Устройство сетевого фильтра: 404 — несуществующая страница

Содержание

Защита оборудования с помощью сетевого фильтра ФС-16М

Защита оборудования с помощью сетевого фильтра ФС-16М, установка на DIN-рейку 35мм.

Скачки питающего напряжения, помехи различной природы, искажения формы напряжения, «шумы» в современных электросетях встречаются довольно часто. Количество одновременно действующих электрических помех или искажений формы напряжения, может достигать тысячи и более. Мощные помехи от частотных преобразователей, сварочного оборудования, электроприводов, различного назначения, создают жесткую электромагнитную обстановку в которой работают электротехнические устройства. Подобное состояние электропитания приводит к сбоям в работе и способствует преждевременному выходу электрооборудования из строя. Особенно подвержено влиянию чувствительное, высокоточное электрооборудование и технические средства. Поэтому вопрос качества электропитания актуален всегда, как для промышленной автоматики, офисного оборудования, так и в бытовых условиях. При проектировании электроснабжения, необходимо обращать внимание на характер нагрузки. Большое количество потребителей с импульсными источниками питания, например компьютеры, мониторы, серверы, копировальное оборудование, оборудование передачи данных, системы видеонаблюдения и т.п., приводит к появлению нелинейного, импульсного тока в нагрузке. Когда доля таких потребителей в проекте превышает 30%, следует вводить поправочные коэффициенты в расчеты сечения кабельных сетей, номиналы защитных автоматических выключателей и мощности трансформаторов на подстанции. Одним из недорогих и доступных способов защитить электрооборудование является выделение потребителей с импульсными источниками питания в отдельные группы с установкой сетевого фильтра. Ассортимент выпускаемых сегодня сетевых фильтров очень разнообразен. Все выпускаемые сетевые фильтры имеют своей задачей защиту электрооборудования от искажений и помех в питающих электросетях, но есть некоторые особенности, на которые стоит обратить внимание. В этом материале рассмотрим фильтр сетевой помехоподавляющий ФС-16М, с максимальным током в нагрузке 16А, установка на стандартную din-рейку 35мм, производства ГК «Полигон».

 

 

 

 

 

 

 

Фильтр сетевой помехоподавляющий ФС-16М, максимальная нагрузка 3,5кВт, 220В 50Гц

 Как видно из схемы, фильтр ФС-16М включает в себя варистор, задача которого защитить нагрузку от воздействия импульсных помех и скачков сетевого напряжения. Varistor (Variable Resistor) – радиоэлемент (буквально – изменяющееся сопротивление), полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление (проводимость) которого нелинейно зависит от приложенного напряжения. Варистор подключается параллельно цепи питания. При отсутствии опасных импульсов напряжения ток, протекающий через варистор, имеет очень малую величину, и варистор представляет собой резистор с большим сопротивлением, тем самым не оказывая влияния на работу защищаемой схемы (нагрузки). При возникновении импульса перенапряжения, варистор (из-за симметричной нелинейной вольтамперной характеристики)  меняет свое сопротивление практически до нуля за очень короткое время (единицы наносекунд), тем самым «срезая» опасный импульс высокого напряжения. Нагрузка шунтируется, а поглощенная энергия рассеивается в виде тепла. Отсутствие инерции у варисторов позволяет им мгновенно перестроиться и изменить свое сопротивление до сотен МОм, после изменения напряжения ниже порога срабатывания. Конденсаторы, подавляющие сетевые помехи и симметричные дроссели, отсекающие высокочастотные помехи. Непременным условием для включения сетевого помехоподавляющего фильтра ФС-16М в схему электропитания нагрузки, является подключенный после фильтра автоматический выключатель и/или плавкая вставка, ограничивающая максимально допустимый ток в нагрузке.

Схема подключения защитных автоматических выключателей после фильтра сетевого помехоподавляющего ФС-16М.

 

 

 

Удобное подключение проводников с помощью невыпадающих винтов, расположенных в верхней и нижней части корпуса модуля ФС-16М, обеспечивает быстрый и удобный монтаж фильтра сетевого помехоподавляющего ФС-16М на стандартную din-рейку 35мм. Корпус выполнен из пластика, не поддерживающего горение, класс защиты устройства – 0, ЭМС по ГОСТ Р50033.92. Климатическое исполнение УХЛ 4.2. Установочные габариты – 3 модуля. Фильтр сетевой помехоподавляющий ФС 16М обеспечивает ослабление несимметричных помех и шумов в цепях электропитания в диапазоне частот 0,15…30МГц не менее 35Дб.

 

 

График зависимости ослабления помехи в цепи электропитания от частоты (фильтр сетевой помехоподавляющий ФС-16М)

 

В комплект поставки фильтра ФС-16М, входит подробная инструкция, где описаны все возможности устройства.

Общие технические характеристики фильтра сетевого помехоподавляющего ФС-16М можно посмотреть здесь. Сделать заказ можно через раздел «Обратная связь», отправить запрос на электронную почту (см. раздел «Контакты») или позвонить по телефону: +7 (967) 097-51-65.

Модульные устройства автоматики и защиты для установки на DIN-рейку

Вернуться на Главную страницу

Сетевой фильтр как устроен

Сетевые помехи, как они возникают. Устройство сетевого фильтра, назначение его элементов. Особенности сетевых фильтров.

Теория вопроса

Переменный ток в бытовой сети является синусоидальным. Это означает, что изменение напряжения, а, следовательно, и тока, происходят по синусоиде, то есть по плавной дуге, симметрично колеблющейся вокруг оси времени. За одну секунду напряжение в розетке меняет свое значение от +310 до -310 вольт пятьдесят раз. Так по идее работает сеть переменного тока 220 вольт 50 герц.

Однако если мы посмотрим на осциллограмму напряжения в нашей розетке, то убедимся, что до идеала ей совсем далеко. Какая там синусоида!? Непрерывные пики, импульсы, искажения формы, изменения амплитуды, броски и скачки – вот что мы увидим. Все это очень портит картину и способно вывести из строя бытовую технику. Последнее, прежде всего, относится к музыкальным центрам, телевизорам, блокам питания радиотелефонов и других устройств.

Причин для искажения синусоиды напряжения питающей сети есть очень много. Это включение-выключение мощных электроприемников, атмосферные перенапряжения, короткие замыкания по высокой стороне трансформаторной подстанции, а также различные сложные переходные процессы.

Из курса математики известно, что любую сложную функцию можно представить в виде сходящегося тригонометрического ряда Фурье. Это означает, что наша искаженная синусоида – это просто сумма других, самых разных синусоид, каждая из которых имеет свою частоту и амплитуду. А нам для безопасной и надежной работы нашей бытовой техники нам нужно оставить только одну синусоиду – с амплитудой в 310 вольт и частотой 50 герц. Все остальные синусоиды или, как принято говорить, гармоники нам надо подавить, разрядить и не пропустить к электроприемнику.

Кроме этого, есть еще и особый вид апериодических помех, которые не поддаются ни прогнозированию, ни описанию при помощи математических функций. Это импульсные броски напряжения – очень кратковременные, но значительные его возрастания. Они могут возникнуть абсолютно в любой момент времени и, разумеется, тоже не идут на пользу бытовой технике. Поэтому импульсные помехи тоже необходимо подавить.

Для решения этих двух задач и используются

сетевые фильтры. Они защищают оборудование от высокочастотных, низкочастотных и импульсных помех в сети. Но как они работают?

Устройство сетевого фильтра

Если сопротивление резисторов никак не зависит от рода тока, проходящего через них, то реактивное сопротивление таких элементов цепи, как емкость и индуктивность находится в прямой зависимости от частоты тока. Например, сопротивление катушки индуктивности резко возрастает для токов большой частоты.

Это свойство индуктивности как раз и используется в сетевых фильтрах для подавления высокочастотных помех – синусоид с маленькими периодами. Достаточно разместить последовательно нагрузке две катушки – в нулевой и в фазный проводник. Индуктивность каждой может быть примерно 60-200 мкГн.

Низкочастотные помехи могут гаситься активным сопротивлением катушек индуктивности, или отдельными резисторами, которые также располагаются последовательно нагрузке. Сопротивление таких резисторов не должно быть большим, иначе на них будет иметься существенное падение напряжения. Поэтому резисторы для подавления низкочастотных помех должны иметь сопротивление максимум 1 Ом.

Однако наиболее эффективными против сетевых помех являются фильтры, которые носят условное название LC. Они не ограничиваются одними лишь катушками индуктивности, а включают в себя конденсатор емкостью 0,22 – 1,0 мкФ, включенный параллельно нагрузке. Номинальное напряжение конденсатора должно быть выбрано хотя бы с двукратным запасом относительно напряжения сети, чтобы учесть перепады этого напряжения.

Действие фильтров LC напрямую связано с двумя законами коммутации: катушка L подавляет резкие изменения тока, а конденсатор С гасит высокочастотные колебания напряжения.

Но у нас остаются еще и импульсные кратковременные помехи. С ними можно справиться с помощью особого полупроводникового элемента, имеющего нелинейную вольт-амперную характеристику – варистора. На низком напряжении варистор ведет себя как резистор очень большого сопротивления и ток практически не пропускает. Но если напряжение возрастает до уровня номинального для варистора, то его сопротивление резко снижается – он пропускает через себя импульс тока.

Таким образом, если варистор включить в параллель нагрузке, то он будет «брать на себя» импульсы высокого напряжения, шунтируя нагрузку на время их воздействия. Номинальное напряжение варистора при этом должно быть около 470 вольт.

Итак, сетевой фильтр для более-менее успешной работы должен содержать в себе: две катушки индуктивности 60-200 мкГн, включенные последовательно защищаемой нагрузке, а также варистор на 470 вольт и конденсатор на 0,22 – 1,0 мкФ, включенные параллельно. При необходимости в цепь можно включить и резисторы для подавления помех низкой частоты на 1 Ом максимум. Токовый номинал элементов цепи нужно подбирать в зависимости от мощности нагрузки.

Практика

Подавляющее большинство дешевых сетевых фильтров, знакомых нам в быту, на поверку сетевыми фильтрами не являются

. Они содержат в своем составе только варистор и биматаллический контакт для максимально-токовой защиты.

Но такие фильтры легко поддаются доработке, если вооружиться паяльником и собрать все необходимые перечисленные элементы для сборки контура LC.

Мощность большинства сетевых фильтров невелика. Это связано с тем, что катушки индуктивности и прочие элементы фильтра для большой нагрузки будут слишком громоздки и дороги. Зачастую для электроприемников большой мощности вообще можно использовать только фильтры, являющиеся полупроводниковыми преобразователями. И цена таких фильтров будет значительно выше, также как и сложность их устройства.

