Схема сетевого фильтра power cube
Обновлено: 30.06.2024
Сетевой фильтр – устройство, которое есть в доме практически у каждого. Только вот не всегда мы задумываемся, что же это за фильтр такой, называя специальное оборудование банальным «удлинителем» или «пилотом». Разветвитель на пять-шесть розеток с отдельной кнопкой «вкл/выкл», что наверняка лежит у вас на полу в квартире или в кабинете, может быть как удлинителем, так и тем самым сетевым фильтром. От удлинителей сетевой фильтр отличается «начинкой»: внутри имеются разные элементы типа варисторов, конденсаторов, катушек и т.д, а снаружи на корпусе есть еще и предохранитель с кнопкой.
Сетевой фильтр – штука реально нужная. Он убирает проблемы с высокочастотными и импульсными помехами, которых может быть немало в домашней электросети, защищает вашу технику от перегруза или от короткого замыкания.
Основная масса продаваемых в России сетевых фильтров производится в Китае. Сейчас почти все производится в Китае. Все экономят, китайцы тоже. Если заказчик их хорошо контролировал, то сделают хорошо, а если тщательного контроля качества не было, сэкономят везде, где можно и нельзя. И получится, что на упаковке написано одно, а на самом деле изделие имеет совсем другие характеристики. Так вместо фильтра в упаковке будет банальный удлинитель.
Причем и российские компании, требующие от китайцев минимальных цен, просто толкают последних к экономии на том, на чем экономить нельзя. Далее продукт непонятного качества можно в больших количествах продавать потребителю за разумные деньги и иметь хорошую прибыль. А что же на самом деле приобрел покупатель – это уже проблема самого покупателя.
Однако нашелся в России человек, который производит сетевые фильтры в России. Евгений Горбатов управляет группой компаний, которые как раз занимаются производством сетевых фильтров под торговой маркой Power Cube (или «Сила в Кубе»). Изначально фильтры назвали Power Cube, потому что компания называлась Cube. В 2009 году ввели название «Сила в Кубе», где «Куб» - это прижившееся упрощённое наименование продукции.
Побывав на производстве, признаться, я был сначала сильно удивлен: зачем этим ребятам все делать самим, от пресс-формы до шнура, может проще как во всем мире отдавать большую часть работы на аутсорсинг? После разговора с Евгением ясности по этому вопросу стало больше. Они и деньги зарабатывают, и необходимую стабильность получают.
Давайте посмотрим, как делают сетевые фильтры.
01. Фильтр состоит из корпуса, который нужно отлить на термопласт-автоматах из пластика. Для чего нужны пресс-формы.
02. Инструментальный участок для изготовления пресс-форм.
03. Станок, который делает корпуса. В сетевых фильтрах Power Cube, в отличие от немалой части китайской продукции, используется негорючий пластик для корпусов, при поджигании он затухает, не горит.
04. Получаемые корпуса сетевых фильтров, не требуют дополнительной обработки.
05. А чтоб сделать шнур с вилкой, нужно сначала сделать сам кабель. Здесь делают провода для сетевых фильтров и других устройств.
06. Внизу экструдер кабельной линии
07. В цех поступает сырье - медная скрученная жила и ПВХ пластикат в гранулах. Из вот таких гранул делают изоляцию.
08. Нанесение изоляции на провод.
09. На выходе с линии провод наматывается на барабаны, которые далее поступают на машину скручивания жил.
11. Скрученные жилы готовы к нанесению внешней изоляции.
12. Из провода делают шнуры к сетевым фильтрам.
13. Кабель нужно порезать, приделать на него арматуру.
14. Теперь эту конструкцию нужно на другом термопласте залить пластикатом. И вот продукт – готовый шнур с вилкой:
Чтоб сделать фильтр нужны контактные шины и шины заземления, еще нужно найти хорошего качества и недорого – винтики, переключатели, предохранители, соединительные провода, сделать индивидуальную упаковку, общую упаковку, нормальный припой и т.д.
16. Все собрали, переходим к сборке фильтров.
17. Вообще, сборка – занятие кропотливое и требующее внимания. Наверное, именно поэтому на сборке фильтров работают в основном женщины. От качества сборки во многом зависит качество готового продукта.
19. Пайка контактной группы, шнура, выключателя, электронных компонентов
23. Каждое рабочее место в цеху оборудовано персональной вытяжкой, поэтому воздух в зале чист, вопреки ожиданиям, пережженной канифолью и перегретым оловянным припоем здесь не пахнет
25. Каждый собранный экземпляр проходит обязательную проверку и лишь затем поступает в упаковку.
27. Теперь можно в магазин!
Да, штука в общем несложная, но даже чтобы ее сделать, нужно потрудиться.
А начинал Евгений как все. В начале 90-х закупал в Китае те самые китайские фильтры, продавал в России. Продажи росли, но от китайских проблем устал: качество не устраивало, китайцы постоянно срывали сроки поставок, на длительные сроки приходилось замораживать оборотные средства. В 1998 году к этим бедам добавилась еще одна - цена. Доллар резко вырос и тот же самый китайский товар стал в рублях стоить значительно дороже. Идея начать самому производить сетевые фильтры в России логично вытекала из имеющихся предпосылок.
«Своё производство, свой «свечной заводик» - не мечта всей жизни, но интересно. Но никакого опыта нет – по образованию программист. С какой стороны подступиться - не очень понятно. Пошли от главного, от сотрудников. Приглашали в команду тех, кто имел опыт производства в России по нужной нам тематике», - рассказал Евгений.
Тогда первой задачей было сделать пресс-форму. «Ну, думаем, это не проблема - заводы стоят, сейчас к ним придем, деньги заплатим, они нам все сделают. После нескольких месяцев безуспешных поисков поняли, что всё не так радужно: людей на заводах нет, все ушли торговать на рынок, работать менеджерами, охранниками, сидеть в офисе секретарями. Те, кто готов работать, просят за свою работу такие деньги, что изделие получается очень дорогим. Никто не купит. Вот и пришлось шаг за шагом всю работу организовывать самим, один производственный процесс за другим. Да и в России до сих пор разрушены многие производственные цепочки, нормальных субподрядчиков найти очень сложно », - делится Евгений.
В самом начале, чтобы получить корпуса фильтров, на жигулях с прицепом возили пресс-форму по заводам, на которых сохранились в рабочем состоянии термопластавтоматы. И на одном из таких заводов пресс-форму испортили так, что она треснула поперек. Представьте: цех сборки уже укомплектован сотрудниками, они готовы собирать фильтры – дайте работу, а корпусов нет, пресс-форма треснула! Чудом смогли починить.
Чертежи для той пресс-формы сделал тогда конструктор старой закалки, он по старинке начертил их на бумаге. Надо признать, что конструктор знал, что проектировал, та пресс-форма отработала значительно дольше положенного ей срока эксплуатации. Были все же в России инженерные традиции.
Следующую пресс-форму покупали в Китае, в России на тот момент совсем было плохо с производителями пресс-форм, но качеством остались недовольны. А пресс-формы еще и постоянно обслуживать нужно, так что опять все предпосылки к тому, чтоб организовывать свое инструментальное производство.
Та же история была и со шнурами с вилками. Заказали большую партию у китайцев, а те на три месяца задержали поставку! Опять всё производство стало. «Пришлось скупать шнуры везде, где только возможно, продержались. Шнур для наших фильтров критически важен, значит производство шнура с вилкой нужно контролировать самим. Сначала шнуры только под свои нужды производили, а теперь производство под свои нужды уже составляет не более 15% от общего выпускаемого объема. Сейчас шнур у нас с разными типами вилок и иной обработкой концов покупают все производители, которые делают хоть какую-то технику, которая питается от электрической сети».
Так что, как признается Евгений, полный цикл производства фильтров в России - вынужденный, хотя и оправданный в российских условиях шаг. Хочешь получить качественный продукт и стабильность - делай всё сам. Сейчас на производстве занято несколько сотен человек.
ПРИНЦИП ДЗЕН
«Конечно, проще привезти готовый товар из Китая, тем более мы это умеем и имеем большой опыт работы с китайцами. Сейчас Китай уже делает вполне хорошее оборудование, мы его у себя используем. У них есть чему поучиться. Но когда к нам приезжают наши китайские друзья, они так же от нас увозят какие-то инженерные идеи. Но все же нам важны качество выпускаемых нами изделий и стабильность. Это можно получить только на своем производстве», - признается Евгений.
Вот еще о разности подходов к производству из первых уст. «Мы не экономим там, где это точно делать нельзя. Хотим делать хорошо, чтобы не было стыдно, в первую очередь, перед самими собой. Наши шнуры, в отличие от китайских, содержат медь, а не покрытый медью алюминий (алюминий хрупок и кабель из такого материала в мягких шнурах использовать просто опасно). Пластик корпуса только самозатухающий, комплектующие от проверенных производителей. Продукцию Power Cube постоянно тестируют, чтоб подтвердить наши сертификаты, мы на сертификацию подаем фильтр, выпускаемый серийно.
А вот продавец китайского товара продал его, и больше за него не отвечает. Он может на сертификацию подать качественный продукт, а потом торговать более дешевым, который сертификацию гарантированно не проходит.
«Вообще производство в России – это такая дзен-задача. Кто-то, как «блогеры против мусора», выходит в свой выходной и пробует сделать окружающий мир чище, чтобы перед самим собой и вообще за страну стыдно не было. Мы в производстве делаем что-то похожее, только каждый рабочий день.
Наверняка в каждом доме найдется сетевой фильтр, а может даже не один. При этом мало кто серьезно задумывается, зачем он нужен и какие функции выполняет. В данном материале рассмотрим устройство «безмолвного» защитника и назначение его компонентов.
Зачем нужен сетевой фильтр
Прежде чем начать препарировать сетевой фильтр, нужно определиться с проблематикой. Так ли он нужен и может можно без него обойтись?
Современная квартира полна разной электронной техники, которая подключается к обычной электрической розетке. В розетке как раз и кроется основная угроза для «здоровья» техники. Дело в том, что форма питающего напряжения далека от идеала, известного из учебников физики. Помимо основной, «правильной» синусоиды, в ней присутствует огромное количество различных помех, наводок и возмущений, оказывающих негативное влияние на работу электронных компонентов устройств. Природа этих помех многогранна, но, если коротко, то основные причины кроются в следующем:
- работа импульсных преобразователей и блоков питания, дающих часть «шума» в общую сеть;
- неравномерность нагрузки общей системы электроснабжения, в которой то и дело включают мощных потребителей (электродвигатели; сварочные трансформаторы, микроволновки и т. д.);
- природные явления, в частности грозы, вызывающие в проводниках электросети импульсы высокого напряжения;
- нелинейность нагрузки, что приводит к некоторой разбалансировке питающих сетей, в результате чего между фазным и нейтральным проводом возникают токи высоких гармоник, существенно искажающих эталонную синусоиду как по форме, так и по величине.
Если подойти к решению вопроса по созданию комфортных условий для работы техники кардинально, то наилучшим решением будет установка на ввод электропитания в жилище стабилизатора и фильтров помех. Но такое решение громоздко и достаточно дорого. Компромиссом являются сетевые фильтры для бытовой техники. В них удачно сочетаются невысокая стоимость и необходимый уровень защиты.
Устройство сетевого фильтра
В зависимости от комплектации и ценовой категории сетевого фильтра, в нем могут быть установлены различные компоненты, являющиеся элементами тех или иных видов защиты. На данном этапе познакомимся с максимальной комплектацией сетевого фильтра.
