Фильтр подавления высокочастотных импульсных электромагнитных помех, излучения. Устранение. Теория. Схема. Конструкция. Применение. Изготовление.

Фильтр подавления электромагнитных помех (10+)

Фильтр высокочастотных электромагнитных помех

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

Фильтры импульсных помех нужны для того, чтобы обеспечить безопасную и комфортную эксплуатацию радиоэлектронных устройств, прежде всего импульсных, так как именно они чаще всего являются источниками электромагнитного излучения. Паразитное электромагнитное излучение вызывает нестабильную работу окружающих приборов, например, телевизоров, магнитофонов, радиоприемников. Измерительная аппаратура сходит с ума. Например, измерить электронным тестером выходное напряжение импульсного источника питания без фильтра невозможно. Действие такого излучения на человека мало изучено, но вряд ли оно полезно.

Причины возникновения высокочастотных импульсных помех

Причина возникновения высокочастотных импульсных помех банальна. Скорость света не бесконечна, и электромагнитное поле распространяется со скоростью света. Когда у нас есть устройство, как-то преобразующее сетевое напряжение путем частых переключений, мы ожидаем, что в проводах питания, идущих к сети, будут возникать пульсации токов, направленных навстречу друг другу. По одному проводу ток втекает в прибор, по другому - вытекает. Но все совсем не так. За счет конечности скорости распространения поля импульс втекающего тока сдвинут по фазе относительно вытекающего. Таким образом, на некоторой частоте высокочастотные токи в сетевых проводах текут сонаправленно, синфазно.

Из рисунка видно, что мы получили классическую штыревую антенну. Сетевые провода с точки зрения высокочастотных сигналов связаны с землей. Один из них (ноль) - на самом деле заземлен, а между вторым (фаза) и нулем огромная паразитная емкость, обеспечивающая свободное прохождение высоких частот.

Эта антенна излучает наши помехи.

Устранение высокочастотного излучения

Чтобы устранить помехи, нужно разорвать цепь, связывающую источник питания с Землей. Но разорвать так, чтобы разрыв был проходим для сетевого напряжения 50 или 60 Гц, но не проходим для помех. Для этого логично применить катушку индуктивности. При этом намотаем ее так, чтобы магнитное поле, создаваемое питающим током от сети, идущим по проводам в противофазе, компенсировалось, а магнитное поле синфазного тока помех усиливалось. Это позволит нам избежать насыщения сердечника, ведь поле от питающего тока не будет его намагничивать.

Параметры фильтра

В литературе есть формулы для расчета таких фильтров. Я пробовал ими пользоваться, но они нередко не попадают даже в порядок. Поэтому фильтры приходится делать экспериментально или покупать с уже заданными характеристиками. При покупке, прежде всего, надо обратить внимание на допустимый ток. Я для всех своих приборов изготавливаю одинаковый фильтр, с одинаковым числом витков, но с проводом разного диаметра в зависимости от мощности.

При изготовлении фильтра очень важно обеспечить минимальную паразитную емкость между началом и концом каждой обмотки. Именно эта емкость сильно портит фильтры, так как шунтирует индуктивность. Лучше сделать фильтр с меньшей индуктивностью, но с минимальной паразитной емкостью, чем наоборот. Так что я использую такую конструкцию. Беру ферритовое кольцо (как определить его размер, чуть ниже). Наматываю на него виток к витку провод нужного диаметра так, чтобы между началом и концом обмотки осталось 10 мм расстояния, не заполненного проводом. Изолирую обмотку. Наматываю поверх тем же проводом, в ту же сторону, с тем же количеством витков еще одну обмотку. Наматывать легко. С внутренней стороны кольца витки ложатся в углубления, образованные витками первой обмотки. С наружной стороны витки второй обмотки помещаются между витками первой.

Два провода с одной стороны (от первой и второй обмоток) подключаю к сети, два провода с другой стороны - к своему изделию.

Расчет делаю так: 1 квадратный миллиметр сечения провода - на 5 ампер тока нагрузки. Далее считаю диаметр провода, исходя из нужного сечения. Обмотку всегда мотаю 50 витков. Это с сильным запасом. Выбираю кольцо, чтобы поместилось 50 витков нужного провода в один слой, плюс остался просвет 10 мм между началом и концом.

[Длина внутренней окружности кольца, мм] = [50] * [Диаметр провода, мм] + [10, мм]

[Внутренний диаметр кольца, мм] = [Длина внутренней окружности кольца, мм] / [ПИ]

Внешний диаметр и толщина кольца особого значения не имеют, так как даже самые маленькие типоразмеры с подходящим внутренним диаметром подходят. Параметры феррита тоже не важны, так как 50 витков хватает обычно на любом феррите.

Кстати, такой фильтр защищает и само устройство от электромагнитных помех из сети, так как он их тоже не пропускает.

(читать дальше...) :: (в начало статьи)

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задать вопрос. Обсуждение статьи. [1] сообщений.

Нужны ли конденсаторы до и после такого кольца? Читать ответ...