ФИЛЬТР СЕТЕВОЙ ПОМЕХОПОДАВЛЯЮЩИЙ

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для подавления помех в проводах сетевого питания зданий, крупных вычислительных центров, больших ЭВМ, других электронных устройств большой мощности.
Известно устройство для подавления помех в проводах сетевого питания, содержащее металлический корпус, разделенный на несколько отсеков, проходные конденсаторы, катушки индуктивности и блоки для подключения кабелей (SU №504524, Н04В 15/02, 1973).
Недостатками указанного устройства являются низкая надежность и невысокое качество подавления помех при использовании в сетях трехфазного тока с тремя или четырьмя проводами, большие массо-габаритные показатели. Устройство не защищает от помех, возникающих, например, при мощных импульсах перенапряжения (удары молнии). Кроме того, не защищаются сети в области частот "звукового" диапазона, а также ограничиваются помехоподавляющие свойства, вызванные ударным возбуждением паразитных контуров фильтра. Устройство не подавляет помехи в самом широком спектре частот - от низких до сверхвысоких. Оно не позволяет ослаблять сигналы за пределами радиочастотного диапазона в области от 1 до 150 кГц.
Известен фильтр для подавления помех в сетях электроснабжения, содержащий металлический корпус, разделенный на отсеки для блоков экранирующими перегородками, блоки для подключения кабелей и блок высокочастотных дросселей и длинных линий, дроссели в котором зашунтированы конденсаторами в соответствующих цепях фаза-корпус и между фазами, при этом симметричные выходы блока высокочастотных дросселей и длинных линий соединены соответственно с блоками подключения кабелей, симметричные выходы блока высокочастотных дросселей и длинных линий соединены с соответствующими блоками для подключения кабелей через введенные соответствующие последовательно соединенные блоки режекторных дросселей, образованных ферритовыми кольцами и проходящих через них изолированными друг от друга проводниками, блок сильноточных резисторов и низкочастотных дросселей, содержащих в каждой фазе цепочку, состоящую из последовательно соединенных совмещенных нелинейных сопротивлений и дросселей и низкочастотных слабонасыщающихся дросселей, при этом блоки для подключения кабелей содержат проходные конденсаторы, а ко входам блоков подключения кабелей подключены нелинейные ограничители напряжения, ограничивающие амплитуду наиболее мощных импульсов, причем к симметричным входам высокочастотных дросселей и длинных линий подключены блоки поглощения энергии одиночных импульсов, а элементы блока сильноточных резисторов и низкочастотных дросселей совместно с конденсаторами блока высокочастотных дросселей и длинных линий образуют Г-образный фильтр, подавляющий низкочастотную помеху (RU №2138914, Н04В 15/02, Н02М 1/14, Н02М 1/16, опубл. 27.09.1999).
Недостаток данного решения заключается в недостаточном решении проблемы снижения тепловых нагрузок и защитного заземления. Защитное заземление - это заземление какого-либо оборудования или электроустановки с целью обеспечения электробезопасности. Так же защитное заземление используется для защиты какого-либо оборудования или электроустановки от помех в питающей сети, а также от электромагнитных помех, наведенных от работающего рядом оборудования. Неправильное заземление, или его отсутствие часто является причиной сбоев, некорректной работы или поломок оборудования, что в последствии приводит к его простою. На входе питающей сети практически любого оборудования, а так же в схемах блоков питания различных систем устанавливается сетевой фильтр с одним или несколькими каскадами фильтрации. Сетевой фильтр состоит из конденсаторов и катушки индуктивности, которые образуют широкодиапазонный LC-фильтр. Конденсаторы этого фильтра предназначены для шунтирования высокочастотных помех питающей сети на землю через заземляющий проводник. При отсутствии заземления, в зависимости от емкости конденсаторов, на корпусе оборудования мы получаем переменное напряжение относительно фазного (L) и нулевого (N) провода. Конденсаторы фильтра работают как емкостной делитель напряжения, и поскольку их емкость одинаковая, напряжение питающей сети (в случае однофазного питания) делится пополам. Иначе говоря, при прикосновении к неокрашенным токопроводящим частям корпуса оборудования и к заземленным частям помещения (например, центральное отопление) или к другому, но заземленному оборудованию, можно получить удар электрическим током. Такое напряжение и сила тока опасны для жизни человека.
Сложность проблемы связана с тем, что источники помех, приемники и пути их прохождения распределены в пространстве, момент их появления часто является случайной величиной, а местонахождение априори неизвестно. Сложно также провести измерения помех. Практически невозможно сделать и достаточно точный теоретический анализ, поскольку задача обычно является трехмерной и описывается системой дифференциальных уравнений в частных производных. Поэтому обоснование того или иного метода заземления, которое, строго говоря, должно опираться на математические расчеты, на практике приходится делать на основании опыта и интуиции. Решение проблем заземления в настоящее время находится на грани между пониманием, интуицией и везением.
В то же время замечено, что вопросы экранирования тесно связаны с температурным напряжением токопроводов в фильтре. В связи с этим для решения задачи повышения эксплуатационной безопасности и повышения срока бесперебойной работы фильтра сетевого помехоподавляющего необходимо минимизировать нагрев электроконтактов в местах соединений и обеспечить гарантированную связь между собой и с экранирующей цепочкой всех элементов сборного корпуса, в котором размещены цепи каскадов фильтрации. Особенно важной решение такой задачи становится для фильтров используемых на токах до 200А.
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в повышении безопасности пользования и повышения срока службы снижении за счет минимизирования сопротивления материалов и обеспечения низкой рабочей температуры на токах до 200А.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером, который наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг.1 - общий вид корпуса сетевого фильтра со снятыми верхними крышками;
фиг.2 - общий вид сетевого фильтра при снятой боковой стенке и установленных крышках;
фиг.3 - принципиальная схема одного из каскадов фильтрации;
фиг.4 - вид на тыльную поверхность крышки корпуса фильтра.
