СЕТЕВОЙ ФИЛЬТР РАДИОПОМЕХ С КОМПЕНСАЦИЕЙ ЕМКОСТНЫХ ТОКОВ УТЕЧКИ

Полезная модель относится к преобразовательной технике и может быть использована в сетевых фильтрах радиопомех для глубокого подавления несимметричных кондуктивных помех с одновременным выполнением требований электробезопасности по ограничению емкостных токов утечки.
Известны помехоподавляющие фильтры [1] состоящие, в зависимости от требуемого уровня подавления, а также от импеданса сети и нагрузки, из конденсаторов, либо из конденсаторов и индуктивностей по схеме Г-образного, П-образного, Т-образного или n-звенного фильтра, в которых индуктивности включены в цепь линейных проводов, а конденсаторы соединяют выводы индуктивностей с корпусом фильтра. Недостатком таких фильтров является наличие емкостных токов утечки, которые по условиям безопасности ограничиваются соответствующими нормативными документами, например ГОСТ РВ 20.57.310-98. Кроме того, применение таких фильтров ухудшает работу устройств защитного отключения (УЗО), которые реагируют на появление токов утечки на корпус, в связи с чем, порог срабатывания таких устройств приходится увеличивать. Это означает, что при попадании человека под напряжение, действующее, например, между землей и корпусом электроустановки, срабатывание УЗО произойдет при большем токе, протекающем через человека, чем это было бы без фильтра радиопомех. Очевидно, безопасность электроустановки при этом снижается.
Наиболее близким аналогом является фильтр радиопомех [2] в котором конденсаторы, одним выводом подключаются к корпусу, другим выводом соединяются с выводами индуктивных элементов через
емкостной делитель, включенный между линейными проводами. Прототип имеет те же недостатки, что и аналог и для обеспечения необходимого уровня подавления помех, при условии соблюдения требований электробезопасности, требуется увеличивать количество звеньев и величину индуктивности индуктивных элементов фильтра, что приводит к увеличению массы и габаритов фильтра.
Задача, решаемая в предлагаемой полезной модели, заключается в повышении эффективности подавления кондуктивных несимметричных помех в фильтре и снижении его массогабаритных показателей за счет увеличения емкости корпусных конденсаторов при соблюдении требований электробезопасности по ограничению емкостных токов утечки.
Технический результат от применения полезной модели заключается в уменьшении емкостных токов утечки фильтра радиопомех.
Поставленная задача достигается тем, что предлагается сетевой фильтр радиопомех, имеющий корпусные зажимы, а также по числу линий n-входных зажима, где n - целое число, которое может быть больше или равно двум, подключенных соответственно к однофазной, или многофазной сети переменного напряжения и n выходных зажимов, подключенных к нагрузке, входные и выходные зажимы соединяются через одно или несколько последовательно включенных звеньев фильтра, каждое из которых состоит из n-фазного индуктивного элемента, являющегося либо тококомпенсирующим дросселем, либо n-фазной системой из n независимых дросселей, включенных в цепь каждой линии, а также n конденсаторов звена, причем первые выводы n конденсаторов звена соединены с входом или выходом n-фазного индуктивного элемента этого же звена, а вторые между собой и с первым выводом корпусного конденсатора данного звена.
В предлагаемом фильтре радиопомех вторые выводы n конденсаторов соседних звеньев фильтра, первые выводы которых соединены через индуктивный элемент, соединяются через развязывающие дросселя, кроме
того, второй вывод корпусного конденсатора каждого звена соединен с корпусом через резистор, причем в одном из звеньев фильтра первый вывод корпусного конденсатора подключается к первому выводу нагрузочного двухполюсника, к инвертирующему входу дифференциального усилителя и к выходу высоковольтного выходного каскада, а второй вывод корпусного конденсатора через дифференцирующий двухполюсник соединяется со вторым выводом нагрузочного двухполюсника и с неинвертирующим входом дифференциального усилителя, выходом подключенного к входу высоковольтного выходного каскада, выводы питания которого подключены к выходам мостового n-фазного выпрямителя, n входов которого соединены с первыми выводами n конденсаторов данного звена и с входами источника питания, выход которого соединен с выводами питания дифференциального усилителя.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется функциональной схемой, приведенной на Фиг.1, а также схемами измерения емкостных токов утечки на Фиг.2 и Фиг.3.
На Фиг.1 изображены: фильтр радиопомех 1, звено фильтра 2, индуктивные элементы 3, конденсаторы емкостных делителей 4, корпусные конденсаторы 5, демпфирующие резисторы 6, развязывающий дроссель 7, дифференциальный усилитель 8, высоковольтный выходной каскад 9, нагрузочный двухполюсник 10, дифференцирующий двухполюсник 11, выпрямитель 12, источник питания дифференциального усилителя 13. На Фиг.2 и Фиг.3 изображены схемы измерения емкостных токов утечки фильтров на примере однозвенного емкостного фильтра по структуре аналога - Фиг.2 и прототипа - Фиг.3. Кроме перечисленных элементов на Фиг.2 и Фиг.3 изображены ЭДС сети 14, амперметр для измерения токов утечки 15 и ограничительный резистор 16.
Поясняется устройство и функционирование предлагаемого изобретения на примере однофазного, двухзвенного фильтра радиопомех 1
(Фиг.1). Входы фильтра Л1 и Л2 подключены к сети переменного напряжения, а выходы H1 и Н2 к нагрузке (устройство генерирующее помехи). Вход и выход фильтра соединены через два последовательно включенные звена 2. Каждое звено состоит из индуктивного элемента 3, двух конденсаторов емкостных делителей 4, подключенных к входным выводам индуктивного элемента 3 и средней точкой через корпусной конденсатор 5 и резистор 6 к корпусу. Между средних точек емкостных делителей звеньев включен развязывающий дроссель 7. К средней точке емкостного делителя второго звена подключены также инвертирующий вход дифференциального усилителя 8, выходом соединенного с входом высоковольтного выходного каскада 9, первый вывод нагрузочного двухполюсника 10, выход высоковольтного выходного каскада 9 и «Общий» вывод источника питания 13 для питания дифференциального усилителя 8, неинвертирующий вход которого подключен ко второму выводу нагрузочного двухполюсника 10 и через дифференцирующий двухполюсник 11 к общей точки соединения резистора 6 и корпусного конденсатора 5. Вход выпрямителя 12 подключен к входным выводам индуктивного элемента 3 этого же звена, а также к входам источника питания дифференциального усилителя, а выход к выводам питания высоковольтного выходного каскада 9.
Принцип компенсации емкостного тока утечки состоит в том, что напряжения на средних точках делителей (точка А, Фиг.3) по низкой частоте (частоте сети) устанавливается равным напряжению корпуса, поэтому к корпусным конденсаторам не прикладывается переменное НЧ напряжение и НЧ составляющая тока утечки через них не протекает.
Устройство работает следующим образом. При возникновении цепи между одной из линий сети и корпусом (Фиг.1) напряжение на корпусе будет приближаться к напряжению этого провода сети и станет по НЧ отличаться от напряжения средних точек делителей, связанных между собой дросселем 7 (Фиг.1). Это переменное напряжение через дифференцирующий
двухполюсник 11 будет давать напряжение на нагрузочном двухполюснике 10 и воздействовать на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 8, который через высоковольтный выходной каскад 9 будет так воздействовать на среднюю точку емкостных делителей, что разница напряжений по НЧ между корпусом и средней точкой делителей будет стремиться к нулю, и соответственно ток утечки по НЧ также будет стремиться к нулю.
Источник питания 13 дифференциального усилителя 8 может быть выполнен по схеме двухполярного параметрического стабилизатора на стабилитронах, с емкостным балластом. Для исключения влияния проходной емкости этого источника на эффективность фильтра, он должен быть подключен к линиям в точках, связанных по ВЧ с цепями дифференциального усилителя и высоковольтного выходного каскада.
Библиографические данные
1. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник/ Г.С.Найвельт, К.Б.Мазель, Ч.И.Хусаинов и др.; под ред. Г.С.Найвельта. - М.: Радио и связь, 1985. - 576 с., ил.
2. www.epcos.com. Filters for Converters in Traction Systems. Type В84142А*S002. Ordering code B84142A0250S002.