К счастью, мощные бытовые электроприемники не нуждаются в защите от сетевых помех. И плите, и утюгу, и чайнику совершенно нет никакого дела до качества электроэнергии, которую они получают. Поэтому и сетевые фильтры им не нужны.

А компьютеры, телевизоры, музыкальные центры потребляют очень мало энергии, и для их защиты достаточно отдельного сетевого фильтра с номинальным током всего в несколько ампер.

Источник: electrik.info

Что такое сетевой фильтр? — это относительно недорогое устройство, предохраняющее достаточно ценные электроаппараты отперегрузок по току, высокочастотных и импульсных помех, аномального напряжения (повышенного или пониженного относительно нормы).

Основная задача фильтра — пропустить через себя переменный ток частотой 50 Гц и напряжением 220 В, а всяким выбросам напрочь закрыть дорогу. Выбросов же в сети великое множество, и возникают они по разным причинам.

Например, включился холодильник, т.е. сработало пусковое реле его компрессора. В момент включения компрессор (электродвигатель) потребляет ток, в десятки раз (в 20. 40 раз) превышающий тот, что указан в паспорте. На этот миг в сети возникает “просадка’’ напряжения с последующим всплеском (рис.1) — вот и помеха!

Даже включение обычных лампочек в люстре приводит к возникновению, вроде бы, незаметных помех такого же характера. Они в момент включения потребляют ток, примерно в 10 раз больший номинального (пока спираль холодная).

Самое неприятное то, что амплитуда напряжения помехи может исчисляться сотнями, а то и тысячами вольт. Этого вполне хватит, чтобы “спалить” какое-либо чувствительное устройство.

Рис. 1. Напряжения с последующим всплеском.

Как же эту ситуацию предотвратить? Вот тут на арене и появляются сетевые фильтры питания! Они способны “проглотить” все вредные выбросы питающего напряжения.

Справедливости ради надо отметить, что медленные провалы напряжения ни один фильтр питания скомпенсировать не способен (для этой цели служат стабилизаторы напряжения).

Но наиболее опасными для аппаратуры являются все же импульсные помехи.

Принципиальная схема

На рис.2 приведена типовая схема сетевого фильтра питания. На ней показана трехпроводная (европейская) сеть питания: “фаза” — “ноль” (“нейтраль”) — “земля”. Сразу на входе фильтра стоит варис-тор VR1.

Его задача — подавить высоковольтные выбросы напряжения сети. При появлении такого выброса электрическое сопротивление варистора резко падает, и он замыкает через себя эту помеху, не позволяя ей пройти дальше. Следом включены дроссель Т1 и конденсаторы С1, С2, СЗ, образующие LC-фильтр.

Сопротивление дросселя возрастает с увеличением частоты тока, а конденсаторов падает, так что все высокочастотные помехи задерживаются или “стекают” в землю.

Помехи могут возникать не только между сетевыми проводами (“фазой” и “нейтралью”), их отфильтрует конденсатор С3, но и между “фазой” и “землей”, а также возможны помехи “нейтоаль» — “земля”. Для эффективного подавления таких помех служат конденсаторы С1 и С2.

Рис. 2. Типовая схема сетевого фильтра питания.

При отсутствии земли общая точка конденсаторов С1 и С2 “висит” в воздухе, что приводит к созданию ими и дросселем Т1 паразитного колебательного контура, который начинает излучать высокочастотное электромагнитное поле, становясь источником потенциальной опасности для расположенной рядом радиоаппаратуры.

Рис. 3. Схема сетевого фильтра без заземленных конденсаторов и связи с землей.

Поэтому в двухпроводной сети применяются фильтры без этих конденсаторов и связи с “землей” (рис.З). Типовая амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) сетевого фильтра показана на рис.4. Из этого графикавидно, что чем выше частота помех, тем эффективнее они подавляются.

Рис. 4. График зависимости.

Стоит остановиться на одной особенности фильтров питания. Речь пойдет все о той же “земле”. Существует целый класс сетевых фильтров, у которых заземляющий провод не имеет никакой связи с внутренней схемой, кроме соответствующих контактов самих евророзеток и заземляющего контакта евровилки.

Этим достигается важное преимущество: при работе от сети с заземлением все розетки фильтра заземлены, как и положено. Но в случае отсутствия “земли” в сетевой розетке (типичный случай отечественной сети питания) все розетки фильтра объединены между собой по заземляющему контакту (естественно, сам фильтр при этом не заземлен). Почему это важно?

Представим, например, схему подключения различной периферии к компьютеру, показанную на рис. 5а (типичный случай — подключены принтер, сканер, внешний звуковой усилитель И Т.П.).

Это — идеальная схема: все подключено к заземленной сети питания, потенциалы корпусов устройств одинаковы (равны нулю), поскольку соединены с “землей”. В случае возникновения пробоя или повреждения изоляции любого из устройств “лишнее” напряжение уйдет в землю.

Рис. 5. Схемы подключения различной периферии к компьютеру.

Теперь возьмем схему соединений для случая сети без заземления (рис.5б). Как видно, провод заземления отсутствует, и единственной связью корпусов устройств является слаботочный интерфейсный кабель (точнее, его экранирующая оплетка).

При разности потенциалов корпуса компьютера и внешнего устройства (а такое наблюдается сплошь и рядом!) уравнительные токи, текущие от большего потенциала к меньшему, могут легко “выжечь” входные и выходные порты соединенных устройств.

Таких случаев встречается множество. Самый распространенный — выгорание входа или выхода звуковой карты в случае подключения ее к внешнему источнику сигнала или к усилителю звука.

Для решения проблемы нужно подключить эти устройства к “европейскому” удлинителю, даже не соединенному (за неимением) с внешней “землей” (рис,5в). Здесь электрические потенциалы всех устройств выровнены, сквозные токи выберут себе более легкий путь через заземляющие контакты евророзеток, и ничего страшного не произойдет.

Основные параметры сетевых фильтров

Сечение подводящих проводов. Чаще всего сетевой фильтр (рис.6) выпускается с сечением жил порядка 0,75 или 1 мм2. Такое сечение считается достаточным, поскольку максимальный ток нагрузки, на который рассчитывается фильтр, обычно не превышает 10 А.

На такой ток устанавливается и предохранитель. При необходимости можно найти сетевой фильтр повышенной мощности, сечение жил проводов которого достигает 1,5 мм2. Предохранитель у такого устройства — на номинальный ток 16 А.

Рис. 6. Типичный сетевой фильтр-розетка.

Длина подводящего провода сети. Стандартизованная длина сетевого провода фильтра-180 см. У отдельных моделей она может равняться 190 см, 300, а то и 500 см. Количество розеток. Обычно их 4. 6 штук (рис.7).

Как правило, все розетки-с заземляющими “ушками” (типа “евро”). Встречаются фильтры с розетками разного типа (1 -универсальная и 4, 5 — “евро”, рис.8).

Рис. 7. Набор розеток.

Число и типы предохранителей. Предохранители включаются в сетевой фильтр для защиты от перегорания варисторов при больших импульсных помехах и отключения потребителей при коротком замыкании или длительной перегрузке нагрузочных цепей.

Для большей надежности отдельные изготовители, помимо термопредохранителей, устанавливают еще и самовосстанавливающиеся быстродействующие предохранители (на базе полупроводниковой металлоорганики).

Предназначены для подавления помех. Встречаются чисто емкостные и индуктивно-емкостные на основе LC-цепочек. Катушки сетевого фильтра бывают без сердечников или с ферритовыми сердечниками (лучше всего на ферритовых кольцах).

Добавочные устройства. Индикаторы включения и исправного состояния защиты на светодиодах или на неоновых лампочках светятся при включенном фильтре (или его отдельном канале) и гаснут, когда срабатывают предохранители. Разрядники (газовые) подстраховывают варисторы при больших амплитудах импульсных помех.

Любые электроприборы требуют правильной эксплуатации. В отношении сетевых фильтров тоже есть ряд правил безопасности. Фильтры противопоказано подключать друг к другу.

Рис. 8. Пример фильтра с евро-розетками.

Это может неоправданно увеличить ток в “земляном” проводе. Кроме того, к сетевым фильтрам нельзя подключать устройства с большими пусковыми токами (пылесосы, кондиционеры, холодильники и пр.). Не рекомендуется подключать сетевые фильтры к источникам бесперебойного питания, поскольку это может привести к повреждению схем защиты.

Самодельные сетевые фильтры

Нередко имеющиеся в продаже дешевые фильтры на самом деле фильтрами не являются. Например, фильтр-удлинитель (рис.9). Там внутри находится лишь варистор, ограничивающий кратковременные высоковольтные импульсы, которые иногда возникают в сети, и токовый размыкатель, срабатывающий при протекании большого тока (рис 10).

Рис. 9. Фильтр-удлинитель.

Рис. 10. Что внутри фильтра-удлиннителя.

На корпусе есть кнопка, которую нужно нажать, чтобы снова замкнуть размыкатель, если он сработал. Для превращения этого удлинителя в полноценный фильтр внутрь нужно встроить фильтрующие цепи.

На исходной схеме (рис.11а) S1 -токовый размыкатель, VR1 — варистор типа 471 (числом кодируется максимальное напряжение, а от диаметра зависит максимальная энергия подавляемого импульса).

Рис. 11. Схема фильтрующих цепей для встраивания в удлиннитель-розетку.

В доработанном варианте (рис. 11 б) добавляется RLC-фильтр. Катушки L1 и 12 вместе с конденсаторами С1 и С2 образуют LC-фильтр.

Индуктивное сопротивление катушек растет на высоких частотах. Чтобы ослабить и низкочастотные помехи, последовательно с катушками включены резисторы R1 и R2. Резистор R3 разряжает конденсаторы при отключении фильтра от сети. При сборке фильтра (рис. 12) варистор оставляется штатный (типа 471, диаметром 6. 10 мм).

Чем больше сопротивление резисторов R1 и R2, тем лучше фильтрация, но больше их нагрев и потери напряжения в фильтре. Поэтому сопротивление резисторов выбирается в зависимости от суммарной мощности, потребляемой всеми теми устройствами, которые будут подключаться к фильтру (при указанных номиналах РНагр.макс=250 Вт).

Дроссели L1 и L2 — промышленные высокочастотные, типа ДМ-1 индуктивностью 50. 100 мкГн. Конденсаторы — пленочные, типа К73-17 или аналогичные (импортные меньше по габаритам) емкостью не менее 0,22 мкФ (больше 1 мкФ тоже не нужно). Сопротивление резистора РЗ — не критично (от 510 кОм до 1,5 МОм).

Дополнительно на сетевой провод возле самого удлинителя желательно одеть ферритовую шайбу (удобнее всего разрезную на защелках — рис.13).

Рис. 12Сборка фильтра.

Рис. 13. Ферритовая шайба.

Другой вариант схемы помехоподавляющего сетевого фильтра приведен на рис. 14. Для большей эффективности он состоит из двух соединенных последовательно звеньев.

Первое (конденсаторы С1, С4, С5, С8, С9 и двухобмоточный дроссель 12) отвечает за подавление помех частотой выше 200 кГц.

Второе звено (двухобмоточный дроссель И с остальными конденсаторами) подавляет помехи, спектр которых простирается ниже указанной частоты (вплоть до единиц килогерц).

Рис. 14. Схема помехоподавляющего сетевого фильтра.

Благодаря магнитной связи между обмотками дросселей происходит подавление синфазных помех (тех, что наводятся одновременно на оба сетевых провода или излучаются ими).

Поэтому обмотки каждого дросселя должны быть одинаковыми и симметрично намотанными на магнитопроводы. Важно обеспечить правильную фазировку обмоток.

Их начала обозначены на схеме точками. Дроссель L1 намотан на ферритовом магнитопроводе Ш12×14 с самодельным каркасом из злектрокартона сложенным вдвое проводом ПЭЛШО 00,63 мм. Обмотка содержит 87 витков. Марка феррита, к сожалению, неизвестна. Измеренная прибором 1.Р235 индуктивность каждой обмотки — около 20 мГн.

Для дросселя 1.2 использован броневой магнито-провод Б22 из феррита 2000НМ1. Его обмотки содержат по 25 витков и намотаны тем же проводом и таким же образом, что и обмотки дросселя L1. Индуктивность каждой обмотки дросселя L2 — 120 мкГн.

Конденсаторы первого звена фильтра — слюдяные. Поскольку малогабаритных конденсаторов такого типа требующейся для фильтра емкости на нужное напряжение не существует, пришлось соединить попарно-параллельно конденсаторы КСО-5 меньшей емкости.

Аналогичное решение, но с попарно-последовательным соединением конденсаторов С2, С3 и С6, С7 (пленочных зарубежного производства), принято и во втором звене фильтра для обеспечения нужного рабочего напряжения.

Подключенные параллельно конденсаторам резисторы R1. R4 выравнивают приложенные к ним напряжения и обеспечивают быструю разрядку всех конденсаторов после отключения фильтра от сети. Конденсатор С9 — типа К78-2. Плата фильтра помещена в заземленную металлическую коробку.

Материал подготовил В. Новиков. РМ-07-12, 08-12.

Источник: radiostorage.net

Как выбрать сетевой фильтр для бытовой техники

Умные телевизоры, холодильники, компьютеры, ноутбуки, газовые котлы — все это стоит дорого. К сожалению, в огромном количестве домов и квартир электросеть не обеспечивает надлежащего уровня напряжения. Возникают перегрузки из-за сварочных работ поблизости. Иногда отгорает контакт ноля на подъездной распределительной коробке, и по квартирам проходит 380В междуфазного напряжения. Сетевой фильтр достаточно успешно защищает дорогостоящую бытовую технику, однако выбирать такое устройство нужно внимательно.

Обманы маркетологов

Всем известны удлинители с несколькими розетками, предлагаемые множеством производителей. Их цена привлекательна. Маркетологи называют этот крайне недорогой прибор сетевой фильтр и заявляют, что приспособление защитит оборудование от всех возможных неприятностей.

Легко купить многорозеточный удлинитель с защитой для стиральной машины, для холодильника, для компьютера. Есть приборы разных уровней: базового, стандартного, продвинутого. Но в любом случае характеристики такого приспособления никак не позволяют предположить, что оно может эффективно защищать подключенную технику. На практике все обстоит следующим образом.

  1. В моделях базового класса есть только одноконтактный выключатель, а также неонка и многоразовый предохранитель.
  2. Устройства стандартного класса — с предохранителем многоразового типа, неонкой и двухконтактным выключателем в хороших моделях. Последний прерывает оба проводника, фазу и ноль, для гарантированного прекращения питания подключенного прибора.
  3. Продвинутые модели имеют в схеме помехоподавляющий конденсатор, предохранитель и выключатель.

Все без исключения эти так называемые удлинители с УЗО не могут гарантированно защитить технику в аварийных ситуациях. Например, многоразовый предохранитель ограничивает максимальный ток, но срабатывает достаточно медленно для того, чтобы подключенное устройство не вышло из строя. Конденсатор же справляется только с определенными видами бросков напряжения. Назначение подобных приспособлений только одно: ограничивать потребление мощности группой подключенных устройств.

Важно! Поэтому для компьютера и для бытовой техники высокого класса нужно покупать специальный электрический фильтр, схемы которого выполнены не только с защитой от скачков напряжения, но и способны демпфировать практически все типы гармонических помех.

Как работает защита

Устройство сетевого фильтра обязательно включает несколько ключевых блоков.

  1. Контуры с катушками индуктивности и конденсаторами.
  2. Варистор, один или несколько. Они могут замыкаться по цепи фаза-ноль или работать с отводом заземления.
  3. Контур многоразового предохранителя с отдельной лампой, свидетельствующей о его срабатывании (или выполненный как кнопка на сетевом фильтре).
  4. Надежный двухконтактный выключатель, прерывающий оба проводника, фазу и ноль питающей сети.
  5. Хорошие модели оснащаются термическим предохранителем, защищающим устройство от перегрева.

Сегодня можно купить электрический фильтр для аудиотехники или телевизора с выключателями на каждую розетку. Это очень удобно, позволяет вывести отдельного потребителя из сети без броска напряжения и других нежелательных электрических явлений.

Принцип работы защиты следующий.

  1. Гармонические помехи, меняющие кривую синусоиды напряжения, демпфирует электрический фильтр, построенный на катушках индуктивности и конденсаторах.
  2. Броски напряжения свыше верхней планки рабочего диапазона гасятся варистором. Этот элемент резко меняет сопротивление на очень маленькое при превышении нормированного показателя. Грубо говоря, варистор создает короткое замыкание, преобразуя возникающие токи в тепло. На корпусе прибора указывается значение энергии в Джоулях, которое он способен рассеивать.
  3. При превышении максимального уровня рабочего тока срабатывает многоразовый предохранитель. Он скрыт за небольшой круглой кнопкой на корпусе. В сетевых фильтрах используются быстродействующие предохранители, поэтому подключенная техника выживает при аварийных ситуациях с большой вероятностью.

Важно! Именно наличием отдельных контуров с защитой от перенапряжения и нейтрализацией помех сетевой фильтр отличается от удлинителя. У них есть только одна сходная деталь — это многоразовый предохранитель. Однако в большинстве случаев удлинитель с сетевым фильтром имеет более простое УЗО.

Типы устройств защиты

Виды сетевых фильтров различают как по количеству обслуживаемых фаз, так и по наличию заземления и контуру включения варистора. Типы защиты устройств бывают следующими.

  1. Защита трех фаз. Такой сетевой фильтр работает с несколькими отдельными наборами варисторов и контуров демпфирования помех.
  2. Фаза — ноль. Это самый удобный тип устройства для бытового применения.
  3. Фаза — земля, ноль — земля защита. Данные типы приборов используются, если подключенное оборудование выдвигает особые требования к коммутации источника питания для согласования. Или в случае, когда проводка в здании имеет отвод заземления.

Выбор сетевого фильтра обязательно делается в соответствии с характеристиками электропитания в квартире или доме. Так, большинство современных зданий имеют контакт заземления в розетке. Поэтому лучший вариант прибора защиты также должен быть оснащен соответствующей точкой подключения.

С заземлением или без

Ответ на вопрос, покупать сетевой фильтр с заземлением или без, зависит от типа подключаемого оборудования. Например, для стиральной машинки или другого мощного устройства существует опасность пробоя напряжения на корпус. Такой технике понадобится сетевой фильтр с заземлением. Для холодильника, для ИБП, для бытовой техники можно выбрать более простое устройство. Однако стоит учитывать режим его эксплуатации. Если не предусматривается защита от пробоя, перенапряжения, можно купить любое устройство.

Важно! LC контур (конденсаторно-индуктивный) не нуждается для своей работы в заземлении. Он фильтрует помехи во всех случаях. Поэтому для устройств, в инструкции к которым не указано требование к обязательному заземлению, можно выбрать сетевой фильтр без такой опции.

Однако в случае покупки устройства для защиты от аварийных ситуаций (перенапряжение, пробой грозовым разрядом и так далее) неверный выбор способен нести опасность. В качестве примера можно рассмотреть модель Pilot BIT. Его модификация в черном корпусе, фильтр с заземлением, в домах с розетками без заземления может вызвать аварийную ситуацию. Схема замыкания варисторов инициирует попадание напряжения на корпус, возникновение опасности электротравмы. Модификация S в белом корпусе рассчитана на розетки без заземления. В случае возникновения аварийной ситуации при грозовом пробое фильтр не сможет защитить подключенные устройства. В сети с заземлением такая модификация имеет ключевой недостаток в виде отсутствии развязки между сети дома с заземлением и соответствующего контура электронных приборов.

Как проверить сетевой фильтр

К сожалению, проверить сетевой фильтр непосредственно перед покупкой нельзя. Его можно только правильно выбрать по ключевому параметру напряжения. В частности, большинство фильтров имеют рабочий диапазон в пределах от 184 до 250 В. Некоторые дорогие модели, хоть и обеспечивают меньшую мощность, действуют в диапазоне от 150 до 290 Вольт.

Его более новые поколения оснащены цифровым индикатором. Наблюдая за показаниями Барьера во время перепадов напряжения в сети (мигания лампочек или выключения бытовых приборов) можно определить минимальную и максимальную границу изменения параметра. Именно по этому диапазону потребуется выбрать сетевой фильтр.

Стабилизатор или фильтр

Чтобы понять, что лучше, сетевой фильтр или стабилизатор, стоит рассмотреть принцип работы последнего. Ключевые черты, интересные для защиты оборудования, выглядят так:

  • стабилизатор повышает и понижает коэффициент трансформации при плавных бросках напряжения сети, обеспечивая постоянное значение на выходе;
  • гармонические помехи демпфируются достаточно хорошо, благодаря особенностям работы электронных компонентов преобразователя напряжения;
  • при превышении максимального порога напряжения на входе стабилизатор плавно и безопасно снижает выходное значение и выключает подключенные приборы.

Как видно из описания принципа работы, стабилизатор подойдет для телевизора, для холодильника, для аудиоцентра и другого не требовательного оборудования. Однако у такого решения есть несколько недостатков.