Итак, «правильный» сетевой фильтр должен содержать в своем составе следующие элементы.
Кнопка включения
Подает питающее напряжение на группу розеток. Функционал достаточно простой — банальное включение и отключение напряжения для всех устройств, подключенных к фильтру. Может совмещать в себе функции предохранителя, вызывая обесточивание розеток при необходимости.
Если нужна более гибкая конфигурация фильтра — есть модели с индивидуальными кнопками для каждой розетки.
С точки зрения безопасности наиболее правильными считаются широкие кнопки, одновременно размыкающие линейный и нейтральный проводники. Так фаза никогда не появится на контактах при отключенной кнопке.
Предохранитель
Основная задача предохранителя — защита питающей сети от коротких замыканий в цепях потребителей, а также отключение устройств при превышении расчетной мощности, на которую спроектирован сетевой фильтр. Значения мощности и допустимого тока указываются на информационной табличке, нанесенной на корпус устройства.
Предохранитель состоит из биметаллической пластинки, разрывающей цепь питания при превышении заданной температуры, обусловленной протеканием по цепям токов больших величин. Восстановить цепь можно спустя некоторое время, необходимое для отключения неисправного устройства и остывания биметаллической пластины, просто нажав на кнопку предохранителя.
Варистор
Варистор выполняет в устройстве функцию защиты от импульсного (кратковременного) перенапряжения, вызванного помехами или грозовыми разрядами.
Физически он представляет собой переменный резистор, сопротивление которого резко меняется при достижении определенного порогового значения напряжения. Причем чем выше напряжение порогового значения, тем меньше сопротивление элемента. Таким образом, при прохождении импульса высокого напряжения, варистор шунтирует цепь и вызывает срабатывание предохранителя. При этом, как правило, элемент приходит в негодность.
Конденсатор
Основная задача конденсатора — отсечь от нагрузки высокочастотную помеху, возникающую между фазным и нейтральным проводниками, и вернуть ее обратно в сеть, поскольку он является прекрасным проводником сигналов высокой частоты.
Как правило, для защиты используются конденсаторы, рассчитанные на работу с напряжением питающей сети до 250 В и способные «пережить» кратковременный его всплеск до 2,5 кВ. Обычно емкость используемых конденсаторов находится в диапазоне от 0,1 мкФ до 1 мкФ.
Дроссель
Из курса электротехники известно, что с ростом частоты растет и реактивное сопротивление катушки индуктивности. Она просто не способна пропустить через себя высокочастотные помехи, поскольку они в ней, что называется, «вязнут» и преобразовываются в тепло. Если катушка намотана на ферритовый сердечник, то ее способность противостоять высокочастотным помехам только усиливается.
Свойства дросселя и конденсатора нашли широкое применение в борьбе с помехами высокой частоты, а именно в LC-фильтрах, являющихся недорогим и достаточно эффективным способом противостояния паразитным возмущениям.
Катушка за счет своего индуктивного сопротивления не пропускает к розеткам фильтра высокочастотные помехи, зато их хорошо проводит конденсатор, возвращая их обратно в сеть.
Как работает сетевой фильтр
Работа сетевого фильтра в плане «очистки» от помех и импульсов высокого напряжения наглядно показана на схеме.
В итоге, «грязное» напряжение, пройдя последовательно через функциональные блоки сетевого фильтра, очищается от помех и попадает на сетевые розетки устройства с пригодными для работы подключенных потребителей параметрами.
В принципе, для доработки можно использовать и обычный удлинитель, но обычно в удлинителе нет свободного места для тех деталей, которые в него нужно будет вставить. А вот в удлинителе с выключателем (тоже полезная вещь) свободное место есть.
