Для чего предназначен стабилизатор тока 1

Сетевой фильтр, что это такое и для чего он нужен

Поведение напряжения в бытовой электрической сети непредсказуемо. Причин, по которым параметры тока выходят за пределы допустимых отклонений, может быть несколько. Часто – это кратковременные перепады напряжения и помехи, а иногда – систематические нарушения стандартных норм. Вечернее напряжение в сети отличается от утреннего из-за большого количества подключенных приборов. Подключение мощного строительного или домашнего оборудования приводит к импульсным помехам, которые мешают работе аудио- и видеоаппаратуры. Результатом временных и постоянных отклонений напряжения от синусоиды становится ухудшение качества работы и поломки домашней техники. Один из способов избежать неприятностей – подсоединить электроприборы через сетевой фильтр (СФ). Если сказать простыми словами, то сетевой фильтр – это удлинитель с тумблером и встроенным блоком защиты, обеспечивающий пассивную фильтрацию входного напряжения. Рассмотрим подробнее конструктивные варианты разных моделей и выполняемые ими задачи.

Что делает сетевой фильтр и от чего он защищает

Проблемы бытовой электрической сети, с которыми борются различные модели сетевых фильтров:

• Короткое замыкание. Фаза и ноль соединяются без нагрузки. Такая ситуация возникает при обрыве провода или замыкании, происшедшем в каком-либо приборе. В этом случае сетевой фильтр отключает всю аппаратуру.
• Помехи. Возникают из-за подключенных к сети приборов с импульсными блоками питания. К такой аппаратуре относятся компьютеры и телевизоры. Высокочастотные помехи не выводят из строя электронику, но ухудшают качество ее работы. На экранах аналоговых телевизоров появляется рябь, искажается изображение, в аудиоаппаратуре появляются посторонние звуки. Посторонние сигналы искажают работу звукозаписывающих и звуковоспроизводящих устройств.
• Скачки напряжения. Их могут вызвать приборы с индуктивной нагрузкой, например, холодильники, сварочные аппараты.

Существует еще одна, многим неизвестная, опасность помех. С помощью специальной техники через электромагнитный шум, который передается по нулевому проводнику, находящемуся вне дома или квартиры, можно получить доступ к конфиденциальной информации.

Принцип работы сетевого фильтра

С факторами, искажающими идеальный вид синусоиды переменного напряжения, борются фильтры различных типов:

• Помехи высокой частоты. Для их ликвидации используют катушки индуктивности. Если в них подается ток высокой частоты, то сопротивление в катушках возрастает, и синусоиды периодов, приводящих к высокочастотным помехам, отсекаются. Достичь максимального эффекта позволяет использование двух катушек, устанавливаемых на фазном и нулевом проводах.
• Помехи низкой частоты. Бороться с такими помехами помогают активные сопротивления – резисторы. В сетевых фильтрах используются резисторы номиналом 0,5-1,0 Ом. Обычно устанавливаются 2 резистора.

Применение комплекса этих фильтров позволяет избавиться от высокочастотных и низкочастотных помех и в результате получить синусоиду частотой 50 Гц.

Почти все СФ оснащены функцией защиты от скачков перенапряжения. Но сетевые фильтры нужны только при наличии кратковременных импульсов напряжения. От длительного превышения этого параметра они не защищают. Если в данной местности длительно присутствует слишком высокое или слишком низкое напряжение, то рекомендуется установить стабилизатор, поскольку сетевой фильтр в этом случае бесполезен.

Устройство сетевых фильтров разной функциональности

Дешевые варианты СФ, по сути, представляют собой «переноску» с защитой от перенапряжения и тумблером «включить-выключить». Защиту от перенапряжения обеспечивает варистор.

Схемы более дорогих сетевых фильтров, включают:

• Встроенные LC-фильтры , представляющие собой катушки индуктивности. Предназначены для борьбы с высокочастотными помехами.
• Катушки с активным сопротивлением – резисторами. Присутствие этих элементов в схеме сетевого фильтра ликвидирует низкочастотные помехи.
• Автоматический предохранитель , который отключает электропитание при токовой перегрузке.
• Металл-оксидные варисторы , которые срабатывают при запредельно высоких напряжениях, которые возможны при грозе, коротком замыкании.

Стандартные номиналы применяемых деталей:

• Индуктивность катушек – 50-200 мкГн.
• Емкость конденсаторов – 0,22-1 мкФ.
• Варисторы – рассчитаны на напряжение до 470 В.

В схему может входить датчик перегрева, который обесточивает устройство при превышении температуры выше установленного значения. Датчик спасает СФ от поломки в случаях, если он находится возле отопительных приборов или к нему подключается слишком высокая нагрузка.

Конструктивные особенности

Основные элементы современного качественного сетевого фильтра:

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

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

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

Уровни защиты, обеспечиваемые фильтрами разной функциональности

Условно СФ по степени защиты можно разделить на следующие группы:

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

Количество и тип розеток

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

Основные параметры сетевых фильтров

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

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

Способы усовершенствования схем простых сетевых фильтров

Радиолюбители могут модернизировать сетевой фильтр с выключателем и варистором путем усовершенствования его схемы.

Для этого необходимо:

• вскрыть корпус;
• в параллельные ветви после выключателя и варистора впаять резисторы R1, R2 и индуктивные катушки (дроссели) L1, L2;
• поочередно замкнуть ветви через конденсатор C1 и резистор R3;
• концевой конденсатор C2 можно установить между розетками в любом месте. Если внутри корпуса места нет, можно обойтись без него. В этом случае корректируются параметры конденсатора C1.

Рекомендации по выбору деталей:

• дроссели с незамкнутыми ферритовыми сердечниками индуктивностью от 10 мкГн;
• конденсаторы – 0,22-1,0 мкФ;
• резисторы – для нагрузки 500 Вт применяются резисторы 0,22 Ом, R3 не менее 500 кОм.

Схемы подключения сетевого фильтра к электрической сети

Во многих современных моделях СФ провод заземления не имеет связи с внутренней схемой, кроме заземляющих контактов евророзеток и евровилки. Это прогрессивное решение, которое обеспечивает важное преимущество. При функционировании от сети с заземлением все розетки СФ заземляются, как положено. Если в сетевой розетке «земля» отсутствует, то все розетки СФ объединяются между собой по заземляющему контакту. Сам сетевой фильтр при этом не заземлен. Рассмотрим, что же может случиться при разных вариантах подключения компьютера и его периферийных устройств:

• Подключение к заземленной сети питания. Это идеальный вариант, поскольку при пробоях или повреждении изоляции любого из устройств «лишнее» напряжение направляется в провод заземления.
• Подключение к сети без заземления. В этом случае корпуса компьютера и периферийных устройств связаны только слаботочным интерфейсным кабелем. При возникновении разности потенциалов появляются уравнивающие токи, которые при течении от большего потенциала к меньшему приводят к сгоранию входных и выходных портов устройств.
• Подключение к сети без заземления через СФ с розетками, объединенными по заземляющему контакту. В этом случае выравнивающие токи пойдут через заземляющие контакты евророзеток и порты останутся невредимыми.

—>Сайт «Cner» —>

На Рис.1 показан внешний вид, выпускавшегося во второй половине 80-х годов Пензенским заводом вычислительных электронных машин (440039, г. Пенза, ул. Гагарина,13) стабилизированного источника питания.

Рис.1. Источник питания стабилизированный ИПС-1. Внешний вид.

Источник питания стабилизированный ИПС-1 оказался качественным изделием и пользовался заслуженной популярностью. Однако выпускался он видимо недолго и в не слишком больших количествах. Поэтому до нынешнего времени на виду этих источников питания почти нет. В связи с этим возникло желание описать и выложить в сети основные сведения об этом источнике, ибо он того заслуживает.

На рис.2 и рис.3 представлены основные технические характеристики ИПС-1, так как они приведены в документации, сопровождающей это изделие.

ИПС-1 предназначен для использования в радиолюбительской практике при настройке и проверке электрических схем, для питания стабилизированным напряжением транзисторных радиоприемников, магнитофонов, электрических игр и игрушек, а также других низковольтных бытовых устройств и зарядки аккумуляторов.

