Универсальный сетевой фильтр и его конструкция

Универсальный сетевой фильтр и его конструкция

  Включив однажды в одну сетевую розетку радиоприемник "ВОЛНА-К" и компьютер "Пентагон-128" с дисководом и блоком питания, обнаружилось, что эти устройства оказались плохо совместимыми. Вся компьютерная техника выдавала мощный и широкий спектр радиопомех, так что бедняжка "ВОЛНА" ревела практически в любой точке диапазона от 12 кГц до 23,5 МГц. Помехи были и на TV. Все это и навело на мысль сделать и установить сетевой фильтр, что не помешало бы и в случае эксплуатации любительской радиостанции, но все откладывалось "на потом". Спектр помех был очень широк и решение пришло по аналогии с анодным дросселем в выходном каскаде лампового усилителя мощности. Прикинув коэффициент полезного действия [1] для разных частот, я понял - фильтр должен быть трехсекционным.

  Классический вариант [2] на ферритовом кольце, рис.1 при намотке 10 витков на магнитопроводе 600НН К32х16х6 или 400НН К40х25х7,5 и конденсаторах С1 ... С4 = 0,01 мкФ показал худшие результаты. Возможно, из-за малой емкости конденсаторов, которая должна быть как минимум на порядок больше 0,1 ... 0,22 мкФ.

  Найти проходные (высокочастотные) конденсаторы такой емкости мне не удалось. Максимальная емкость конденсаторов КТП-3 0,015 мкФ. Бумажные проходные конденсаторы имеют большие величины емкостей, но позволяют эффективно подавлять в основном низкочастотные помехи бытового и промышленного происхождения, проникающие в радиоприемник из сети переменного тока.

  Поэтому потребовалось сделать сделать универсальный сетевой фильтр, который бы не пропускал высокочастотные помехи из сети в радиоприемник или трансивер при приеме и, наоборот, в электрическую есть при передаче. Схема сетевого фильтра приводится на рис.2.

рис.2

  В фильтре используются конденсаторы С1 ... С4, С9 ... С12 - КПБ - 0,022 мкФ - 500 В С5 ... С8, С13 ... С14 - КТП-3 - 0,015 мкФ - 500 В (керамические, красного цвета с резьбой М8 - 0,75). Как видно из схемы, керамические и бумажные проходные конденсаторы включены попарно-параллельно. "Неонка" VL1 -индикатор включения фильтра в сеть. Дроссели L1 и L1' намотаны обычным двойным сетевым проводом, в изоляции (например, от сгоревшего паяльника) на семи, сложенных вместе плоских ферритовых стержнях для магнитной антенны. Общее сечение магнитопровода 4,2 см². Стержни плотно уложены друг на друга и обмотаны тремя слоями лакоткани. Поверх нее намотана обмотка, содержащая семь витков. Получившийся элемент больше похож на проходной трансформатор, чем на дроссель, рис.3.

  Дроссели L1 и L1' можно намотать и на ферритовом кольце проницаемостью 400 - 2000 НН. Его поперечное сечение выбирается из расчета 0,25 см² на 100 Вт, потребляемой из сети мощности, с целью избежать подмагничивания из-за асимметрии сетевого напряжения. Данные по сечению магнитопровода приводятся с некоторым запасом. В нашем случае мощность равна максимальной (по сечению) и составляет Pmax = 4,2 * 100 / 0,25 = 1680 Вт

  Дроссели L2 - 2' и L3 - 3' намотаны проводом ПЭВ-2 диаметром 1,5 мм. Максимальный ток определяется по формуле Imax = d² j / 1,28 (A) где d - диаметр провода в мм, j - плотность тока в А/мм², которую можно принять 4...6 А/мм².

  При плотности тока 4,5 А/мм² максимальный ток составит Jmax = 1,5² 4,5 / 1,28 = 7,91 A

  Можно допустить, что мощность фильтра может достигать 2000 Вт, так как он рассчитан с некоторым запасом. Для обычной работы такая мощность вряд ли потребуется, но фильтр изготовлен на все случаи жизни.

  Дроссели L2 - 2' намотаны на керамических стержнях диаметром 12 мм и длиной 115 мм до полного заполнения. Дроссели L3 - 3' - бескаркасные, содержат по 9 витков и намотаны с шагом для уменьшения межвитковой емкости и лучшей защиты от самых высокочастотных наводок на оправке диаметром 10 мм и длиной 41 мм.

  Сетевой фильтр, состоит из трех секций, каждая из которых с некоторым перекрытием работает в определенной области частот - L3 - 3' в области высоких частот, L2 - 2' в области средних частот, L1 и L1' в области низких частот. В целом же, в работе принимают участие все секции фильтра совместно.

  Эскиз фильтра приведен на рис.4. Конструктивно фильтр собран в трех экранированных секциях, которые помещаются в металлический корпус 190х190х70 мм. Дроссели, находящиеся в соседних секциях, соединяются через проходные конденсаторы, установленные на вертикальных перегородках. Крепление дросселей осуществляется при помощи стоек из оргстекла толщиной 10 мм, в котором высверливают иди растачивают соответствующие отверстия.