  1. Первый – стоимость. Стабилизатор заметно дороже сетевого фильтра. При этом в сетях, где не наблюдается резких падений или скачков напряжения, его главный функционал не будет использован. Здесь сетевой фильтр выигрывает.
  2. Второй недостаток стабилизатора – изменение кривой напряжения на выходе. Множество моделей формируют так называемую ступенчатую кривую, а не синусоиду. Поэтому они не могут использоваться для питания чувствительного оборудования, например, газовых отопительных котлов. В это же время сетевой фильтр никак не влияет на форму кривой выходного напряжения.
  3. Третий недостаток стабилизатора — скорость срабатывания. Компьютерное оборудование может выйти из строя по причине запаздывания регулировки напряжения. Поэтому рекомендуется выбирать для приборов, которым критично важна скорость срабатывания защиты, дорогие специализированные стабилизаторы или ИБП.

Сказать, что именно лучше, стабилизатор или сетевой фильтр, достаточно сложно. Выбор того или иного оборудования зависит от требований к его функциональности. На практике достоинства двух устройств защиты объединяет в себе ИБП, источник бесперебойного питания. Он имеет встроенный сетевой фильтр, специально разрабатывается для быстрой реакции (малого запаздывания регулирования), стабилизирует напряжение. Единственная сфера применения, где нужно внимательно выбирать ИБП – питание газовых котлов и другого оборудования, требующего идеальной кривой синусоиды.

Как выбрать сетевой фильтр

Чтобы удобно использовать фильтр, достаточно при покупке обратить внимание на некоторые особенности устройства.

  1. Мощность. Перед походом в магазин стоит подумать, какие именно приборы будут подключаться к фильтру, посчитать их суммарное потребление, добавить к значению запас 20%.
  2. Энергия рассеивания или компенсирующий импульс. Данный параметр описывает, сколько тепла может выделить варистор в номинальном режиме работы. Чем хуже питание в точке подключения, тем с большим значением компенсирующего импульса нужно покупать сетевой фильтр.
  3. Диапазон рабочих напряжений. Актуально для сетей, страдающих резкими бросками.
  4. Наличие термического предохранителя. Полезная, но не обязательная опция. Терморазрыватель цепи защитит фильтр от перегрева.
  5. Количество розеток и выключателей. Выбирается по числу подключаемых приборов. Если планируется их часто отсоединять, рекомендуется покупать фильтр с выключателями на каждой розетке.
  6. Длина кабеля. Выбирается по месту размещения фильтра.

Последнее, что стоит оценить при выборе защитного устройства для бытовой техники – дополнительные опции. Они могут быть крайне полезны как для увеличения удобства пользования фильтром, так и для эксплуатации подключенного оборудования. Из полезных для компьютерной техники опций стоит отметить защиту линий локальной сети и телефона. Это важно в домах, где существует опасность наводок в линиях передач, вызванных грозовыми разрядами. USB порт на сетевом фильтре поможет быстро подключить телефон для зарядки или устройство, требующее соответствующего питания, например, компактную колонку.

Надежные сетевые фильтры 2019 года

Сетевой фильтр APC by Schneider Electric PM5-RS, 1.8 м на Яндекс Маркете

Сетевой фильтр APC by Schneider Electric PM5B-RS, 1.8 м на Яндекс Маркете

Сетевой фильтр APC by Schneider Electric PM6-RS, 2 м на Яндекс Маркете

Сетевой фильтр Pilot L, белый, 1.8 м на Яндекс Маркете

Сетевой фильтр ЭРА USF-5es-USB-W (Б0019037), 1.5 м на Яндекс Маркете

Источник: tehnika.expert

Сетевой фильтр своими руками

Работа электротехнических и электронных устройств происходит за счёт питания сетевым током. Энергопоток через провода приносит с собой сателлитные электромагнитные поля. Они несут угрозу точности выполнения своих функций абонентами электросети. Решить этот вопрос могут сетевые фильтры (СФ). Их всегда можно купить в виде сетевых удлинителей. Зная схему сетевого фильтра, устройство несложно собрать своими руками.

Принцип работы сетевого фильтра

Напряжение переменного тока в сети 220 в изменяется в синусоидальном виде. Правильная форма электрического импульса «загрязняется» электромагнитными помехами. Синусоида выглядит в виде изгибающейся линии чистого сигнала, окружённой вязью блуждающих токов, вызванных фазными перекосами, подсадками и всплесками напряжения.

Сопровождающие помехи влияют на чувствительные компоненты электронных схем различных приборов и аппаратуры. Возникает проблема очистки тока от паразитных образований. Для этого применяют сетевой фильтр (СФ).

СФ встраивают между источником сетевого тока и потребителями. Он состоит из соединённых в определённом порядке дросселей и конденсаторов. Работа фильтра – выстраивание индуктивного сопротивления катушек, не пропускающего помехи высокой частоты. Ёмкости устройства отсекают нежелательные помехи. Конденсаторы замыкают цепь и не пропускают паразитные импульсы.

Устройство простого сетевого фильтра

СФ бывают двух видов:

  1. Встроенные.
  2. Стационарные – многоканальные.

Встроенные

Компактные платы СФ являются частью внутреннего устройства различного электронного оборудования. Ими оснащается компьютерная и другая сложная техника.

На фото видно устройство СФ. На плате установлены следующие детали:

  • VHF – конденсатор;
  • тороидальный дроссель;
  • добавочные конденсаторы;
  • варистор;
  • индукционные катушки;
  • термический предохранитель.

Варистором называют резистор с переменным сопротивлением. При превышении нормативного порога напряжения (280 в) его сопротивление может уменьшиться в десятки раз. Варистор выполняет функцию защиты от импульсного перенапряжения.

Стационарные – многоканальные

Корпус прибора имеет несколько розеток. Благодаря этому, есть возможность подключить через фильтр всю имеющуюся электротехнику в одном помещении к одной розетке. Для очистки от радиопомех высокой частоты применяется простой LC-фильтр. Несгораемые термопредохранители предотвращают скачки напряжения. В некоторых моделях применяются одноразовые плавкие предохранители.

Самостоятельное изготовление сетевого фильтра

Сделать самый простой сетевой фильтр своими руками в домашних условиях радиолюбителю будет совсем не трудно. Для этого нужно встроить небольшую схему внутрь корпуса сетевого удлинителя с несколькими розетками. На нижнем рисунке показано, как это сделать.

Устанавливают СФ в удлинителе следующим образом:

  1. Вскрывают корпус сетевого удлинителя.
  2. В параллельные ветви после выключателя и варистора впаивают резисторы R1, R2 и дроссели (индуктивные катушки) L1, L2.
  3. Затем ветви поочерёдно замыкают через конденсатор С1 и один резистор R3.
  4. Установка концевого конденсатора С2 может быть сделана в любом месте между розетками.

Важно! Если внутри корпуса удлинителя не найдётся места для второго конденсатора С2, то можно обойтись без него. Достаточно скорректировать параметры С1.

Дроссели применяются с незамкнутыми ферритовыми сердечниками индуктивностью от 10 мкГн. Конденсаторы подбираются в диапазоне 0,22-1 мкФ. Сопротивление резисторов коррелируют с планируемой мощностью потребителей. При нагрузке 500 Вт потребуются резисторы 0,22 Ом. Сопротивление R3 должно быть не меньше 500 кОм.

Видоизменённая схема

Вышеописанную схему нередко модернизируют. Применяя катушки с другими параметрами, обходятся без резисторов. Для этого берут дроссели с высокой индуктивностью – 200 мкГн. Вместо старой ёмкости впаивают конденсатор, рассчитанный на 280 в.

Схема СФ защиты от сетевых помех

Типовая схема сетевого фильтра является основой всех устройств такого типа за исключением дополнительных мелочей. Классикой является подключение к точкам: Земля, Фаза и Ноль. На входе устанавливается варистор VDR 1. Он подавляет всплески напряжения сетевого тока. При высоком скачке напряжения сопротивление варистора резко падает, этим он не пропускает помеху далее по схеме.

Для гашения небольших изменений напряжения используются дроссель Tr1 и три ёмкости С. Конденсаторы С1, С2 и С3 – реактивные радиодетали, постоянно меняющие уровень сопротивления. Оно при изменении частоты тока резко возрастает.

Нормальный ток беспрепятственно проходит через фильтр. В то же время помехи высокой частоты задерживаются в СФ. Сопротивление фильтра находится в прямой пропорциональной зависимости от величины частоты тока. Оба показатели одновременно возрастают, что позволяет задерживать помехи на пути к потребителю.

Обратите внимание! Трёхпроводная сеть питания может подвергаться возникновению помех на участках фаза – ноль, земля – фаза, земля – ноль. Эффективное подавление таких негативных явлений осуществляется нормальным стандартным заземлением СФ.

Пути улучшения схемы фильтра

Существует множество вариантов улучшения схемы сетевого фильтра. Один из них отличается остроумием и позволяет существенно экономить потребляемую электроэнергию. Суть метода заключается в следующем:

  1. Вскрывают корпус многоразъёмного СФ удлинителя.
  2. Одну из токоведущих шин разрезают.
  3. Отрезки соединяют с 5 вольтовым реле, рассчитанным на коммутацию тока 3А, 250 в.
  4. Два других контакта реле соединяют проводами с USB разъёмом на конце.
  5. Разъём подключают к USB входу телевизора.

В результате получается управляемая система питания, состоящая из ТВ, цифровой приставки и блока питания спутниковой антенны. Если ранее при выключении телевизора все части системы оставались в режиме ожидания, то с модернизированным фильтром они полностью отключаются. Стоит с пульта включить телеприёмник, как все коммутированные приборы тоже приводятся в действие и наоборот.

Дополнительная информация. Различные модернизированные СФ всегда можно найти на радиорынке, но стоят они довольно дорого. Поэтому намного выгоднее сделать усовершенствование устройства своими руками.

В другом случае идут по пути добавления в СФ LC-фильтра, который, помимо гашения помех от сети, понижает взаимно возникающие электрические помехи от подключённых потребителей.

Штатный варистор (470 в) часто не вызывает срабатывание автоматического предохранителя. Его меняют на аналогичное устройство, рассчитанное на напряжение 620 в. Это позволяет подавлять помехи от работающей стиральной машины, пылесоса и другой мощной электротехники.

Домашние мастера оснащают сетевые фильтры-удлинители звуковой сигнализацией. При превышении в сети уровня напряжения 280 в фильтр оповещает об этом сигналом.