Согласно настоящей полезной модели рассматривается конструкция многокаскадного фильтра сетевого помехоподавляющего, предназначенного для:
- предотвращения утечки информации по сетям электропитания, сигнализации и контроля, а также организации ввода этих сетей в экранированные сооружения;
- защиты радио и электротехнических фильтров от электромагнитных помех, распространяющихся по сетям электропитания;
- защиты электрических систем питания от помех до величин, допустимых ГОСТ 22505-97.
Рассматриваемый фильтр предназначен для эксплуатации в условиях круглосуточной работы, изготовлен в климатическом исполнении УХЛ, категории размещения 4 по ГОСТ 15150-69, а в части стойкости к механическим внешним воздействующим факторам компоненты систем соответствуют ГОСТ 17516.1-90 и относятся к группе механического исполнения М1.
Фильтр для подавления помех (фиг.1 и 2) содержит металлический корпус параллелепипедной формы с дном 1, к которому прикреплены ушки 2 для прикрепления корпуса к несущему основанию, с боковыми стенками, на торцевых 3 из которых смонтированы гнезда 4 для входа и выхода для подсоединения к ним ответных контактных групп цепей подключения. Корпус внутри разделен на отсеки для блоков экранирующими перегородками 5. Таким образом внутри корпуса сформирован экранированный боковыми стенками и перегородками центральный отсек 6 и два боковых отсека 7, отделяющих воздушным зазором полость центрального отсека и расположенные в нем электрические компоненты от торцевых боковых стенок с гнездами 4 для подсоединения ответных контактных групп цепей подключения. Сверху каждый отсек закрывается отдельной крышкой 8, выполненной в виде металлической пластины, болтами прикручиваемой к боковым стенкам корпуса. Таким образом, корпус выполнен с возможностью оперативного доступа к любому из трех отсеков путем снятия крышки с этого отсека. Это позволяет проводить контрольные и ремонтные работы и техобслуживание, не открывая весь корпус.
Внутри корпуса в отсеках и на перегородках, разделяющих корпус на эти отсеки, смонтированы от двух и более каскадов фильтрации, принципиальная схема каждого из которых представлена на фиг.3. Каждый каскад фильтрации состоит из конденсаторов и катушки индуктивности, которые образуют широкодиапазонный LC-фильтр. Конденсаторы этого фильтра предназначены для шунтирования высокочастотных помех питающей сети на землю через заземляющий проводник. Каждый каскад включает в себя Входной конденсатор С1, имеющий заземление, так как закреплен в первой перегородке 5 со стороны гнезда 4 для входа (вход «А»), первой металлической перемычкой 9 в виде скобы соединен с последовательно соединенными между собой тремя дросселями (катушками), выход которых через вторую металлическую перемычку 9 в виде скобы соединен с выходным конденсатором С13, корпус которого закреплен на второй перегородке 5 со стороны второй боковой торцевой стенки, на которой смонтировано гнездо 4 для выхода (выход «А'»). К точкам соединения катушек дросселей между собой подсоединены конденсаторы С5 и С9, заземленные на корпус. Данная цепочка фильтрации относится к известной и поэтому ее работа не рассматривается. На торцевых боковых стенках вмонтированы болты 10 заземления корпуса.
Для снижения тепловых потеть при прохождение больших токов (до 200А) в заявленном фильтре все соединения (гайки, шайбы, шины, перемычки и шпильки дросселей - все соединения компонентов каскада) изготовлены из меди, сверху покрытой оловом. Это обеспечивает минимальное сопротивление материалов, более низкую рабочую температуру, как следствие, безопасное использование на токах до 200А и увеличение сроков службы оборудования.
Кроме того, для обеспечения гарантированного практически беззазорного соединения всех крышек 8 с боковыми стенками корпуса в холодном состоянии корпуса и в нагретом его состоянии при длительной работе (компенсация расширений) на внутренней стороне верхних крышек по периметру припаивается металлическая плетенка 11. При этом используется плетенка медная луженая ПМЛ в качестве заземляющего проводника и экрана для токоведущих частей оборудования. Внутренняя (тыльная) поверхность крышки покрыта слоем олова, что тоже способствует экранированию. Это способствует улучшению экрана, одновременно являясь уплотнителем соединения крышки с корпусом.
Кроме крышки, которая может быть выполнена медной оловянированной, так же и некоторые части корпуса могут повторять пример исполнения крышки (без плетенки) (по крайней мере часть внутренних поверхностей боковых стенок покрыты слоем олова).
Кроме того, на внутренних поверхностях или на одной какой-либо внутренней поверхности боковых стенок предлагается прикреплять пироспикер или пиростикеры (информация о пиростикерах выложена в режиме он-лайн доступа в сети Интернет на сайте «ПироХимика. Активная защита от огня», расположенному по адресу: http://www.pirohim.ru/html/ast 15.html). ПироСтикер ACT 15 -принципиально новое средство огнетушения, разработанное специально для защиты от возгораний в малогабаритных объектах, таких как: распределительные щиты, электрошкафы, сейфы и др. ПироСтикер ACT 15 выполнен в виде приклеиваемой к поверхности стенки пластинки и работает как интеллектуальная система пожаротушения. Воздействие температуры на его активные компоненты вызывает мгновенную реакцию с выделением сильных ингибиторов горения, вплоть до полного подавления очага пожара. Микрокапсулирование жидкого огнетушащего состава обеспечивает его сохранность в неизменном виде в нормальных условиях в течение срока эксплуатации изделия, а также интенсивный выброс при температуре срабатывания.