categorieën: Interessant elektrisch nieuws, Elektrische beoordelingen, Hoe werkt het
Aantal keer bekeken: 103287
Reacties op het artikel: 13
Hoe netwerkfilters zijn gerangschikt en werken
Netwerkinterferentie wanneer deze zich voordoet. Netwerkfilterapparaat, het doel van zijn elementen. Kenmerken van netwerkfilters.
Vraag theorie
Wisselstroom in een huishoudelijk netwerk is sinusvormig. Dit betekent dat veranderingen in spanning en bijgevolg in stroom optreden langs een sinusoïde, dat wil zeggen langs een vloeiende boog die symmetrisch oscilleert rond de tijdas. In één seconde verandert de spanning in de uitlaat vijftig keer van +310 naar -310 volt. Dus in theorie werkt een AC-netwerk van 220 volt 50 Hertz.
Als we echter naar de spanningsgolfvorm in ons stopcontact kijken, zullen we zien dat deze verre van ideaal is. Wat is er een sinusoïde!? Continue pieken, impulsen, vormvervormingen, amplitudeveranderingen, worpen en sprongen - dit is wat we zullen zien. Dit alles verpest het beeld en kan huishoudelijke apparaten uitschakelen. Dit laatste heeft in de eerste plaats betrekking op muziekcentra, televisies, voedingen voor radiotelefoons en andere apparaten.
Er zijn veel redenen voor vervorming van de sinusoïde van de netspanning. Deze omvatten het in- en uitschakelen van krachtige elektrische ontvangers, atmosferische overspanningen, kortsluitingen aan de hoge kant van een transformatorstation en verschillende complexe transiënten.
Uit een cursus wiskunde is bekend dat elke complexe functie kan worden weergegeven in de vorm van een convergerende trigonometrische Fourier-reeks. Dit betekent dat onze vervormde sinusoïde gewoon de som is van andere, heel verschillende sinusoïden, die elk hun eigen frequentie en amplitude hebben. En voor ons, voor de veilige en betrouwbare werking van onze huishoudelijke apparaten, hoeven we slechts één sinusoïde over te laten - met een amplitude van 310 volt en een frequentie van 50 hertz. Alle andere sinusoïden of, zoals gebruikelijk is, harmonischen die we moeten onderdrukken, ontladen en niet doorgeven aan de stroomontvanger.
Bovendien is er ook een speciaal type aperiodische interferentie dat niet kan worden voorspeld of beschreven met behulp van wiskundige functies. Dit zijn impulsstoten - op zeer korte termijn, maar aanzienlijke stijgingen. Ze kunnen absoluut op elk moment voorkomen en profiteren natuurlijk ook niet van huishoudelijke apparaten. Daarom moet impulsgeluid ook worden onderdrukt.
Om deze twee problemen op te lossen en worden gebruikt overspanningsbeveiliging. Ze beschermen apparatuur tegen hoge frequentie, lage frequentie en impulsruis in het netwerk. Maar hoe werken ze?
Overspanningsbeveiliging
Als de weerstand van de weerstanden niet afhangt van het type stroom dat erdoorheen stroomt, dan is de reactantie van dergelijke circuitelementen zoals capaciteit en inductie direct afhankelijk van de frequentie van de stroom. De weerstand van een inductor neemt bijvoorbeeld sterk toe voor hoogfrequente stromen.
Deze inductantie-eigenschap wordt alleen gebruikt in overspanningsbeveiliging om hoogfrequente ruis te onderdrukken - sinusgolven met kleine periodes. Het is voldoende om twee spoelen in serie met de belasting te plaatsen - in de nulleider en in de fasegeleider. De inductie van elk kan ongeveer 60-200 μH zijn.
Laagfrequente interferentie kan worden onderdrukt door de actieve weerstand van de smoorspoelen, of door individuele weerstanden, die ook in serie met de belasting zijn opgesteld. De weerstand van dergelijke weerstanden mag niet groot zijn, anders zullen ze een aanzienlijke spanningsval hebben. Daarom moeten weerstanden voor het onderdrukken van laagfrequente interferentie een maximale weerstand van 1 ohm hebben.
De filters met de codenaam LC zijn echter het meest effectief tegen netwerkinterferentie. Ze zijn niet beperkt tot spoelenen bevatten een condensator met een capaciteit van 0,22 - 1,0 μF, parallel verbonden met de belasting.De nominale spanning van de condensator moet worden gekozen met ten minste twee marges ten opzichte van de netspanning om rekening te houden met de verschillen in deze spanning.
Het effect van LC-filters houdt rechtstreeks verband met twee schakelwetten: een spoel L onderdrukt plotselinge stroomveranderingen en een condensator C dempt hoogfrequente spanningsschommelingen.
Maar we hebben nog steeds gepulseerde kortetermijninterferentie. Ze kunnen worden behandeld met behulp van een speciaal halfgeleiderelement met een niet-lineaire stroomspanningskarakteristiek - een varistor. Bij lage spanning gedraagt de varistor zich als een weerstand met een zeer hoge weerstand en laat hij praktisch geen stroom door. Maar als de spanning naar het nominale niveau voor de varistor stijgt, neemt de weerstand ervan sterk af - het passeert een stroompuls door zichzelf.
Als de varistor dus parallel aan de belasting is opgenomen, zal deze hoogspanningspulsen 'overnemen' en de belasting shunderen voor de duur van hun blootstelling. De nominale spanning van de varistor moet ongeveer 470 volt zijn.
dus, het lijnfilter voor min of meer succesvolle werking moet bevatten: twee inductoren 60-200 μH in serie aangesloten op de beveiligde belasting, evenals een 470 volt varistor en een parallel aangesloten 0,22 - 1,0 μF condensator. Indien nodig, kunnen weerstanden in het circuit worden opgenomen om laagfrequente interferentie met maximaal 1 Ohm te onderdrukken. De stroomsterkte van de circuitelementen moet worden gekozen afhankelijk van het belastingsvermogen.
praktijk
De overgrote meerderheid van goedkope netwerkfilters die we in het dagelijks leven kennen, zijn in feite geen netwerkfilters. Ze bevatten alleen een varistor en een bimataal contact voor maximale stroombescherming.
Maar dergelijke filters kunnen gemakkelijk worden verfijnd als arm met een soldeerbout en verzamel alle benodigde items om het LC-circuit samen te stellen.
De kracht van de meeste overspanningsbeveiligers is laag. Dit komt omdat smoorspoelen en andere filterelementen voor een grote belasting te omvangrijk en te duur zijn. Vaak kunnen voor stroomontvangers met hoog vermogen in het algemeen alleen filters worden gebruikt die halfgeleideromzetters zijn. En de prijs van dergelijke filters zal veel hoger zijn, evenals de complexiteit van hun apparaat.
Gelukkig hoeven krachtige huishoudelijke elektrische apparaten niet te worden beschermd tegen netwerkinterferentie. En het fornuis, het strijkijzer en de ketel geven absoluut niets om de kwaliteit van de elektriciteit die ze ontvangen. Daarom hebben ze geen overspanningsbeveiliging nodig.
En computers, televisies en muziekcentra verbruiken zeer weinig energie en een afzonderlijk lijnfilter met een nominale stroom van slechts enkele ampères is voldoende om ze te beschermen.
Alexander Molokov
Zie ook op bgv.electricianexp.com
: