa dari -310 hingga 310 volt?

[#4]

Kerana 220 volt adalah nilai voltan berkesan. Maksimum, iaitu amplitud ialah kira-kira 310 volt.

[#5]

Saya ingin memberi perhatian khusus kepada hakikat bahawa terdapat penapis rangkaian di mana varistors disambung bukan sahaja antara fasa dan sifar, tetapi juga antara fasa dan tanah dan sifar dan tanah! Oleh itu, tidak semua pelindung lonjakan boleh digunakan tanpa alasan di cawangan kuasa! Apabila voltan meningkat di atas 231 volt, varistor biasanya "perjalanan" antara fasa dan sifar, dan lebih dari 250-300 volt, penetapan semula berlaku ke konduktor tanah. Sekiranya tidak ada asas, arus akan berjalan di sepanjang rintangan yang paling sedikit, iaitu: melalui peralatan rumah ke tempat "pecahan".

Dalam gambar di dalam artikel itu, kita melihat pelindung gelombang APC SurgeArrest® Home / Office PH6T3 yang luar biasa, ia dilarang keras untuk menggunakannya tanpa asas.

Apabila menyambung penapis sedemikian tanpa asas, saya perhatikan bahawa penanda aras menyala hijau, menunjukkan kebolehpasaran penuh! Selepas mematikan komputer, cahaya menjadi redup; selepas mematikan telefon, ia keluar.

Atas sebab yang sama, saya tidak mengesyorkan memasang soket dengan kenalan asas di sebuah apartmen tanpa alasan! Gunakan wayar lanjutan biasa dengan butang mati, dengan sentuhan asas, dan cuba untuk menyambungkan peralatan yang disambungkan oleh kabel tarikh kepada satu kord sambungan seperti itu.

Ini adalah perlu untuk menyamakan potensi antara peranti. (Contoh 1: unit sistem, monitor, pencetak, penceramah Contoh 2: TV, pemain DVD.)

UZO, Difavtomat, relay voltan dan fius dari FILTER NETWORK tersebut tidak akan menyelamatkan, peralatan anda, mereka hanya akan menyelamatkan diri dari kebakaran melalui kesalahan penjual yang tidak memberitahu anda maklumat penuh dan melalui kesalahan pengeluar yang tidak menulis tentang keperluan untuk landasan untuk "peranti keajaiban" .

Ia tidak mudah mengenali penapis talian seperti: jika selepas membaca manual pengguna, tidak jelas sama ada pembumian diperlukan atau diandaikan, pergi ke pemeriksaan visual. Biasanya, pelindung lonjakan ini mempunyai mentol lampu Protect atau simbol tanah, ditambah penapis ini menelan kos lebih daripada $ 20.

Sekiranya anda mempunyai semua soket yang diasaskan, tetapi mengetuk RCD atau mesin berbeza, perhatikan penapis talian anda. Pelindung lonjakan pastinya satu perkara yang berguna, tetapi tidak semua penapis boleh dihidupkan secara berurutan (satu ke yang lain), dan titik di sini bukan jumlah beban, tetapi fenomena resonans dan peningkatan arus di atas tanah!

Jika anda tidak mempunyai sambungan tanah dan anda telah membeli pelindung lonjakan dengan perlindungan variostatik ke tanah (dan 14 hari telah berlalu sejak tarikh pembelian), jangan cuba untuk memulangkan penapis ini ke kedai. Jangan cuba menaik taraf litar dengan memotong wayar tanah, menanggalkan penapis seperti "sehingga masa yang lebih baik".

(Anda boleh, tentu saja, memotong semua fuck dari itu dan meletakkannya bersama-sama, secara langsung, tetapi itu adalah kasihan.)