Сетевой фильтр с 2-х обмоточным дросселем

СФ на основе дросселя с двумя обмотками применяют для чувствительной аудиотехники. Звуковые колонки чутко реагируют на помехи сетевого питания. Если таковые возникают, то динамики искажают звук и испускают посторонний фоновый шум. Радиоаппаратура, подключённая к сети через СФ с 2-х обмоточной катушкой, защищена от таких помех.

Схему собирают на отдельной печатной плате. Потребуются несколько конденсаторов и самодельный дроссель. Его изготавливают следующим образом:

  1. Кольцо из феррита марки НМ с показателем магнитной проницаемости от 400 до 3000 можно взять из старой электротехники.
  2. Магнитопровод оборачивают тканью и покрывают лаком.
  3. Для обмотки применяют провод марки ПЭВ. Его площадь сечения зависит от величины нагрузки. Мощные потребители требуют существенного увеличения этого параметра.
  4. Намотку ведут двумя проводами в разных направлениях.
  5. Делают 10, 12 оборотов каждого проводника.
  6. Конденсаторы устанавливают в начале и конце схемы. Они должны выдерживать напряжение до 400 в.

Обмотки катушки индуктивности включаются в последовательном порядке. Поэтому магнитные поля катушки взаимно поглощаются. При прохождении тока высокой частоты резко возрастает сопротивление дросселя. Ёмкости поглощают и закорачивают помехи.

Печатную плату помещают в отдельный металлический корпус. В крайнем случае схему отгораживают металлическими бортиками. Это делается с целью исключения дополнительных помех от блуждающих электромагнитных полей.

С каждым новым поколением электронного оборудования предъявляются повышенные требования к качественным характеристикам сетевого тока. Чтобы не заниматься ремонтом чувствительной электроники, нужно обязательно подключать её через сетевые фильтры. Если фильтровать ток нужно для небольшого количества потребителей, то можно пойти по экономному пути и изготовить сетевой фильтр своими руками.

Источник: amperof.ru

Как устроены и работают сетевые фильтры?

Переменный ток в бытовой сети является синусоидальным. Это означает, что изменение напряжения, а, следовательно, и тока, происходят по синусоиде, то есть по плавной дуге, симметрично колеблющейся вокруг оси времени.
Однако если мы посмотрим на осциллограмму напряжения в нашей розетке, то убедимся, что до идеала ей совсем далеко. Какая там синусоида!? Непрерывные пики, импульсы, искажения формы, изменения амплитуды, броски и скачки – вот что мы увидим.
Причин для искажения синусоиды напряжения питающей сети есть очень много. Это включение-выключение мощных электроприемников, атмосферные перенапряжения, короткие замыкания по высокой стороне трансформаторной подстанции, а также различные сложные переходные процессы.

Есть еще особый вид апериодических помех, которые не поддаются ни прогнозированию, ни описанию при помощи математических функций. Это импульсные броски напряжения – очень кратковременные, но значительные его возрастания. Они могут возникнуть абсолютно в любой момент времени и, разумеется, тоже не идут на пользу бытовой технике. Поэтому импульсные помехи тоже необходимо подавить.

Для решения этих двух задач и используются сетевые фильтры. Они защищают оборудование от высокочастотных, низкочастотных и импульсных помех в сети. Но как они работают?

Если сопротивление резисторов никак не зависит от рода тока, проходящего через них, то реактивное сопротивление таких элементов цепи, как емкость и индуктивность находится в прямой зависимости от частоты тока. Например, сопротивление катушки индуктивности резко возрастает для токов большой частоты.

Это свойство индуктивности как раз и используется в сетевых фильтрах для подавления высокочастотных помех – синусоид с маленькими периодами.

Низкочастотные помехи могут гаситься активным сопротивлением катушек индуктивности, или отдельными резисторами, которые также располагаются последовательно нагрузке. Сопротивление таких резисторов не должно быть большим, иначе на них будет иметься существенное падение напряжения. Поэтому резисторы для подавления низкочастотных помех должны иметь сопротивление максимум 1 Ом.

Однако наиболее эффективными против сетевых помех являются фильтры, которые носят условное название LC. Они не ограничиваются одними лишь катушками индуктивности, а включают в себя конденсатор емкостью 0,22 – 1,0 мкФ, включенный параллельно нагрузке. Номинальное напряжение конденсатора должно быть выбрано хотя бы с двукратным запасом относительно напряжения сети, чтобы учесть перепады этого напряжения.

Действие фильтров LC напрямую связано с двумя законами коммутации: катушка L подавляет резкие изменения тока, а конденсатор С гасит высокочастотные колебания напряжения.

Сетевой фильтр для более-менее успешной работы должен содержать в себе: две катушки индуктивности 60-200 мкГн, включенные последовательно защищаемой нагрузке, а также варистор на 470 вольт и конденсатор на 0,22 – 1,0 мкФ, включенные параллельно. При необходимости в цепь можно включить и резисторы для подавления помех низкой частоты на 1 Ом максимум. Токовый номинал элементов цепи нужно подбирать в зависимости от мощности нагрузки.

Источник: www.tesli.com

Когда следует заменять сетевой фильтр?


Если вы похожи на меня, то, скорее всего, ваш домашний кинотеатр и другие электронные устройства подключены к удлинителю или сетевому фильтру. (Если вы используете простой удлинитель, я настоятельно рекомендую вам перейти на сетевой фильтр!) Сетевые фильтры – отличный способ защитить вашу электронику от чрезмерных скачков напряжения, которые могут повредить, если не разрушить, ваши устройства. Однако, как и вся электроника, сетевые фильтры имеют срок службы, на который следует обращать особое внимание.

Итак, когда следует заменить сетевой фильтр? Специалисты рекомендуют заменять сетевой фильтр каждые 2 года. Устройство защиты от перенапряжения рассчитывается в джоулях, что указывает на то, с какой избыточной мощностью они могут справиться при возникновении скачка напряжения. Однако эту цифру сложно отследить, поскольку скачки напряжения варьируются от области к области.

Если у вас есть электрические устройства, которые вы хотите защитить. Вложение в качественный сетевой фильтр – отличная идея. Ниже я расскажу о том, что делает сетевой фильтр и как узнать, в порядке ли ваш.

Что такое сетевые фильтры?


Вложение в качественный сетевой фильтр – отличный способ предотвратить ненужные повреждения ваших электрических устройств. Чаще всего сетевой фильтр работает как удлинитель со встроенной защитной функцией. Некоторые из новых моделей включают порты USB в дополнение к стандартным розеткам. Модели более высокого класса также имеют коаксиальные розетки и разъемы Ethernet для защиты даже ваших факсимильных аппаратов, кабельных коробок и многого другого.

Устройства защиты от перенапряжения включают в себя встроенный металлооксидный варистор (MOV). MOV работает, чтобы поглотить любое избыточное напряжение, возникающее при скачке напряжения. Со временем, когда MOV поглощает избыточную энергию, он деградирует.

Сетевые фильтры и сетевые фильтры часто очень похожи. Если вы пытаетесь определить, есть ли у вас удлинитель или сетевой фильтр, обратите внимание на само устройство. Устройство защиты от перенапряжения обычно включает в себя источник питания или заземленный свет, а также защищенный свет. Эти индикаторы показывают, есть ли в вашем устройстве функция защиты от скачков напряжения и работает ли оно.

Замечание о регулировании мощности


Сетевые фильтры со встроенными стабилизаторами питания добавляют вашему устройству еще один уровень защиты. В случае серьезного отключения электроэнергии ваш сетевой фильтр может оказаться не в состоянии полностью справиться с огромным скачком напряжения, который происходит.

Однако сетевой фильтр с стабилизатором напряжения сбрасывает избыточное напряжение, заземляя его. Они также фильтруют «шум», что помогает прояснить мощность, подаваемую на ваши устройства через сетевой фильтр, и продлить срок их службы.

На рынке есть ряд продуктов, которые утверждают, что «кондиционируют» вашу мощность перед ее доставкой на ваши устройства. Для устройств защиты от перенапряжения нижнего уровня это, вероятно, просто уловка. И на самом деле не вся электроника нуждается в кондиционировании питания.

Если вы просто обеспечиваете питанием низкопроизводительные колонки или DVD-плеер, то приобретение более дорогого устройства защиты от перенапряжения с функцией стабилизации питания может не потребоваться. Эти низкоуровневые устройства защиты от перенапряжения с стабилизаторами напряжения часто выходят из строя изнутри, что затрудняет определение того, функционируют ли они по-прежнему как ограничитель перенапряжения или стабилизатор напряжения.

Однако для устройств защиты от перенапряжения более высокого класса функция стабилизации питания может стать приятным бонусом. Почему? Система стабилизации питания может лучше поддерживать токи, подаваемые на некоторые из ваших более чувствительных электронных устройств, таких как проекторы, приемник и маршрутизатор.

Устройства защиты от перенапряжения более высокого класса с стабилизаторами питания часто предназначены для работы со всем, кроме самых экстремальных скачков, и служат намного дольше, чем их аналоги более низкого уровня.

Факт в том, что компоненты вашего домашнего кинотеатра – это дорогое вложение. Инвестиции в устройство защиты от перенапряжения более высокого класса с системой кондиционирования питания могут добавить еще один элемент защиты, чтобы ваш домашний кинотеатр прослужил как можно дольше.

У устройств защиты от перенапряжения есть срок службы!

Срок службы сетевого фильтра не измеряется годами. Он измеряется в джоулях. MOV, включенный в ваш сетевой фильтр, измеряется в джоулях, что напрямую зависит от срока службы вашего конкретного сетевого фильтра.

Сегодня доступно множество различных моделей устройств защиты от перенапряжения. Если вы ищете сетевой фильтр, который выдержит много злоупотреблений, обратите внимание на джоули, на которые он рассчитан. Это измерение энергии, от которой ваш сетевой фильтр рассчитан на защиту ваших устройств.

Как измерить срок службы устройства защиты от перенапряжения?


С каждым всплеском энергии будущее количество энергии, от которого он может защитить вас, уменьшается. Например, если вы покупаете сетевой фильтр на 1000 джоулей, вы можете выдерживать скачки напряжения до 1000 джоулей. Это может означать, что один удар в 1000 джоулей уберет оставшийся срок службы вашего сетевого фильтра. Однако вы также можете справиться с 10 импульсами в 100 джоулей или 100 импульсами в 1 джоуль.

Что все это значит для тебя? Это означает, что срок службы вашего сетевого фильтра варьируется. Количество джоулей, на которое он рассчитан, будет уменьшаться с каждым ударом. Как только джоули будут исчерпаны, сетевой фильтр будет действовать как обычный удлинитель. Он по-прежнему будет передавать ток и питать ваши устройства, но больше не будет защищать их от скачков напряжения.

Можете ли вы сказать, когда сетевой фильтр больше не подходит?