Мне недавно срочно понадобился такой вот фильтр, я купил в ближайшем киоске удлинитель и доработал его. На все (включая приобретение и фотографирование) ушло меньше чем полдня. Вот герой нашего рассказа:
Такие устройства на самом деле сетевым фильтром не являются. Там внутри находится только лишь варистор, ограничивающий кратковременные высоковольтные импульсы, которые иногда присутствуют в сети (немного про варисторы см. Маломощный блок питания). Вот и вся его фильтрация. Некоторые устройства (в том числе и мое) имеют токовый размыкатель, который должен по идее размыкаться при протекании большого тока (никогда не проверял, как они работают). В этом случае на корпусе есть кнопочка, которую нужно нажать, чтобы снова замкнуть размыкатель, если он сработал.
Разбираем удлинитель и смотрим что у него внутри:
Теперь встраиваем внутрь фильтр, и готово. Вот схемы того, что было, и что будет (выключатель с лампочкой подсветки на схемах не показан):
Итак, берем детали
 |  |
Все хорошо влазит, ни с чем не замыкает, можно паять.
 |  |
 |  |
Об этом поподробнее. В отличие от нормальной передачи энергии, когда по одному проводу ток приходит в нагрузку, а по другому возвращается обратно в источник, высокочастотная (ВЧ) помеха может распространяться сразу по двум проводам. Например, при ударе молнии вблизи электрических проводов, в них возникает ток, который идет сразу по обоим проводам в устройство, и, пройдя сквозь него, через емкость между корпусом и землей замыкается на землю.
Конструкция и детали
Схема очень непривередлива к деталям. Но все же некоторые правила нужно соблюдать. Разберем по порядку.
Резисторы R1, R2. Чем их сопротивление больше, тем лучше фильтрация, но больше нагрев и больше потери напряжения. С другой стороны, нагрев и падение напряжения тем больше, чем больше потребляемый ток (и мощность). Поэтому сопротивление резисторов выбираем в зависимости от суммарной мощности, потребляемой всеми теми устройствами, которые будут подключаться к фильтру:
| Мощность нагрузки, Вт | до 250 | до 380 | до 500 |
| Сопротивления R1 и R2, Ом | 0,82 | 0,36 | 0,22 |
Если планируется подключать более мощные потребители, то возможно, придется вообще отказаться от резисторов. С другой стороны, зачем делать фильтр, чтобы подключать к нему утюг?!
Конденсаторы С1, С2. Если С2 поставить не удается, то вполне можно ограничиться одним конденсатором. Поскольку они соединены параллельно, то вполне можно рассматривать их как один конденсатор с емкостью, равной сумме емкостей С1 и С2. Требования к конденсатору:
- Конденсатор пленочный, типа К73-17 или аналогичный (импортные меньше по габаритам).
- Емкость не меньше 0,22 мкФ. Больше 1 мкФ тоже не нужно.
- Напряжение 630 вольт. Зачем столько? А это запас, ведь при помехах, напряжение повышается. Да и по правилам напряжение на конденсаторе должно быть меньше максимально допустимого.
Резистор R3. Его мощность 0,5 Вт, хотя на нем выделяется в 10 раз меньше. К этому резистору прикладывается 220 вольт, и он должен иметь довольно большие геометрические размеры (отсюда и 0,5 Вт), чтобы такое напряжение выдерживать. Сопротивление от 510 кОм до 1,5 МОм.
Вот и все. Можно пользоваться, и удачи в борьбе с помехами!
Здесь выходное напряжение в 100 раз большем масштабе, чем входное. Подавление помехи примерно в 350 раз. Так что ВЧ помехи не пройдут.
Новенькое!
В продаже появились неплохие катушки:
Схемы для сборки сетевого фильтра в домашних условиях. Узнайте, как можно сделать сетевой фильтр из подручных средств.
Конструкция
Прибор напоминает по своему виду удлинитель с кнопкой выключения, отчасти это так, но кроме колодки с розетками и провода внутри расположены и фильтрующие элементы. Они как раз и нужны для защиты от скачков напряжения и фильтрации помех.
