Что такое сетевой фильтр, для чего он нужен и где применяется

Что такое сетевой фильтр

Сетевой фильтр представляет собой устройство для сглаживания импульсных и высокочастотных помех в электросети. Подобного рода помехи негативным образом сказываются на работе бытовой техники и способны вывести её из строя.

Помимо распространенного мнения, сетевой фильтр — это не просто дорогой удлинитель. Внутри него имеется сложная начинка из конденсаторов, варисторов, симметричных дросселей и предохранителей, которые в общей схеме способны защитить электроприборы, как по ограничению электропитания, так и от его перепадов.

Время срабатывания сетевого фильтра является одним из самых важных параметров устройства. Качественный сетевой фильтр способен мгновенно отреагировать даже при ударе молнии. Более простые модели сетевых фильтров работают по принципу «предохранителя», который перегорает в случае серьезного скачка напряжения.

Устройство сетевого фильтра

На вид сетевой фильтр представляется обычным удлинителем с массивной колодкой для подключения различного рода электроприборов. Однако это не так. Внутри сетевого фильтра располагается встроенная схема, основная задача которой сглаживать скачки напряжения и искажения частот электрического тока .

В случае более серьезных помех, в конструкции сетевого фильтра имеется плавкий предохранитель, который даёт возможность безболезненно отключить электроприборы от сети 220 Вольт. Дорогие модели сетевых фильтров — это сложные электронные устройства, способные очень быстро рассчитывать параметры входного напряжения и своевременно реагировать на его отклонения от требуемых норм.

Как было сказано ранее, устройство сетевого фильтра снабжено конденсаторами (для сглаживания помех), индукторами с сердечником (для выравнивания напряжения), термопредохранителем (как основная защита от перенапряжений). Следует заметить, что качественная и надежная работа сетевого фильтра невозможна без заземления. Использование устройства без предварительного заземления в доме , резко снижает его эффективность.

Конструктивные особенности

Основные элементы современного качественного сетевого фильтра:

• Вилка из негорючего ПВХ. В современных устройствах применяют эргономичные вилки улучшенной конструкции, которая обеспечивает простое вытаскивание из розетки.
• Провод из трех изолированных медных жил в общей оболочки. На месте присоединения провода к корпусу предусмотрена эластичная муфта, которая предохраняет кабель от заломов. Длина провода – 1,5, 1,8, 3,0, 4,0, 5,0, 10,0 м.
• Корпус. Выполнен из износоустойчивого ABS пластика. Выполняется в белом, светло-сером, сером цветах. В корпусе расположены блоки фильтрации помех, выключатель, терморазмыкатель. Отверстия розеток могут оснащаться защитными шторками, которые предотвращают попадание в них грязи. Защитные шторки также мешают маленьким детям прикоснуться к токоведущим частям.

Виды выключателей:

• Общие. Отключают от питания сразу все розетки устройства. Этот вариант встречается чаще всего.
• Индивидуальные. Отключают отдельные розетки.
• Пульты ДУ. СФ с пультами дистанционного управления встречаются редко и стоят довольно дорого. Удобны для людей с ограниченными физическими возможностями.

Дополнительно в конструкции может присутствовать световой индикатор, чаще всего соединенный с выключателем. Сигнализирует о включенном или выключенном состоянии устройства. Некоторые модели оснащены петлями с обратной стороны корпуса, предназначенными для крепления на стену.

Уровни защиты, обеспечиваемые фильтрами разной функциональности

Условно СФ по степени защиты можно разделить на следующие группы:

• Базовый уровень (Essential). Стоят недорого, конструктивно просты, применяются для подключения недорогой домашней техники. Отличие недорогих сетевых фильтров от обычных удлинителей – то, что они дают защиту от кратковременных скачков напряжения, принимают удар на себя и отключают аппараты.
• Продвинутый уровень (Home/Office). Широко используются для приборов, эксплуатируемых дома и в офисе. Представлены на рынке в богатом ассортименте.
• Профессиональный уровень (Perfomence). Такие сетевые фильтры способны гасить все помехи, поэтому они предназначены для подключения дорогой техники, чувствительной к помехам.

Количество и тип розеток

В современных устройствах предусмотрено от 4 до 8 розеток европейского типа. Такие розетки предназначены для вилок с двумя круглыми штырями. Выпускаются они двух типов – C и F. Розетки C изготавливаются без пластины заземления, в изделиях типа F она присутствует. Пластина заземления повышает безопасность пользования электрическими приборами.

Основные параметры сетевых фильтров

СФ различаются по сечению подводящих проводов. Наиболее распространенные варианты – жилы сечением 0,75 или 1,0 мм2. Таких сечений достаточно, чтобы обеспечить максимальный ток нагрузки в 10 А. Если необходимо обеспечить номинальный ток в 16 А, то приобретают СФ с сечением жил 1,5 мм2.

Выбирая устройство, обращают внимание на максимально допустимую мощность нагрузки, которую можно подключать. Этот показатель равен произведению максимально допустимой величины тока нагрузки и напряжения в сети. Для обеспечения работы компьютеров и периферийных устройств подойдет практически любая модель. А вот перед покупкой сетевого фильтра для бытовой техники необходимо примерно определить суммарную мощность приборов, которые планируется подключать. Если суммарная мощность аппаратуры выше мощности, допустимой для данной модели, то покупать такой СФ не стоит.

Зачем нужен сетевой фильтр: краткое пояснение

Само название этой электронной схемы объясняет ее назначение. Слово «фильтр» указывает на отсеивание вредных помех, а «сетевой» — определяет их источник.

Другими словами, весь электрический мусор, поступающий из сети питания, отсеивается на входе нашего устройства и не влияет на качество работы бытового прибора. Основной же сигнал сети 220 вольт с частотой 50 герц беспрепятственно проходит через фильтр.

Электромагнитные помехи в сети появляются спонтанно, предугадать их появление невозможно. Даже простое включение лампы накаливания формирует начальный бросок тока, создающий зону переходных процессов.

Подключение электродвигателей холодильника, стиральной или посудомоечной машины связано с изменением индуктивного сопротивления. Ток такого включения может превышать в десятки и более раз номинальную величину нагрузки.

При этом в сети создается значительная «просадка» напряжения. А далее следует его всплеск, формирующий высоковольтные помехи.

Эти процессы протекают кратковременно. Во времена пользования аналоговой бытовой техникой они особого вреда не причиняли, а в аудио и видео аппаратуру встраивали простейшие фильтры, отлично выполняющие свои функции.

Они надежно сглаживали все эти быстрые провалы и пики напряжения своей конструкцией, предотвращая их попадание к чувствительной электронной схеме.

Важно понимать, что фильтр работает исключительно с кратковременными провалами и пиками входного сигнала. Если же подобный процесс немного затянется, то здесь нужно другое устройство — стабилизатор напряжения.

Какой вред наносят электромагнитные помехи

1. Напряжение кратковременных импульсов накладывается на основной сигнал питания сети 220. При этом в точке амплитуды может возникнуть перенапряжение, способное прожечь рабочий слой изоляции или повредить электронный компонент.
2. Проникающие внутрь слаботочных цепей посторонние сигналы искажают работу звукозаписывающих или звуковоспроизводящих устройств, видеотехники, телеприемников, дорогой цифровой аппаратуры.
3. Специальная техника позволяет через электромагнитные шумы, передающиеся по нулевому проводнику, проложенному вне квартиры, получать доступ к конфиденциальной информации.

Чтобы надежно бороться с помехами необходимо знать особенности своей бытовой сети.

Виды

Разнообразие сетевых фильтров сегодня велико, выбрать необходимую модель не составит труда. Фильтр может иметь вертикальный вид или круглый, его можно использовать как настольный вариант или повесить на стену, при желании можно использовать сетевой фильтр как встроенный в столешницу. Продвинутые типы электрофильтров обладают регулировкой с дистанционным управлением. Различие видов сетевых фильтров дает возможность осуществить:

• защиту порта USB – к такой конструкции можно подсоединять для подзарядки устройства с соответствующим разъемом, например, смартфон, медиаплеер и т. д.;
• возможность раздельного включения каждой розетки – обычные модели с помощью единой кнопки отключают питание всего сетевого фильтра, но есть усовершенствованные варианты, где для пользования розетку можно выбрать и включить автономно;
• закрепление конструкции сетевого фильтра на стене – осуществить это можно с помощью специальной петельки, имеющейся на корпусе устройства, или выполнить прочное крепление с помощью использования 2 креплений, расположенных на тыльной стороне конструкции.