Если вы точно не знаете, сколько джоулей присутствовало при скачке напряжения, практически невозможно определить, когда ваш сетевой фильтр уже не работает.

Протектор качества всплеска будет предупреждать вас о том, что он достиг конца своего срока службы. Однако не все сетевые фильтры будут. Но эти фонари не являются надежными, и вам не обязательно на них полагаться. При этом, если в вашем сетевом фильтре есть индикатор перенапряжения, который больше не горит, вы должны предположить, что MOV полностью ухудшился. На этом этапе вам следует заменить сетевой фильтр.

Однако специалисты рекомендуют заменять сетевой фильтр каждые 2 года. Поскольку скачки напряжения варьируются от места к месту, важно помнить, что не существует общего практического правила. Ваш сетевой фильтр может разрядиться или не разрядиться через 2 года. Однако, учитывая стоимость устройства защиты от перенапряжения по сравнению со стоимостью замены всей электроники, которую вы подключили к устройству, имеет смысл просто заменить устройство защиты, пока не стало слишком поздно.

На самом деле, если вашему сетевому фильтру больше 5 лет, вам следует его заменить. Это верно независимо от того, горит ли индикатор помпажа или нет. Затраты относительно невелики по сравнению со стоимостью замены остальных электрических устройств в случае скачка напряжения и истощения встроенного MOV.

Источник записи: https://thehometheaterdiy.com

Сетевые фильтры: Фильтры электромагнитных помех | Фильтры радиопомех

Технические характеристики сетевого фильтра

Соответствие стандартам выбросов

Пределы выбросов, которым должна соответствовать единица оборудования, будут зависеть от предполагаемого рынка для этой части оборудования. Если существует более одного рынка, может потребоваться соблюдение более чем одного стандарта выбросов. Это может оказать существенное влияние на схему, размер и стоимость фильтра. Стандарты, такие как CISPR или часть 15 правил FCC, имеют ограничения по частоте от 150 кГц до 30 МГц.

Измерения электромагнитных помех

обычно выполняются с использованием анализаторов спектра с детекторами средних значений или квазипиковых детекторов в соответствии с методами, описанными в CISPR 16. Квазипиковые измерения отличаются от средних измерений взвешиванием пиков в сумме.

Оборудование, отвечающее этим требованиям, может использовать фильтр с достаточно высокой частотой среза. Другие стандарты, такие как FCC 18 с нижней границей частоты 10 кГц, приведут к тому, что в оборудовании будут использоваться фильтры с более низкой частотой среза. Как и следовало ожидать, чем ниже частота среза, тем больше физический размер и выше стоимость фильтра.

Чувствительность к кондуктивным радиопомехам

С проблемой восприимчивости может быть чрезвычайно трудно справиться, поскольку амплитуда и частота раздражающего радиочастотного шума редко известны и часто непостоянны. Если неисправность можно воспроизвести, изолировав оборудование от линии электропередач с помощью LISN (сети стабилизации импеданса линии) и используя генераторы сигналов для подачи РЧ различной амплитуды и частоты, можно получить некоторое представление о характере проблемы.Однако необходимо определить критерии приемлемой производительности, чтобы в результате процедуры испытаний можно было получить фильтр с таким уровнем производительности. К сожалению, это по-прежнему не устраняет необходимости окончательного тестирования в реальной рабочей среде, что во многих случаях происходит в полевых условиях.

Выбор подходящего фильтра лучше всего основывается на типе источника питания или входном сопротивлении оборудования, а также на характере вызывающего помехи радиочастотного шума.

Режимы шума

Сетевые фильтры

ослабляют шум в двух разных режимах.

Общий режим: Также известен как линейный шум, измеряемый между линией электропередачи и потенциалом земли.
Дифференциальный режим: Также известен как линейный шум, измеренный между линиями питания.

Сетевые фильтры

предназначены для подавления одного или обоих видов шума. Необходимость того или иного проекта будет зависеть от величины присутствующего типа шума. Затухание измеряется в дБ (децибелах) на различных частотах сигнала.

Конфигурация цепи

Фильтры радиочастотных помех

для линий электропередач обычно состоят из двух- или трехполюсных сетей фильтров. По мере увеличения количества полюсов и количества соответствующих компонентов стоимость также будет увеличиваться. Попытка типизировать импеданс оборудования как высокий или низкий для целей выбора фильтра может не увенчаться успехом. Если это комплексный импеданс, он, вероятно, может быть низким на одних частотах, высоким на других и некоторым промежуточным значением на третьих частотах.

Хотя в целом мы успешно рекомендуем двухполюсную сеть для линейных источников питания и трехполюсные сети для импульсных источников питания и синхронных двигателей, вы не должны ограничивать свои испытания только одним типом цепи, если требуется дополнительная производительность цепи или более низкая стоимость. желательно. Учтите следующее: если бы оборудование выглядело строго емкостным, характеристики двухполюсной сети были бы снижены до характеристик однополюсного фильтра.

Зачем нужен сетевой фильтр и где его разместить? —

Сетевые фильтры электромагнитных помех необходимы из-за использования методов высокочастотной коммутации, используемых в современных схемах преобразования энергии.Гармонический шум, создаваемый быстрыми изменениями напряжения и тока импульсными источниками питания (SMPS), инверторами, выпрямителями и т. д., требует фильтров электромагнитных помех для соответствия требованиям к кондуктивным излучениям, установленным в различных международных и военных стандартах электромагнитных помех.

В дополнение к уменьшению энергии гармоник, распространяющейся в систему распределения электроэнергии, сетевой фильтр электромагнитных помех выполняет двойную функцию по уменьшению помех, уже находящихся в системе распределения энергии, от проникновения в оборудование.

При разработке сетевого фильтра электромагнитных помех необходимо знать импедансы фильтров и то, как они взаимодействуют с импедансами цепей в широком диапазоне частот. Тем не менее, существуют детали установки и монтажа, которые в равной степени могут определить эффективность сетевого фильтра электромагнитных помех.

Представлены три общих вопроса:

1. Присоединение корпуса фильтра к основному оборудованию: Крайне важно, чтобы металлический корпус фильтра электромагнитных помех был соединен «металл к металлу» с металлическим корпусом/шасси оборудования.Окрашенные или непроводящие поверхности должны быть устранены, так как они снижают эффективность линии заземления конденсаторов в фильтре.

2. Размещение фильтра в точке входа входящих линий электропередач : Размещение сетевого фильтра электромагнитных помех в точке входа входящих линий электропередачи имеет решающее значение для производительности фильтра и поддержания общей целостности экрана металлического корпуса оборудования/ шасси. Чем дальше установлен фильтр от точки входа питания, тем выше вероятность того, что шум от источника питания или логических схем может излучаться и проникать в линии питания в обход фильтра.

3. Прокладка кабеля системы:  В сочетании с пунктом 2 выше важно физически изолировать входящие линии питания к фильтру от других системных кабелей и проводов. Если системные кабели/провода проложены слишком близко к входным проводам фильтра, помехи могут попасть на провода фильтра в обход фильтра.

Компания Premier Filters предлагает широкий ассортимент стандартных и нестандартных сетевых фильтров электромагнитных помех в сочетании с нашим непревзойденным знанием электромагнитных помех для предоставления оптимального решения по фильтрации.Позвоните нам, чтобы узнать, как Premier может реализовать ваш проект вовремя и в рамках бюджета.

C-Lock Inc. | GreenFeed — воздушный фильтр и фильтр линии отбора проб

Необходимо (Обязательно)

Файлы cookie, без которых сайт не может нормально функционировать. Это включает файлы cookie для доступа к безопасным областям и безопасности CSRF. Обратите внимание, что файлы cookie по умолчанию Craft не собирают никакой личной или конфиденциальной информации.Файлы cookie по умолчанию Craft не собирают IP-адреса. Информация, которую они хранят, не отправляется Pixel & Tonic или каким-либо третьим сторонам.

Имя : CraftSessionId

Описание : Craft использует сеансы PHP для поддержки сеансов через веб-запросы.Это делается с помощью файла cookie сеанса PHP. По умолчанию имя файла cookie «CraftSessionId», но его можно переименовать с помощью настройки конфигурации phpSessionId. Срок действия этого файла cookie истечет, как только завершится сеанс.

Провайдер : этот сайт

Срок действия : Сеанс

Имя : *_identity

Описание : Когда вы входите в панель управления, вы получаете файл cookie для проверки подлинности, используемый для поддержания вашего состояния проверки подлинности.Имя файла cookie начинается с длинной случайно сгенерированной строки, за которой следует _identity. Файл cookie хранит только информацию, необходимую для поддержания безопасного аутентифицированного сеанса, и будет существовать только до тех пор, пока пользователь аутентифицируется в Craft.

Провайдер : этот сайт

Срок действия : Постоянный

Имя : *_username

Описание : Если вы установите флажок «Оставаться в системе» во время входа в систему, этот файл cookie будет использоваться для запоминания имени пользователя для вашей следующей аутентификации.

Провайдер : этот сайт

Срок действия : Постоянный

Имя : CRAFT_CSRF_TOKEN

Описание : Защищает нас и вас как пользователя от атак с подделкой межсайтовых запросов.

Провайдер : этот сайт

Срок действия : Сеанс

Статистика

Статистические файлы cookie помогают нам понять, как посетители взаимодействуют с веб-сайтами, собирая и сообщая информацию анонимно.

Имя : sc_is_visitor_unique

Описание : Этот файл cookie устанавливается веб-сайтом, который вы посещаете. Когда он устанавливается впервые, генерируется случайный идентификатор, который сохраняется в файле cookie, чтобы избежать повторного учета вас как посетителя (например, если вы используете мобильное устройство и ваш IP-адрес меняется во время просмотра).Подобно куки-файлу is_unique, этот куки-файл также хранит количество ваших повторных посещений.

Поставщик : StatCounter

Срок действия : 2 года

Имя : _ga

Описание : Этот файл cookie устанавливается службой Google Analytics.Файл cookie используется для подсчета посетителей, сеансов, данных кампании и отслеживания использования сайта для аналитического отчета сайта. Файлы cookie хранят информацию анонимно и присваивают случайно сгенерированный номер для идентификации уникальных посетителей.

Провайдер : Google

Срок действия : 2 года

Имя : _gid

Описание : Этот файл cookie устанавливается службой Google Analytics.Файл cookie используется для хранения информации о том, как посетители используют веб-сайт, и помогает в создании аналитического отчета о работе веб-сайта. Собранные данные, включая количество посетителей, источник, откуда они пришли, и страницы, посещенные в анонимной форме.

Провайдер : Google

Срок действия : 1 день

atomic_line_filter

Атомный линейный фильтр (ALF) — это усовершенствованный оптический полосовой фильтр, используемый в физических науках для фильтрации электромагнитного излучения с высокой точностью и минимальной потерей мощности сигнала.Атомные линейные фильтры работают через линии поглощения или резонанса атомарных паров, поэтому их также можно обозначить как атомно-резонансный фильтр (ARF) . [2]

Три основных типа атомных линейных фильтров: ALF поглощения-повторного излучения , фильтры Фарадея и фильтры Фойгта . [3] Абсорбционно-реэмиссионные фильтры были разработаны первым типом, поэтому их обычно называют просто «атомарными линейными фильтрами»; два других типа обычно называют «фильтрами Фарадея» или «фильтрами Фойгта».Атомные линейные фильтры используют разные механизмы и конструкции для разных применений, но всегда используется одна и та же базовая стратегия: используя узкие линии поглощения или резонанса в парах металлов, свет определенной частоты обходит серию фильтров, которые блокируют все фильтры. другой свет. [4]

Атомные линейные фильтры можно считать оптическим эквивалентом синхронных усилителей; они используются в научных приложениях, требующих эффективного обнаружения узкополосного сигнала (почти всегда лазерного света), который в противном случае был бы скрыт широкополосными источниками, такими как дневной свет. [3] Они регулярно используются в программе «Обнаружение и определение дальности лазерного изображения» (ЛИДАР) и изучаются на предмет их потенциального использования в системах лазерной связи. [5] Атомные линейные фильтры превосходят обычные диэлектрические оптические фильтры, такие как интерференционные фильтры и фильтры Лио, но их большая сложность делает их практичными только для обнаружения с ограниченным фоном, когда обнаруживается слабый сигнал при подавлении сильного фона. [6] По сравнению с эталонами, еще одним высококлассным оптическим фильтром, фильтры Фарадея значительно прочнее и могут быть в шесть раз дешевле — около 15 000 долларов США за единицу. [7] [8]

Дополнительные рекомендуемые знания

История

Предшественником линейного атомного фильтра был инфракрасный квантовый счетчик, разработанный в 1950-х годах Николаасом Блумбергеном. Джозеф Вебер предположил, что это квантово-механический усилитель для обнаружения инфракрасного излучения с очень небольшим шумом. [9] [10] Нулевое спонтанное излучение уже было возможно для усилителей рентгеновского и гамма-излучения, и Вебер думал применить эту технологию к инфракрасному спектру.Блумберген подробно описал такое устройство и назвал его «инфракрасным квантовым счетчиком». [11]

Средой этих устройств были кристаллы с примесью ионов переходных металлов, поглощающие низкоэнергетический свет и переизлучающие его в видимом диапазоне. [11] К 1970-м годам атомные пары использовались в квантовых счетчиках атомных паров для обнаружения инфракрасного электромагнитного излучения, поскольку было обнаружено, что они превосходят используемые соли металлов и кристаллы. [12]

Принципы, использовавшиеся до сих пор в инфракрасном усилении, были объединены в пассивный натриевый ALF. [13] Эта конструкция и последующие за ней были примитивными и страдали низкой квантовой эффективностью и медленным временем отклика. Поскольку это была первоначальная конструкция ALF, во многих ссылках используется только обозначение «атомный линейный фильтр» для конкретного описания конструкции поглощения-переизлучения. В 1977 году Гельбвакс, Кляйн и Вессель создали первый активный линейный атомный фильтр. [2]

Фильтры Фарадея, разработанные незадолго до 1978 года, представляли собой «существенное улучшение» по сравнению с атомными линейными фильтрами с поглощением-переизлучением того времени. [3] Фильтр Фойгта, запатентованный Джеймсом Х. Мендерсом и Эриком Дж. Коревааром 26 августа 1992 г., [14] был более совершенным. Фильтры Voigt были более компактными и «[можно было] легко спроектировать для использования с постоянным магнитом». [3] К 1996 году в лидарах использовались фильтры Фарадея. [3]

Свойства

Техническое определение атомарного линейного фильтра — это «сверхузкополосный изотропный оптический фильтр с большим углом приема». [2] «Сверхузкополосный» определяет узкий диапазон частот, который может принимать ALF; ALF обычно имеет полосу пропускания порядка 0,001 нанометра. То, что атомарные линейные фильтры также имеют широкие углы приема (около 180 °), является еще одной важной характеристикой устройств; обычные диэлектрические фильтры, основанные на расстоянии отражающих или преломляющих слоев, изменяют свое эффективное расстояние, когда свет падает под углом.

Точные параметры (температура, напряженность магнитного поля, длина и т.) любого фильтра можно настроить для конкретного приложения. Эти значения рассчитываются компьютерами из-за чрезвычайной сложности систем. [15]

Ввод/вывод

Сетевые фильтры Atomic могут работать в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях электромагнитного спектра. [2] В ALF поглощения-переизлучения частота света должна быть смещена, чтобы фильтр работал, а в пассивном устройстве этот сдвиг должен быть на более низкую частоту в соответствии с Первым законом термодинамики.Это означает, что пассивные фильтры редко могут работать с инфракрасным светом, потому что выходная частота будет непрактично низкой. Если используются фотоумножители (ФЭУ), то «выходная длина волны АРЧ должна лежать в спектральной области, в которой коммерческие, долгоживущие ФЭУ большой площади [так в оригинале] обладают максимальной чувствительностью». [13] В таком случае активные ALF будут иметь преимущество перед пассивными ALF, поскольку они будут с большей готовностью «генерировать выходные волны в ближнем УФ, спектральном диапазоне, в котором хорошо разработанные фотокатоды обладают наибольшей чувствительностью». [16]

В пассивном АЛЬЧ входная частота должна почти точно соответствовать собственным линиям поглощения паровой камеры. Однако активные ARF намного более гибкие, поскольку пар можно стимулировать, чтобы он поглощал другие частоты света. [17] [18]

Фильтры Фарадея и Фойгта не изменяют частоту или длину волны сигнального света.

Время отклика и скорость передачи

Время отклика атомного линейного фильтра поглощения-переизлучения напрямую влияет на скорость передачи информации от источника света к приемнику.Поэтому минимальное время отклика является важным свойством этих АПЧ. Время отклика такого ALF в значительной степени зависит от спонтанного распада возбужденных атомов в паровой ячейке. В 1988 году Джерри Гелбвакс процитировал: «типичное время быстрого спонтанного излучения составляет ~ 30 нс, что предполагает, что верхний предел скорости передачи информации составляет примерно 30 МГц». [16]

Разработано множество методов уменьшения времени отклика АФЧ. Даже в конце 1980-х некоторые газы использовались для катализа распада электронов паровой ячейки.В 1989 году Эрик Кореваар разработал свою конструкцию Fast ALF , которая обнаруживала испускаемую флуоресценцию без фоточувствительных пластин. [3] При использовании таких методов легко достижимы гигагерцовые частоты. [16]

Эффективность

Эффективность

Сетевые фильтры Atom по своей сути являются очень эффективными фильтрами, обычно классифицируемыми как «сверхвысокодобротные», поскольку их коэффициент Q находится в диапазоне от 10 5 до 10 6 . [2] Полоса пропускания типичного фильтра Фарадея может составлять несколько ГГц. [17] Общий выходной сигнал фильтра Фарадея может составлять около 50% от общей интенсивности входного света. Потерянный свет отражается или поглощается несовершенными линзами, фильтрами и окнами. [19]

Полосовой

Полоса пропускания атомарного линейного фильтра обычно равна доплеровскому профилю испарительной ячейки, естественному диапазону частот, при которых испарительная ячейка будет возбуждаться чистым источником света.Доплеровский профиль представляет собой ширину спектра излучения с доплеровским сдвигом, испускаемого паровой кюветой из-за ее теплового движения. Это значение меньше для более крупных атомов при более низких температурах, система считается более идеальной.

В некоторых случаях это не так, и желательно сделать ширину линии перехода больше, чем доплеровский профиль. Например, при отслеживании быстро ускоряющегося объекта полоса пропускания АЛФ должна включать в себя максимальное и минимальное значения отраженного света.Принятый метод увеличения полосы пропускания заключается в помещении в испарительную ячейку инертного газа. Этот газ расширяет спектральную линию и увеличивает скорость пропускания фильтра. [6]

Источники шума

При всей своей эффективности атомарные сетевые фильтры не идеальны; в данной системе есть много источников ошибок или «шума». Они проявляются в виде электромагнитного излучения, не зависящего от рабочих процессов фильтра и интенсивности светового сигнала.Одним из источников ошибки является тепловое излучение самого ALF и внутри него. Некоторое тепловое излучение исходит непосредственно от фильтра и оказывается в пределах полосы пропускания второго широкополосного фильтра. Создается больше шума, если фильтр предназначен для вывода в инфракрасном диапазоне, так как большая часть теплового излучения будет в этом спектре. Эти выбросы могут стимулировать пар и создавать излучение, которое он пытается обнаружить в первую очередь. [16]

Активные атомарные линейные фильтры с большей вероятностью производят шум, чем пассивные, поскольку активные не обладают «избирательностью по состоянию»; источник накачки может случайно возбудить атомы, пораженные неправильным светом, до критического уровня энергии, спонтанно испуская излучение. [6]

Другие ошибки могут быть вызваны тем, что линии атомного поглощения/резонанса не нацелены, но все еще активны. Хотя большинство «ближних» переходов находятся на расстоянии более 10 нанометров (достаточно далеко, чтобы быть заблокированными широкополосными фильтрами), тонкая и сверхтонкая структура целевой линии поглощения может поглощать неправильные частоты света и передавать их на выходной датчик. [6]

Соответствующие явления

Захват излучения в атомном сетевом фильтре может серьезно повлиять на характеристики и, следовательно, на настройку ALF.В первоначальных исследованиях атомарных линейных фильтров в 1970-х и начале 1980-х годов была «значительная переоценка [полосы сигнала]». Позже было изучено, проанализировано улавливание радиации, и для его учета были оптимизированы ALF. [20]

Во всех линейных атомарных фильтрах положение и ширина резонансных линий испарительной ячейки являются одними из наиболее важных характеристик. Благодаря эффекту Штарка и расщеплению Зеемана основные линии поглощения могут быть разделены на более тонкие линии.«Настройка Старка и Зеемана… может использоваться для настройки детектора». [12] Следовательно, манипулирование электрическими и магнитными полями может изменить другие свойства фильтра (например, сдвиг полосы пропускания). [21]

Типы

Поглощение-переизлучение

Атомный линейный фильтр поглощения-переизлучения поглощает свет с желаемой длиной волны и излучает свет, минуя широкополосные фильтры. В пассивных ALF с поглощением-переизлучением фильтр верхних частот блокирует весь низкоэнергетический входящий свет.Паровая ячейка поглощает сигнал, который совпадает с тонкой линией поглощения пара, и атомы ячейки возбуждаются. Затем паровая ячейка повторно излучает сигнальный свет, подвергаясь флуоресценции на более низкой частоте. Фильтр нижних частот блокирует излучение выше частоты флуоресцентного света. В активном ALF оптическая или электрическая накачка используется для возбуждения этих атомов, чтобы они поглощали или излучали свет с разными длинами волн. Для активных ALF могут потребоваться другие системы обычных фильтров. [22]

Фильтр Фарадея

Фильтр Фарадей, Магнитооптический фильтр , Fadof или EFADOF или E XCited Fa Raday D Ispersive O PTSPERSIVE O PTCTIC F IILTER) Работает путем вращения поляризации прохождения света через паровую ячейку. Это вращение происходит вблизи его атомных линий поглощения за счет эффекта Фарадея и аномальной дисперсии. Вращается только свет на резонансной частоте пара, а поляризованные пластины блокируют другое электромагнитное излучение. [23] Этот эффект связан и усиливается эффектом Зеемана, [17] или расщеплением атомных линий поглощения в присутствии магнитного поля. [24] [25] Свет на резонансной частоте пара выходит из FADOF вблизи его исходной силы, но с ортогональной поляризацией.