Выход стабилизированного напряжения постоянного тока находится на лицевой панели (гнезда ”+” и ”-”). Контроль выходного напряжения осуществляется по встроенному в источник вольтметру.

Источник ИПС-1 представляет собой параметрический стабилизатор последовательного типа и состоит из четырех функциональных узлов: выпрямителя, датчика опорного напряжения, выходного усилителя и схемы электронной защиты.

Выпрямитель предназначен для преобразования переменного тока со вторичной обмотки трансформатора Т1 в постоянное напряжение и состоит из выпрямительного моста на диодах VD1. VD4, конденсаторов С1, С6, С7.

Конденсатор С1 предназначен для сглаживания высокочастотных помех, проникающих со стороны сети.

Датчик опорного напряжения предназначен для выработки образцового напряжения и представляет собой маломощный стабилизатор напряжения. Датчик состоит из транзисторов VT10, VT11, диода VD5, стабилитрона VD6, резисторов R6, R8. R11.

Электрические и намоточные данные трансформатора приведены на рис.4. Схема электрическая принципиальная приведена на рис.5. Типы элементов приведены на рис. 6 и рис. 7.

Резистор R11 служит для запуска датчика при включении источника в сеть. Диод VD5 предназначен для температурной стабилизации выходного опорного напряжения датчика, равного 15 В +/-1 В, которое снимается с коллектора транзистора VT11 и подается на делитель напряжения на резисторах R7, R12, R14, R16, R17. Опорное напряжение регулируется резистором R9.

Выходной усилитель предназначен для повторения напряжения датчика опорного напряжения, с учетом заданного, ручками «ГРУБО», «ТОЧНО» коэффициента деления на делителе напряжения и обеспечивает необходимый ток в нагрузке. Усилитель состоит из транзисторов VT12, VT13, диода VD7, конденсаторов С5, С8, резисторов R13, R15, R18, R19 и представляет собой усилитель со 100% отрицательной обратной связью через диод VD7.

Схема электронной защиты предназначена для защиты источника от перегрузок и коротких замыканий в нагрузке. Схема электронной защиты состоит из транзисторов VT8, VT9, конденсатора С2, терморезистора R3, резисторов R1. R5. Работа схемы основана на ограничении тока и происходит следующим образом. Увеличение тока нагрузки источника до 1,1 А (+0,08/-0,05 А) вызывает появление напряжения на резисторах R3, R4, достаточного для открывания транзисторов VT8, VT9, которые уменьшают напряжение на базе транзистора VT12 и, следовательно, на выходе источника. Ток защиты регулируется резистором R4.

Терморезистор R3 предназначен для температурной стабилизации тока защиты.

Приведенных сведений достаточно для повторения радиолюбителем средней квалификации этого источника питания. Тем более, что за прошедшее время эксплуатация данного источника питания позволяет утверждать, что изделие удобное и доброкачественное.

Где применяется защитное заземление: для чего служит принцип действия

1. Понятие защитного заземления
2. Отличия защитного заземления от рабочего
3. Предназначение: цели и задачи
4. Защита от попадания молнии
5. От импульсного перенапряжения
6. Защита людей
7. Устройство защитного заземления
8. Принцип работы
9. Нормы и требования
10. Виды заземляющих устройств
11. Схемы заземления дома
12. Расчет параметров
13. Самостоятельная установка заземляющих элементов

Владельцу частного дома нужно знать о том, что называется защитным заземлением и как организовать такую систему. Она убережет жильцов от электротравмы. Хозяин участка может самостоятельно выполнить монтажные работы, но для ввода в эксплуатацию нужно получить разрешение РЭС.

Понятие защитного заземления

Защитным заземлением (англ. Protection Earth или PE) называют намеренное подключение металлических нетоковедущих частей электроустановки к системе сброса заряда в грунт. Такими элементами являются:

• корпуса;
• ограждения;
• фланцы опорных изоляторов;
• кожухи трансформаторов;
• рукоятки приводов разъединителей.

Отличия защитного заземления от рабочего

Отличия обоих видов заземления отображены в таблице:

Рабочее заземление еще называют функциональным.

Предназначение: цели и задачи

В основе всех PE-систем лежит общий принцип действия. Несмотря на это, они применяются для решения разных задач.

Защита от попадания молнии

Молния представляет собой мощный электрический разряд между облаками и поверхностью планеты или заземленным объектом.

Пробой возникает в месте наименьшего сопротивления. Это значит, что чем выше объект и чем больше у него проводимость, тем вероятнее удар молнии. В «группу риска» входят:

• дома, особенно с мокрыми стенами;
• деревья;
• металлические конструкции;
• электрокабели;
• трубопроводы;
• люди на открытой местности или на крыше здания.

Чтобы сделать разряд условно контролируемым, применяют молниеотводы – высокие заземленные металлические мачты.

Размеры конструкции подбирают так, чтобы она возвышалась над всеми близко расположенными объектами.

Максимально допустимое сопротивление заземлителя нормируется РД 34.21.122-87 и другими документами. Оно зависит от категории здания по молниезащите:

• I и II – 10 Ом;
• III – 20 Ом.

При ударе молнии возникает импульс напряжением в сотни киловольт. Если громоотвод расположен вблизи здания, возможен пробой на любую из следующих систем:

• трубопроводы;
• электропроводка;
• коммуникационные сети;
• бытовые приборы.

Во избежание этого заземлители здания и молниеотвода соединяют двумя или более перемычками.

От импульсного перенапряжения

В сети случаются кратковременные периоды увеличения напряжения, когда оно может в несколько раз превышать номинальное. Причиной этого могут стать:

• попадание молнии в громоотвод или линию электропередач;
• короткое замыкание;
• переключение мощных индуктивных потребителей – двигателей и трансформаторов.

Импульсные перегрузки способны вывести из строя дорогую чувствительную аппаратуру. Для ее защиты применяют ограничитель перенапряжения. Такие устройства называют по-разному. Вариант для электроустановок вольтажом до 1 кВ принято именовать устройством защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП).

Оно сбрасывает избыток энергии в землю. Соединение с контуром PE образуется в результате пробоя воздушного промежутка или особого полупроводникового прибора – варистора.

Существует 3 разновидности устройств защиты от импульсных перенапряжений:

Область применения УЗИП III класса – медицина и другие отрасли, использующие дорогое высокочувствительное оборудование.

Защита людей

В результате разрушения изоляции возможно замыкание фазы на металлический корпус прибора или иной нетоковедущий элемент. Коснувшись его, пользователь получит электротравму. Для предотвращения таких ситуаций корпус подключают к PE-контуру.

Действие системы основано на стремлении электрического тока двигаться по пути наименьшего сопротивления: у человека оно выше, чем у заземлителя.

Если установка запитана через устройство защитного отключения (УЗО), то при замыкании фазы на заземленный корпус она сразу будет обесточена.

Устройство защитного заземления

PE-система состоит из нескольких компонентов:

1. Заземляющей шины в распределительном щите здания. К ней подсоединяют защитные проводники от розеток и электроустановок.
2. Заземлителя. Это врытая в грунт металлическая конструкция.
3. Токопровода. Это кабель или стальная полоса, соединяющая два первых компонента.

Используют розетки с дополнительным PE-контактом. Он соприкасается с пластиной на вилке прибора, подключенной с помощью проводника к корпусу.

Принцип работы

Действие системы заземления основано на способности грунта неограниченно впитывать заряд. Эффективность PE-контура тем выше, чем ниже его сопротивление. Оно зависит от следующих факторов:

• площади контакта электродов с грунтом;
• удельного сопротивления почвы растеканию тока;
• расстояния между стержнями заземлителя;
• резистивности соединений между частями контура.

Нормы и требования

Сопротивление PE-контура нормируется. Максимально допустимые значения задают ПУЭ и другие документы. Данные сведены в таблицу:

В качестве электродов разрешено применять:

• трубы диаметром 3-5 см с толщиной стенки от 3,5 мм;
• полосовую сталь или уголок толщиной от 4 мм;
• прут диаметром от 10 мм.

В агрессивных почвах (кислых, щелочных и т.д.) вместо быстро корродирующей стали применяют медные, омедненные или оцинкованные стержни. Алюминий использовать нельзя: он покрывается плохо проводящей электричество окисной пленкой.

Число стержней и глубина погружения не нормируются – их определяют расчетом. Но в правилах прописано ограничение: электроды забивают хотя бы на 30 см ниже отметки промерзания грунта. Причина заключается в том, что мерзлая почва обладает высоким сопротивлением растеканию тока.

Со временем резистивность PE-контура может вырасти по ряду причин:

• из-за коррозии стержней;
• вследствие изменения химического состава грунта;
• в результате снижения влажности почвы после работ по осушению участка.

По этой причине ПУЭ и Правила технической эксплуатации электроприемников предписывают периодически замерять сопротивление заземлителя. Установлены следующие сроки:

Замер сопротивления осуществляет лицензированная компания. Результаты отражают в протоколе, который домовладелец должен предъявить в РЭС.

Виды заземляющих устройств

Есть 2 типа заземлителей:

1. Искусственные. Это конструкции, специально созданные для отвода тока в землю.
2. Естественные. Это конструкции, созданные для других целей.

Правила предписывают в первую очередь использовать заземлители второго типа. К ним относятся:

• трубопроводы, транспортирующие воду и другие негорючие и взрывобезопасные вещества (кроме теплотрасс );
• арматура фундаментов и другие металлические конструкции зданий и сооружений, надежно соединенные с грунтом;
• оболочки кабелей, кроме алюминиевых;
• обсадные трубы скважин.

Схемы заземления дома

Существуют такие схемы заземления:

• TN-C;
• TN-S;
• TN-C-S;
• TT;
• IT.

Первая маркировка обозначает, что заземление (от фр. terra) есть только на стороне подстанции, у потребителя – нейтраль (neutrall). В связывающей их линии защитный проводник совмещен (combined) с нулевым.

Достоинство TN-C – низкая стоимость: нужны 4-жильные кабели.

Недостаток: заземлить корпуса приборов нельзя – только занулить. Это значит, что их подключают к нейтрали. Если выше точки подключения защитного проводника к нулю случится обрыв, корпуса окажутся под напряжением.

Система TN-S более безопасна. В ней нулевой проводник и защитный, к которому подключают корпуса приборов, разделены (separated). Где бы на линии ни случился обрыв, корпус под напряжением не окажется.

Недостаток – высокая стоимость: нужны 5-жильные кабели.

TN-C-S – это усовершенствованная версия TN-C. Проводники разделены до ввода в здание, т.е. на самом уязвимом участке. Отсюда и до подстанции они совмещены.

TT применяют в частном секторе и в городах при подключении малых архитектурных форм, где систему TN-C нельзя использовать из-за уязвимости воздушных линий передач. TT подразумевает устройство заземлителя на стороне потребителя.

IT – система с изолированной нейтралью, самый надежный вариант.

Применяется в медицинских учреждениях, энергетике, на нефтеперерабатывающих предприятиях и в лабораториях.

Расчет параметров

Для определения параметров заземлителя нужно воспользоваться методикой, изложенной в главе 1.7 ПУЭ. Для расчета потребуются данные:

• требуемая величина резистивности контура;
• удельное сопротивление грунта растеканию тока;
• допустимое шаговое напряжение;
• расстояние между электродами.

Самостоятельная установка заземляющих элементов

Устройство заземлителя производят в таком порядке:

1. Роют траншею глубиной 0,7-0,8 м.
2. Забивают в ее дно стержни, используя кувалду или специальную установку, так, чтобы снаружи оставались отрезки длиной до 15 см.
3. Приваривают к стержням стальную полосу, объединяя их в цельную конструкцию.
4. Сваркой подсоединяют к заземлителю токопровод.
5. Зачищают сварные швы и обмазывают их толстым слоем битума.
6. Выполняют обратную засыпку траншеи.

Часто в целях экономии времени и сил для монтажа электродов используют траншею, вырытую для прокладки кабеля от ЛЭП к дому.

Завершив монтаж заземлителя, приглашают специалистов лицензированной компании для замера сопротивления PE-контура. Результаты оформляют и подают в РЭС для получения разрешения на ввод в эксплуатацию.