[#6]

1. Sebenarnya, cukup aneh, denyutan tunggal juga dibentangkan dalam siri Fourier. Sebagai contoh, impuls kilat adalah arus terus, tetapi semasa penguraian ia adalah jelas bahawa ini adalah ayunan frekuensi tinggi. Sesungguhnya nadi elektromagnetik dari arus terus seperti itu meluas ke kilometer dari tempat mogok kilat dan membakar penguat televisyen di udara, dan 10 m dawai biasa (seperti induktansi karut) mewakili rintangan ketara kepada arus kilat.
2. Untuk pemahaman yang lebih baik tentang masalah ini, mesti dikatakan bahawa tegasan lonjakan boleh menyambung kedua-dua fasa dan konduktor neutral, oleh itu, mengikut peraturan, ia sepatutnya meletakkan perlindungan (batasan) pada kedua-dua wayar. Ini paling jelas dilihat apabila perlindungan digunakan untuk keseluruhan apartmen menggunakan asas (tidak asas!), Terangkan dengan jelas dalam katalog IEK. Harus ada asas sebenar (jika tidak ada TN-S, saya ambil dari pengukuhan bangunan konkrit bertetulang)!
3. Ia boleh disebutkan bahawa terdapat klasifikasi penapis (penindas lonjakan) oleh kuasa gangguan dan voltan, penapis mudah alih akhir adalah yang paling lemah, tetapi mereka mengehadkan gangguan kepada voltan minimum.
4.Untuk sambungan siri penapis, knockout RCDs mungkin lebih baik dijelaskan bukan oleh resonans, tetapi dengan peningkatan kebocoran ke tanah melalui kapasitor penapis - lebih banyak penapis ada, lebih banyak kebocoran ada.
5. Dengan cara ini, di pintu masuk mesin basuh kuat terdapat juga penapis sendiri dari kapasitor untuk melindungi elektroniknya sendiri. Saya fikir hob dan ketuhar moden dengan elektronik mempunyai penapis sendiri. Mungkin sesetengah teko dan besi yang ada sudah ada. Oleh itu, jangan rilekskan, anda perlu membandingkan kos peralatan rumah dan perlindungan terhadap gangguan.

[#7 Dmitry]

Penapis rangkaian saya melakukan fungsi automaton. Isteri suka menyalakan TV, pengering, pemanas, besi dan beberapa pengguna yang berkuasa pada masa yang sama :-)

[#8 Alexander]

Ya, adalah mustahil untuk dilakukan tanpa asas - ia berbahaya bukan sahaja untuk teknologi, tetapi juga untuk kehidupan ...

[#9]

Mengenai denyutan tunggal yang kuat:
Mereka bukan sahaja muncul dari kilat, tetapi juga dari peralatan bertukar dan berkuasa, dan tidak begitu kuat. Nano tunggal dan denyut picosekond hampir mustahil untuk mengesan, kecuali, dengan nasib, dengan osiloskop penyimpanan.
Perlindungan terhadap mereka adalah rumit dan mahal - kapasitor voltan tinggi kapasitans dan induksi toroidal pada ferrite berkebil rendah dengan penggulungan sangat jarang - untuk mengurangkan kapasiti inter-turn. Semua ini ada dalam reka bentuk keratan khas, dengan permukaan dalaman perak.
Ia berfungsi dengan baik, melindungi teknologi komputer daripada membeku.
P.S. Cara paling mudah untuk menyumbat rangkaian kuasa anda dan mengganggu jiran anda adalah dengan menggunakan dimmers :)

[#10]

Banyak yang baru dari bahagian kejuruteraan elektrik iaitu pengetahuan.

[#11 Maxim]

Andrey,
Bolehkah anda mengesyorkan pelindung lonjakan yang boleh digunakan dalam soket tanpa asas?

[#12 merokok]

Saya mempunyai 3 penyambung dalam penapis: 1 sambungan langsung, 2 perlindungan bateri supaya mereka berhenti bekerja, apa masalahnya?

[#13 Igor]

Rupa-rupanya anda tidak mempunyai penapis, tetapi tidak terganggu. Dan dalam bateri yang tidak terganggu, bateri gagal sepanjang masa, kemungkinan besar ini adalah sebab kegagalan perlindungan bateri, tetapi ia hanya boleh menjadi pecahan (tidak mungkin).