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.

Какие бывают

Существуют следующие типы:

• базовый – это недорогие приборы, которые применяются для мелкой бытовой техники;
• продвинутые – используются для любой домашней техники;
• профессиональный – используются для дорогих домашних приборов, которые чувствительны к перепадам напряжения. Покупаются для домашних кинотеатров, дорогостоящих стереосистем.

Чем выше качество фильтра, тем надежнее он работает.
Для стабильной работы его подключают к розетке с заземлением. При отсутствии заземления эффективность работы снижается на 20-40%.

Базовый

Базовые (Essential)  покупаются для недорогой бытовой техники – настольных ламп, часов. Отличаются невысокой стоимостью, простотой использования. Такие приборы предназначены для подавления всплесков напряжения величиной до 960 Джоулей. Несмотря на небольшой рабочий диапазон, также надежно выполняют работу по защите домашней техники.

Продвинутый универсальный с крышками

Самые используемые – это продвинутые (home, office) устройства с крышками.

Подходят для защиты домашнего оборудования – компьютеров, стиральных машин, телевизоров. Рассеивают 900 – 2000 Дж в зависимости от модели. Считаются универсальными с точки зрения соотношения цены и качества, поэтому используются чаще остальных видов.

Профессиональный с защитой

Профессиональный (Performance) – рассеивает свыше 2000 Дж. Используются при работе со сложной техникой, которая чувствительна к изменениям напряжения – например, дорогостоящие акустические системы, домашние кинотеатры. Цена таких устройств значительно выше.

Умный управляемый

Управляемые выделяются в отдельную категорию, из системы «умный дом». Радиоуправляемые сетевые фильтры существуют много лет, современные модификации с Bluetooth или WLAN более удобные для применения. Управлять таким устройством можно с помощью телефона или планшета даже находясь вне дома. Благодаря таким приборам можно контролировать работу домашнего оборудования, даже находясь на удалении от дома.

Принцип действия

Принцип действия сетевых фильтров достаточно прост и заключается в фильтрации помех и ограничении напряжения.

Защита от радио и электромагнитных шумов осуществляется с помощью индуктивных элементов (тороидальные катушки индуктивности) и конденсаторов, которые помогают понизить высокочастотные составляющие до нормальной частоты в 50 Гц. Это происходит за счет того, что у индуктивности сопротивление увеличивается при возрастании частоты, а у конденсатора уменьшается.

Ограничение напряжения осуществляется при помощи металлооксидного варистора, который отводит дополнительное напряжение, образуя связь между фазой и заземляющим проводником. Если напряжение ниже определенного значения (равно или ниже номинальному), то варистор создает значительное сопротивление, а если напряжение превышает номинальное, то этот электронный компонент наоборот, уменьшает сопротивление. Основная защита от перенапряжения выполнена в виде плавкого и/или биметаллического предохранителя.

Как выбрать сетевой фильтр

Сетевой фильтр имеет немало параметров, на которые важно обращать собственное внимание при выборе. Одним из таких параметров, является мощность сетевого фильтра, чем она выше, тем больше к устройству можно будет подключить электропотребителей.

Для подбора оптимальной мощности сетевого фильтра, следует сложить мощность всех электроприборов, которые к нему будут в дальнейшем подключены, и добавить к полученному значению, не менее 20% запаса.

Вторым важнейшим параметром при выборе сетевого фильтра, является максимальный ток нагрузки. Данная характеристика сетевого фильтра указывается в (А) амперах, а для того, чтобы её правильно определить, следует также учитывать параметры подключаемых к сетевому фильтру электроприборов.

Например, электроприбор мощностью в 2,2 кВт, должен подключаться к сетевому фильтру, с допустимой нагрузкой по току, не менее чем на 10 А. Для правильного определения данной характеристики, также следует суммировать величины тока всех подключаемых бытовых приборов к сетевому фильтру.

