СЕТЕВОЙ ФИЛЬТР

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к электросетевым приборам - сетевым фильтрам, предназначенным для защиты аппаратуры (телерадио- видео и т.д.) от импульсных перенапряжений и выбросов тока, высокочастотных помех, а также динамических искажений напряжения питающих электросетей.
Известно устройство, содержащее LC-фильтр, полупроводниковые ограничители напряжения и устройства контроля и индикации исправности полупроводниковых ограничителей напряжения [RU 2214036, С2, Н03Н 7/09, 10.10.2003].
Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности.
Известно также устройство, содержащее катушки индуктивности на ферромагнитных сердечниках, включенные в разрыв линейных проводов, и конденсаторы, связывающие линейные провода между собой и с шиной заземления, при этом, катушки индуктивности зашунтированы ключевыми резистивными двухполюсниками [RU 81858, U1, Н03Н 7/09, 27.03.2009]. Недостатком устройства также является относительно узкие функциональные возможности.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство, содержащее вторичный источник питания, нагрузку, выходной фильтр, предназначенный для защиты от высокочастотных помех, схему защиты от перенапряжения и короткого замыкания, предназначенную для токовой защиты и состоящую из системы управления, узла контроля выходного тока, а также транзисторного быстродействующего ключа, при этом, система управления первым входом соединена с источником вторичного питания, вторым входом с узлом контроля сетевого напряжения, третьим входом с узлом контроля выходного тока и связана с транзисторным быстродействующим ключом, который, в свою очередь, первым входом соединен с источником вторичного питания и узлом контроля сетевого напряжения, а выход транзисторного ключа соединен с выходным фильтром и узлом контроля выходного тока [RU 59922, U1, H03H 7/09, 27.12.2006].
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно узкие функциональные возможности, что обусловливает относительно низкое качество защиты от нежелательных изменений параметров питающего напряжения.
Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей и повышении качества защиты.
Требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, содержащее блок токовой защиты и блок защиты от высокочастотых помех, введены блок управления электропитанием, вход которого является входом устройства, а выход - соединен с входом блока токовой защиты, блок термозащиты, вход которого соединен с входом блока токовой защиты, блок защиты от импульсных помех, вход которого соединен с выходом блока термозащиты, а выход - соединен с входом блока защиты от высокочастотных помех, и блок штепсельных разъемов, выход которого является выходом устройства, а вход - соединен с выходом блока защиты от высокочастотных помех.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, блок защиты от импульсных помех выполнен в виде ограничителя импульсных помех, вход которого является входом блока защиты от импульсных помех, а первый выход - является выходом блока защиты от импульсных помех, и индикатора исправности защиты, вход которого соединен со вторым выходом ограничителя импульсных помех.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, блок защиты от импульсных помех выполнен в виде ограничителя импульсных помех, вход которого является входом блока защиты от импульсных помех, а первый выход - является выходом блока защиты от импульсных помех, и последовательно соединенных блока контроля фазировки и исправности заземления, вход которого соединен со вторым выходом ограничителя импульсных помех, и многофункционального индикатора.
на фиг.1 - общая функциональная схема сетевого фильтра;
на фиг.2 - функциональная схема сетевого фильтра при выполнении блока защиты от импульсных помех с индикатором исправности защиты;
на фиг.3 - функциональная схема сетевого фильтра при выполнении блока защиты от импульсных помех с блоком контроля фазировки и исправности заземления и многофункциональным индикатором;
на фиг.4 - пример схемного выполнения сетевого фильтра при выполнении блока защиты от импульсных помех с индикатором исправности защиты;
на фиг.5 - пример схемного выполнения сетевого фильтра при выполнении блока защиты от импульсных помех с блоком контроля фазировки и исправности заземления и многофункциональным индикатором.
Сетевой фильтр (фиг.1) содержит последовательно соединенные блок 1 управления электропитанием, вход которого является входом сетевого фильтра, блок 2 токовой защиты, блок 3 термозащиты, блок 4 защиты от импульсных помех, блок 5 защиты от высокочастотых помех и блок 6 штепсельных разъемов, выход которого является выходом сетевого фильтра.
В частном варианте выполнения сетевого фильтра (фиг.2) блок 4 защиты от импульсных помех может быть выполнен в виде ограничителя импульсных помех, вход которого является входом блока 4 защиты от импульсных помех, а первый выход - является выходом блока 4 защиты от импульсных помех, и индикатора 7 исправности защиты, вход которого соединен со вторым выходом ограничителя импульсных помех.
В другом частном варианте выполнения сетевого фильтра (фиг.3) блок 4 защиты от импульсных помех может быть выполнен в виде ограничителя импульсных помех, вход которого является входом блока 4 защиты от импульсных помех, а первый выход - является выходом блока 4 защиты от импульсных помех, и последовательно соединенных блока 8 контроля фазировки и исправности заземления, вход которого соединен со вторым выходом ограничителя импульсных помех, и многофункционального индикатора 9.
Все блоки сетевого фильтра, представленные на его функциональных схемах, могут быть выполнены на стандартных низковольтных функциональных элементах электротехники. Для доказательства возможной их практической реализации представляются и примеры выполнения сетевого фильтра в виде принципиальных схем на стандартных элементах.