Следуя законам, управляющим эффектом Фарадея, вращение целевого излучения прямо пропорционально силе магнитного поля, ширине паровой камеры и постоянной Верде (которая зависит от температуры ячейки, длины волны света, а иногда и напряженности поля) [26] пара в кювете.Эта связь представлена ​​следующим уравнением:

[27]

Фильтр Фойгта

Фильтр Фойгта представляет собой фильтр Фарадея, магнитное поле которого смещено перпендикулярно направлению света и под углом 45° к поляризации поляризованных пластин. [28] В фильтре Фойгта испарительная ячейка действует как полуволновая пластина, замедляя одну поляризацию на 180° за счет эффекта Фойгта. [29]

Общие компоненты

Перед атомарным линейным фильтром может стоять коллиматор, который выпрямляет падающие световые лучи для последовательного прохождения через остальную часть фильтра; однако коллимированный свет не всегда необходим. [30] [8] После коллиматора фильтр верхних частот блокирует почти половину входящего света (слишком длинноволнового). В фильтрах Фарадея и Фойгта здесь используется первая поляризационная пластина, блокирующая свет.

Следующим компонентом линейного фильтра Atomic является испарительная ячейка; это общее для всех атомарных сетевых фильтров. Он либо поглощает и переизлучает падающий свет, либо изменяет его поляризацию за счет эффекта Фарадея или Фойгта. За испарительной кюветой следует фильтр нижних частот, предназначенный для блокировки всего света, которого не блокировал первый фильтр, за исключением света определенной частоты, исходящего от флуоресценции.В фильтрах Фарадея и Фойгта здесь используется вторая поляризационная пластина.

Другие системы могут использоваться вместе с остальной частью атомарного сетевого фильтра для удобства. Например, поляризаторы, используемые в самом фильтре Фарадея, не блокируют большую часть излучения, «поскольку эти поляризаторы работают только в ограниченном диапазоне длин волн… в сочетании с фильтром Фарадея используется широкополосный интерференционный фильтр». [29] Полоса пропускания интерференционного фильтра может быть в 200 раз больше, чем у реального фильтра. [19] Фотоумножители также часто используются для увеличения интенсивности выходного сигнала до приемлемого уровня. Вместо ФЭУ можно использовать более эффективные лавинные фотоумножители. [2] [8]

Паровая ячейка

Хотя каждая реализация каждого типа ALF отличается, испарительная ячейка в каждой из них относительно одинакова. Термодинамические свойства паровых ячеек в фильтрах тщательно контролируются, поскольку они определяют важные качества фильтра, например необходимую силу магнитного поля. [31] Свет проникает в эту испарительную камеру и выходит из нее через два окна с низким коэффициентом отражения, сделанные из такого материала, как фторид магния. Другие стороны ячейки могут быть изготовлены из любого непрозрачного материала, хотя обычно используется термостойкий металл или керамика, поскольку пар обычно поддерживается при температуре выше 100 ° C.

В большинстве испарительных ячеек ALF используются щелочные металлы из-за их высокого давления паров; многие щелочные металлы также имеют линии поглощения и резонанс в нужных спектрах. [28] Обычными материалами паровых ячеек являются натрий, калий и цезий. Обратите внимание, что можно использовать неметаллические пары, такие как неон. [32] [18] Поскольку ранние квантовые счетчики использовали твердотельные ионы металлов в кристаллах, можно предположить, что такая среда может быть использована в современных ALF. По-видимому, этого не делается из-за превосходства в этом качестве атомных паров. [12]

Приложения

» [Атомные линейные фильтры] идеально подходят для приложений, в которых слабые лазерные сигналы обнаруживаются на непрерывном фоне [2]

Атомные линейные фильтры чаще всего используются в LIDAR и других упражнениях по лазерному отслеживанию и обнаружению из-за их способности фильтровать дневной свет и эффективно различать слабые узкополосные сигналы; однако их можно использовать для фильтрации теплового фона Земли, [33] для измерения эффективности антибиотиков [34] и для общей фильтрации.

Лазерное слежение и связь

Без линейного атомарного фильтра отслеживание лазера и связь могут быть затруднены. Обычно камеры устройств с зарядовой связью должны использоваться в сочетании с простыми диэлектрическими оптическими фильтрами (например, интерференционными фильтрами) для обнаружения лазерного излучения на расстоянии. Усиленные ПЗС неэффективны и требуют использования импульсного лазерного излучения в видимом спектре. Благодаря превосходной системе фильтрации ALF ПЗС без усиления можно более эффективно использовать с лазером непрерывного действия.«[Атомные линейные фильтры] с полосой пропускания около 0,001 нм были разработаны для улучшения подавления фона лазерных приемников с обычными фильтрами». [3] Общее энергопотребление последней системы «в 30-35 раз меньше», чем у первой, [35] , поэтому были предложены и разработаны космические, подводные и маневренные лазерные средства связи с ALF. [2] [28]

ЛИДАР

LIDAR включает в себя запуск лазеров в соответствующих частях атмосферы, где свет рассеивается обратно.Анализируя отраженный лазерный луч на предмет доплеровских сдвигов, можно рассчитать скорость и направление ветра в целевой области. Таким образом, можно изучать термическую структуру, суточные/полусуточные приливы и сезонные колебания в районе мезопаузы. Хедин 2002, с. Шерман 2005

Библиография

  • Басс, Майкл (1995), , vol. II, Макгроу-Хилл, ISBN 0070479747
  • Бломберген, Николаас (1958), » «, Physical Review Letters 2  (3): 84–85 .
  • Эндо Т.; Т. Ябузаки и М. и др. Китано (1978), » «, IEEE Journal of Quantum Electronics QE-14 : 977–982, .Проверено 8 апреля 2006 г. .
  • Фитцпатрик, Ричард (2002), , . Проверено 18 июня 2006 г. .
  • Фрике-Бегеманн, Корд; Matthias Alpers & Josef Höffner (2002), » «, Optics Letters (Оптическое общество Америки) 27 (21): 1932–1934 .
  • Фридман, Джонатан С. (2005), , Семинар обсерватории Аресибо, . Проверено 18 июня 2006 г. .
  • Гельбвакс, Джерри А.; Кристофер Ф. Кляйн и Джон Э. Вессел (1977), » «, IEEE Journal of Quantum Electronics (IEEE Lasers and Electro-optic Society) QE-14  (2): 77–79 .
  • Гельбвакс, Джерри А.; Кристофер Ф. Кляйн и Джон Э. Вессел (1979), » «, IEEE Journal of Quantum Electronics (IEEE Lasers and Electro-optic Society) QE-16  (2): 137–142 .
  • Гельбвакс, Джерри А.(1988), » «, Журнал IEEE по квантовой электронике (Общество лазеров и электрооптики IEEE) QE-24 (7): 1266–1277, ISSN 0018-9197 .
  • Goodwin, D.W. (1974), написано в Лондоне и Нью-Йорке, , vol. 1, Академик Пресс .
  • Хедин, Йонас (2002), , БИБЛИОТЕКА УНИВЕРСИТЕТА ЛУЛЕО, . Проверено 25 марта 2006 г. .
  • Höffner, Josef & Cord Fricke-Begemann (2005), » «, Optics Letters (Оптическое общество Америки) 30 (8): 890–892 .
  • Молиш, Андреас Ф. и Бернард П. Эри (1998), написано в Оксфорде, , Oxford University Press, ISBN 0198538669 , . Проверено 18 июня 2006 г. .
  • Оэри, Бернард П.; Уолтер Шупита и Бриджит Сумецбергер (1994), « », Proc. SPIE 2310 : 51–62, . Проверено 27 апреля 2006 г. .
  • Попеску, Александру и Томас Вальтер (2005), » «, Лазерная физика 15 (1): 55–60, .Проверено 13 марта 2007 г. .
  • Шерман, Джим (2005), , . Проверено 27 апреля 2006 г. .
  • Вебер, Джозеф (1957), » «, Physical Review 108 : 537 .
  • Вебер, Марвин Дж. (2003 г.), написано в Бока-Ратон, , CRC Press LLC, ISBN 0849335124 , . Проверено 18 июня 2006 г. .
  • Интернет-словарь Вебстера (2006 г.), , .Проверено 18 июня 2006 г. .

Патенты

Патент США 5029999, «Лазерное радиолокационное устройство» , выдан 09 июля 1991 г., переуступлен компании Thermo Electron Tech

Патент США 5202741, «Система активной визуализации с фильтром Фарадея» , выдан 13 апреля 1993 г., переуступлен US Energy

Патент США 5513032, «Оптический фильтр Фарадея с активной накачкой» , выдан 30 апреля 1996 г., передан армии США

Патент США 5573927, «Тест на чувствительность к антибиотикам» , выдан 12 ноября 1996 г.

Патент США 5710652, «Приемопередатчик и система лазерной связи» , выдан 20 января 1998 г., переуступлен компании Trex Communications .

Патент США 5731585, «Фильтр Фойгта» , выдан 24 марта 1998 г., переуступлен корпорации Thermotrex

Патент США 7058110, «Атомные линейные фильтры в возбужденном состоянии» , выдан 06 июня 2006 г., передан Trex Enterprises Corp

Дальнейшее чтение

  • Х.Чен, М.А. Уайт, Д.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.