Кроме того, не менее важной характеристикой сетевого фильтра является и максимальный ток импульса помех, на которые он рассчитан. Лучше отдавать предпочтение таким моделям сетевых фильтров, которые рассчитаны на 3500-10000 А. Данный параметр, очень важен для надежной защиты электроприборов от различного рода помех в электросети.

Чем выше будет степень подавления высокочастотных помех сетевым фильтром, тем лучше и надежнее будет защита. Данный параметр указывается в ДБ, и его можно найти в паспорте к устройству. При этом не менее важно обратить внимание и на такую характеристику, как «энергия скачка», чем она будет выше, тем лучше.

Характеристики сетевого фильтра

К другим характеристикам сетевого фильтра, также относятся:

• Наличие грозозащиты;
• Предустановленный датчик перегрева (возможность автоматического отключения сетевого фильтра в случае перегрузок);
• Наличие в сетевом фильтре телефонного разъёма и портов USB, также существенно расширяет функции использования данного устройства;
• Возможность подключения по Wi-Fi;
• Индикатор нагрузки и включения.

Чтобы выбрать качественный сетевой фильтр важно учитывать множество параметров. Помните, что залог бесперебойной и долгой работы бытовой техники зависит, прежде всего, от качества напряжения. И хотя сетевой фильтр не способен поднять или понизить напряжения, по принципу стабилизатора, он является надежной защитой в работе электроприборов.

Где применяется фильтр и что делать, если его нет

Дело в том, что в качественных блоках питания он должен быть установлен, прям на плате и тем более на БП высокой мощности, например компьютерных. Но, к сожалению, ваши зарядные устройства для смартфона, БП от ноутбука, ЭПРА люминесцентных и светодиодных ламп чаще всего не имеют их в своем составе. Это связано с тем, что китайские производители упрощают схемы своих устройств для снижения их себестоимости. Часто бывает, что на плате есть места для деталей, назначение которых фильтровать помехи, но они просто не распаяны и вместо них стоят перемычки. Компьютерные блоки – это отдельная тема, схема практически у всех одна, но исполнение разное, и в самых дешевых моделях фильтр отсутствует.

Вы можете снизить помехи вашего телевизора или другого устройства которое хотите защитить и улучшить свойства его электропитания дополнив обычный удлинитель таким фильтром. Его можно собрать самому или извлечь из хорошего, но ненужного или неисправного БП.

Сетевой фильтр – это простое, но полезное устройство, которое улучшит качество электропитания ваших приборов и снизит вред, наносимый его частоте работой импульсных БП, а область применения достаточно широка – используйте его для любой современной аппаратуры. Его устройство позволяет повторить схему даже начинающему радиолюбителю, а ремонт не составит труда. Использование сетевого фильтра крайне желательно для потребителей любого рода.

Лучшие фильтры для бытовой техники

Выбирать фильтр для домашней техники стоит, учитывая различные факторы. В первую очередь нужно заранее узнать, на какие приборы он будет подключен.

Мелкие бытовые приборы и мощные устройства не могут защищаться фильтром одного вида. Также следует выбирать приборы от зарекомендовавших себя производителей. При покупке нужно обращать внимание и на маркировку – например, обозначение CE говорит о том, что это устройство является проверенным и качественным.

Как выбрать для телевизора

Устройство для телевизора гарантирует бесперебойную работу без помех и импульсных перенапряжений.

Для недорогих телевизоров достаточно будет приобрести фильтр в 250 В. Для ЖК телевизоров можно дополнительно установить стабилизаторы, подобранные под напряжение розетки.

Как выбрать для холодильника

Основные критерии выбора:

• мощность, которую фильтр выдерживает;
• количество и тип розеток;
• наличие заземляющих контактов;
• конструктивные особенности;
• длина кабеля;
• внешний вид устройства и дизайн.

Нагрузка важнейший параметр выбора. Перед покупкой внимательно изучают паспорт холодильника, и только потом покупают прибор.

Для бесперебойника

Подключать ИБП (источник бесперебойного питания) можно через сетевой фильтр. Он позволит снизить нагрузку на бесперебойник.
Сетевой фильтр нельзя располагать между ИБП и нагрузкой, так как батарея в этом случае будет разряжаться быстрее.

Зачем нужен сетевой фильтр с заземлением для стиральной машины

Сетевой фильтр для стиральной машины устроен таким образом, что гасит любые частоты кроме 50 Гц. Большой скачок напряжения может вывести стиральную машину из строя. Избыточные токи, которые могут возникнуть,  сбрасывает на заземление. Стиральную машину, как и другое мощное оборудование, нужно подключать через отдельно.

Сетевой фильтр своими руками

Схема простейшего фильтра состоит из выключателя и варистора, вот как она выглядит:

V1 – это и есть варистор, его маркировка «471», значит, что его напряжение срабатывания 470В, при этом чем больше его диаметр, тем большую энергию он сможет погасить не взорвавшись при этом. Это значит, что чем больший варистор вы поставите, тем лучше, лишь бы он влез по габаритам. Вот пример сетевого фильтра собранного по этой схеме, но в заводском исполнении. Из вышесказанного следует, что это дешевый прибор, который не фильтрует то, что должен, а лишь гасит импульсы.

Чтобы ваш сетевой фильтр еще и действительно был фильтром помех, необходимо добавить фильтрующий элемент – дроссель.

Схемы – это, конечно, хорошо, но как сделать сетевой фильтр из подручных средств? Достаточно просто! Почти всегда у любителя что-нибудь мастерить, можно найти старый ненужный или нерабочий блок питания, в нём есть такой фильтр на входе. Осталось только его выпаять. На фото он стоит в ближнем к нам углу платы.

Это дроссель с двумя обмотками, через одну из них проходит фаза, а через другую ноль, таким образом индуктивность входит в состав сетевого фильтра и снижает уровень помех.

Кстати блок питания может работать и без него, многие китайцы так и делают свои товары, часто это встречается в дешевых БП для компьютера и не только.

Если вы не нашли такого элемента в своих запасах – можно поискать ферритовое колечко с магнитной проницаемостью 400-2000 НМ и обмотать проводом ПЭВ-2 (можно смотать с 50 Гц сетевого трансформатора). Намотать на колечко так, как показано на картинке.

Не допускайте межвиткового замыкания и оставляйте зазоры как здесь изображено, иначе получите фейерверк от перемыкании фазы на ноль. Петельку на конце разрезать, в идеальном случае – сразу мотать двумя проводами. На кольцо перед намоткой наложить изолирующий слой, например из лакоткани.

Хорошая схема, которую легко сделать своими руками выглядит следующим образом:

А вот вариант его реализации «в железе». За основы взята пара фильтров от БП.

Конденсаторы лучше применять керамические или пленочные. Их можно также достать из блока питания, часто там встречаются в прямоугольном корпусе с острыми углами (параллелепипед).

Если есть ненужный БП можно просто отрезать часть платы с фильтром и использовать её. Вот пример на фото с указанием, что нужно отпилить для получения сетевого фильтра за пару минут.

И вот еще один вариант схемы для повторения. Именно она и используется во множестве блоков питания стандарта ATX:

Сетевой фильтр – полезное и простое устройство, которое не сложно сделать самому в домашних условиях. А если учесть все изобилие техники, прошедшей через современных обывателей и то, что у многих есть несколько ненужных и не работоспособных устройств, то запчасти валяются буквально у нас под ногами. Напоследок рекомендуем просмотреть несколько интересных видео инструкций по сборке самодельного сетевого фильтра:

Схема сетевого фильтра на 220 В

Обычный варисторный фильтр выглядит таким образом. Возможны две обычные видоизменения. Первая на RLС-фильтре. Далее рассмотрите вторую схему. Такие схемы и элементы выбраны вовсе не случайным образом, потому что все комплектующие могут помещаться в б/у корпус от удлинителя без потребности установки отдельного корпуса на провод и прочего. Принцип действия, как и у всех низкочастотных LС-фильтров, простой:

• Колебания высокой частоты, попадая на катушке индуктивности, увеличивают ее степень сопроивления и потому не пройдут далее (индукционное сопротивление соразмерно частоте).
• Попадания на контакты на конденсаторе будут гасить высокие частоты при правильном выборе емкости (сопротивление емкости при подобном методе подключения обратно соразмерно частоте токовых колебаний).

На двух схемах параллельно конденсатору будет подключен резистор с огромным сопротивлением. Он будет выполнять роль нагрузки для такого элемента, как конденсатор, при выключении питания (на конденсаторе может начать скапливаться свободный тип заряда, который является опасным даже после 100%-ого отключения фильтра от сетей переменного тока). Простейший сетевой фильтр можно сделать своими руками. Кстати, ферритный фильтр лучше всего покупать в виде разъемного по диаметру удлинительного кабеля. Его предназначение в работе схемы – это подавление помех высокой частоты по цепи электропитания за счет увеличения проводниковой индуктивности, а еще поглощения излучений непосредственно ферритом. Это прекрасное решение для того, что подключаться к сети электропитания домашней техники. Возможны и остальные осуществления сетевого электрофильтра. В роли примера можно приводить схемы, которые применяют в технике Пилот.

Предоставляем вам инструкцию по сборочному процессу обычного фильтра для сети собственноручно. Собрать фильтр из предложенных схем достаточно просто, и для этого не потребуется плат печатного типа или единочного корпуса на удлинителе. При хорошем выборе размером элементов и их компоновки можно вмещать их в корпусе недорогостоящего варисторного фильтра для сети. Цепь, которая есть в наличии, должна быть разрезана (контакты от варистора до розеток, а непосредственно варистор оставляют), а элементы будут размещены в соответствии со схемой и спаиваются. Должно все получиться как по схеме.

Лишь катушки индуктивности требуется поставить ортогонально друг другу. Касательно схемы сопротивления R1 и R2 важно выбирать исходя из нагрузки, которая предполагается. К примеру, при фактической мощности потребления до 250 Вт, подойдут резисторы 0.82 Ом, до 380 Вт составляет 0.36 Ом, до 500 Вт будет 0.22 Ом. Если планируется применение большей мощности – резисторы можно исключать из схемы, но работа дросселей будет ухудшаться. Дроссели L1 и L2 должны быть оснащены ферритовым сердечником, а показатель по максимуму допустимого тока должен быть не меньше планируемого нагрузочного тока, а индуктивность от 10 мкГн до 10 мГн (лучше выбирать в большую сторону, получается, что чем больше, тем лучше, правда до 10 мГн).

Конденсаторы С1 и С2 можно объединять в один, если есть нужные показатели и свободное место. Или же наоборот, набирать несколькими соединениями параллельного типа, если позволяет свободное место. Лучше всего применять пленочные емкости от 0.22 до 1 мкФ. Максимально допускаемое напряжение лучше брать с запасом (на случай помех с резкими изменениями напряжения), к примеру, до 680 В. Сопротивление R3 должно быть от 0.5 до 1.5 МОм. Мощность также лучше брать с запасом для лучшей тепловой отдачи 0.5 Вт. В схеме №3 поменяют катушки и конденсатор, и именно катушки обладают наиболее оптимальными показателями индуктивности при малых размерах и стоящих перед ними задачах. Получается, что для пайки вы будете использовать куда меньше деталей.

Меры предосторожности – что важно учесть

Изготовленный собственноручно сетевой фильтр с напряжением в 220 В является сложных техническим устройством. Его сборочный процесс невозможен без познаний в области электрической техники. Все работы должны быть выполнены с соблюдением всех мер по безопасности. В обратном случае есть вероятность поражения электрическим током. Как было написано ранее, конденсаторы были рассчитаны на высокий показатель напряжения.

Они способны накапливать остаточный заряд. Токовый удар будет возможным даже после полного фильтрового отключения от сети тока (переменного). По этой причине наличие параллельно подключенного сопротивления является обязательным.

Перед спаиванием требуется убедиться в том, что все элементы исправные (тестером важно замерять базовые параметры и сравнить с заявленным). Не следует допускать пересечение проводов, а тем более в местах потенциального нагревания (на оголенных контактах и резисторах). Перед подключением в сеть обязательно важно убедиться (то есть «прозвонить» посредством тестера), если нет замыкания.