На фиг.4 представлен пример схемного выполнения сетевого фильтра при выполнении блока защиты от импульсных помех с индикатором исправности защиты. В этой схеме сетевой фильтр содержит термопрерыватель 10, выключатель 11, вставку плавкую 12, термопредохранитель 13, конденсаторы 14 и 15, дроссели 16 и 17, конденсатор 18, варисторы 19 и 20, резистор 21, варистор 22, светодиод 23, диод 24.
На фиг.5 представлен пример схемного выполнения сетевого фильтра при выполнении блока защиты от импульсных помех с блоком контроля фазировки и исправности заземления и многофункциональным индикатором. В этой схеме сетевой фильтр содержит термопрерыватель 25, выключатель 26, термопредохранитель 27, вставку плавкую 28, варисторы 29, 30 и 31, светодиод 32, резистор 33, транзистор 34, диод 35, резистор 36, диод 37, конденсатор 38, диод 39, конденсатор 40, дроссель 41, конденсатор 42, варистор 43, дроссель 44.
Работает сетевой фильтр следующим образом.
Через блок 1 управления электропитанием, который может быть выполнен в виде выключателя, на сетевой фильтр подается внешнее сетевой напряжение, обычно 220 В.
Блок 2 токовой защиты, который может быть выполнен на плавких предохранителях, обеспечивает защиту сетевого фильтра и, следовательно, его нагрузку, от недопустимых по амплитуде токов.
Блок 3 термозащиты, который может быть выполнен на стандартных термопредохранителях, обеспечивает защиту от перенагрева сетевого фильтра и, следовательно, возможных недопустимых параметрах токов и напряжений, подающихся в нагрузку.
Блок 4 защиты от импульсных помех может быть выполнен в виде стандартного ограничителя напряжения или тока и осуществляет защиту нагрузки от импульсных помех, которые могут возникнуть в сети.
Блок 5 защиты от высокочастотных помех, который может быть выполнен в виде фильтра высоких частот, осуществляет защиту нагрузки от нежелательных высокочастотных помех.
Блок 6 штепсельных разъемов, как правило, от 4 до 6 разъемов, обеспечивает распределение выходного напряжения по нагрузкам.
Кроме того, в одном из предложенных вариантов выполнения сетевого фильтра блок 4 защиты от импульсных помех снабжен индикатором 7 исправности защиты, а в другом - более сложным комплексом контроля в виде блока 8 контроля фазировки и исправности заземления и многофункционального индикатора 9, что позволяет осуществлять контроль исправности сетевого фильтра.
Защиту от перенапряжений можно обеспечить, используя в качестве ограничителей варисторы 19, 20 и 22 в схеме фиг.4 и 29, 30, 31 и 43 в схеме фиг.5. Варисторы способны, шунтируя нагрузку, пропускать импульсный ток более 100 А, рассеивая энергию импульса помехи и ограничивая его до безопасного уровня.
Дроссели 16 и 17 в схеме фиг.4 и 41, 44 в схеме фиг.5 и конденсаторы 14, 15 и 18 в схеме фиг.4 и 38, 40 и 42 в схеме фиг.56 образуют широкодиапазонные LC фильтры нижних частот, беспрепятственно пропускающий ток промышленной частоты и подавляющий более высокочастотные токи помех. Параметры элементов сетевого фильтра могут быть оптимизированы исходя из лучшего согласования характеристик сети и нагрузки для получения максимального демпфирующего действия сетевого фильтра.
Сочетание ограничителей напряжения и LC фильтра позволяет добиться максимального эффекта при подавлении широкого спектра помех по всем цепям (фаза-ноль, фаза-земля, ноль-земля).
Вставки плавкие 12 в схеме фиг.4 и 28 в схеме фиг.5 быстро обесточивают розетки сетевого фильтра в случае короткого замыкания. Термопрерыватели 10 в схеме фиг.4 и 25 в схеме фиг.5 защищают сетевой фильтр и сеть от перегрузки.
В сетевом фильтре фиг.5 при наличии в розетке заземляющего контакта, который соединен с "землей", потребителю доступны дополнительные функции сетевого фильтра, поскольку индикатор на светодиоде 32 и схема его индикации позволяет:
- оптимально ориентировать вилку для обеспечения максимальной степени защиты;
- контролировать наличие "земли" на заземляющем контакте розеток сетевого фильтра.
Для этого следует при подключении к сетевой розетке сориентировать (поворотом на 180 градусов) вилку сетевого шнура так, чтобы светодиод светился зеленым цветом. В этом случае элементы токовой защиты будут размыкать именно фазу, а переключение индикатора на оранжевый цвет будет сигнализировать о нарушении цепи заземления.
Схема индикации выполнена на транзисторе 34, шунтирующем красный излучатель светодиода 32 при наличии разности потенциалов между землей и фазным проводом. При отсутствии земли светодиод 32 светится оранжевым цветом (сочетание зеленого и красного) независимо от ориентации вилки в розетке.
Таким образом, благодаря усовершенствованию известного устройства, обеспечивается расширение функциональных возможностей сетевого фильтра, поскольку помимо токовой защиты и защиты от импульсных помех, предложенное техническое решение обеспечивает термозащиту и защиту от высокочастотных помех, а также управление электропитанием и распределением выходного напряжения по нагрузкам. Кроме того, предложенные варианты выполнения блока защиты от импульсных помех сетевого фильтра обеспечивают индикацию исправности защиты и контроль и индикации фазировки и исправности заземления. Все эти усовершенствования позволяют обеспечить не только расширение функциональных возможностей, но и повышение качества защиты нагрузки и удобство применения сетевого фильтра.