В самом простом сетевом фильтре внутри стоит варистор. Это полупроводниковый прибор, который при превышении определенного напряжения уходит в состояние пробоя. Его применяют в сетевых фильтрах и блоках питания для защиты от всплесков напряжения. В зависимости от типа варистора он может погасить импульсы разной величины.
Такой вариант исполнения на варисторе самый дешевый, поскольку кроме всплесков напряжения он ничего не фильтрует. Помехи продолжают сочиться в сеть и мешать окружающей и запитанной аппаратуре.
Для фильтрации высокочастотных помех широко применяются L, LC и RLC- фильтры, их устанавливают также в сетевых фильтрах и блоках питания.
Кроме таких вариантов встречаются еще и модели, где сетевой шнур проходит через ферритовое кольцо, или делает вокруг него пару витков. По сути это еще один L (индуктивный) элемент, который нужен для фильтрации высокочастотной составляющей спектра.
Сетевой фильтр своими руками
Схема простейшего фильтра состоит из выключателя и варистора, вот как она выглядит:
V1 – это и есть варистор, его маркировка «471», значит, что его напряжение срабатывания 470В, при этом чем больше его диаметр, тем большую энергию он сможет погасить не взорвавшись при этом. Это значит, что чем больший варистор вы поставите, тем лучше, лишь бы он влез по габаритам. Вот пример сетевого фильтра собранного по этой схеме, но в заводском исполнении. Из вышесказанного следует, что это дешевый прибор, который не фильтрует то, что должен, а лишь гасит импульсы.
Чтобы ваш сетевой фильтр еще и действительно был фильтром помех, необходимо добавить фильтрующий элемент – дроссель.
Схемы – это, конечно, хорошо, но как сделать сетевой фильтр из подручных средств? Достаточно просто! Почти всегда у любителя что-нибудь мастерить, можно найти старый ненужный или нерабочий блок питания, в нём есть такой фильтр на входе. Осталось только его выпаять. На фото он стоит в ближнем к нам углу платы.
Это дроссель с двумя обмотками, через одну из них проходит фаза, а через другую ноль, таким образом индуктивность входит в состав сетевого фильтра и снижает уровень помех.
Кстати блок питания может работать и без него, многие китайцы так и делают свои товары, часто это встречается в дешевых БП для компьютера и не только.
Если вы не нашли такого элемента в своих запасах – можно поискать ферритовое колечко с магнитной проницаемостью 400-2000 НМ и обмотать проводом ПЭВ-2 (можно смотать с 50 Гц сетевого трансформатора). Намотать на колечко так, как показано на картинке.
Не допускайте межвиткового замыкания и оставляйте зазоры как здесь изображено, иначе получите фейерверк от перемыкании фазы на ноль. Петельку на конце разрезать, в идеальном случае – сразу мотать двумя проводами. На кольцо перед намоткой наложить изолирующий слой, например из лакоткани.
Хорошая схема, которую легко сделать своими руками выглядит следующим образом:
А вот вариант его реализации «в железе». За основы взята пара фильтров от БП.
Конденсаторы лучше применять керамические или пленочные. Их можно также достать из блока питания, часто там встречаются в прямоугольном корпусе с острыми углами (параллелепипед).
Если есть ненужный БП можно просто отрезать часть платы с фильтром и использовать её. Вот пример на фото с указанием, что нужно отпилить для получения сетевого фильтра за пару минут.
И вот еще один вариант схемы для повторения. Именно она и используется во множестве блоков питания стандарта ATX:
Сетевой фильтр – полезное и простое устройство, которое не сложно сделать самому в домашних условиях. А если учесть все изобилие техники, прошедшей через современных обывателей и то, что у многих есть несколько ненужных и не работоспособных устройств, то запчасти валяются буквально у нас под ногами. Напоследок рекомендуем просмотреть несколько интересных видео инструкций по сборке самодельного сетевого фильтра:
Читайте также: