PL194481B3 - Przeciwzakłóceniowy filtr zasilający - Google Patents

Abstract

1.Przeciwzaklóceniowy filtr zasilajacy typu LC, zawierajacy pierwsza cewke indukcyjna wlaczona wpierwszym przewodzie zasilajacym stanowiacym przewód fazowy, która sklada sie z co najmniej dwóch uzwojen, do których wspólnych zacisków dolaczony jest jednym koncem pierwszy ogranicznik napiecia polaczo- ny drugim koncem z jednym z zacisków trzeciego uzwo- jenia stanowiacego druga cewke indukcyjna wlaczone- go w drugim przewodzie zasilajacym stanowiacym przewód neutralny, przy czym pierwsze, drugie i trzecie uzwojenie jest nawiniete na wspólnym rdzeniu magne- tycznym oraz wyposazony w pierwszy kondensator wlaczony równolegle na wejsciu i drugi kondensator wraz zrezystorem równolegle wlaczony na wyjsciu filtru, wedlug patentu nr 171 571, znamienny tym, ze posiada przewód ochronny (PE), który poprzez drugi ogranicznik napiecia (02) wlaczony na wejsciu (WE) filtru i czwarty kondensator (C4) wlaczony na wyj- sciu (WY) filtru jest polaczony z pierwszym przewodem zasilajacym stanowiacym przewód fazowy (L), zas poprzez trzeci ogranicznik napiecia(03) wlaczony na wejsciu (WE) filtru i trzeci kondensator (C3) wlaczony na wyjsciu (WY) jest polaczony z drugim przewodem zasilajacym stanowiacym przewód neutralny (N). PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest przeciwzakłóceniowy filtr zasilający, zapobiegający przenikaniu zakłóceń napięcia sieci do przyłączonego odbiornika energii oraz zakłóceń z odbiornika do sieci, znajdujący zastosowanie szczególnie w zabezpieczeniu systemów komputerowego i RTV, stanowiący ulepszenie według patentu głównego nr 171 571.

Przeciwzakłóceniowy filtr zasilający według patentu głównego nr 171 571 typu LC zawiera cewki indukcyjne na rdzeniu magnetycznym w każdym przewodzie zasilającym oraz kondensatory włączane pomiędzy dwoma przewodami na wejściu i wyjściu filtru oraz rezystor włączany równolegle da jednego z kondensatorów, przy czym pierwszą cewką indukcyjną w pierwszym przewodzie zasilającym stanowią co najmniej dwa uzwojenia, do których wspólnych zacisków dołączony jest jednym końcem ogranicznik napięcia połączony drugim końcem z jednym z zacisków trzeciego uzwojenia stanowiącego drugą cewką indukcyjną włączonego w drugim przewodzie zasilającym. Pierwsze, drugie i trzecie uzwojenie jest umieszczane na wspólnym rdzeniu magnetycznym.

Inny przeciwzakłóceniowy filtr zasilający według patentu głównego nr 171 571 typu LC zawiera cewki indukcyjne na rdzeniu magnetycznym w każdym przewodzie zasilającym oraz kondensatory włączone pomiędzy dwoma przewodami na wejściu i wyjściu filtru, ponadto rezystor włączony równolegle do jednego z kondensatorów, przy czym cewkę indukcyjną w każdym przewodzie zasilającym, stanowią co najmniej dwa uzwojenia, do których wspólnych zacisków dołączony jest jednym końcem ogranicznik napięcia połączony drugim końcem z jednym z zacisków cewki indukcyjnej umieszczonej w przeciwległym przewodzie zasilającym. Uzwojenia cewek indukcyjnych umieszczonych w pierwszym i drugim przewodzie zasilającym są umieszczone na wspólnym rdzeniu magnetycznym.

Filtry takie tłumią napięcia wielkiej częstotliwości wywołujące zakłócenia symetryczne powstające pomiędzy przewodami zasilającymi, tj. przewodem fazowym i przewodem neutralnym, natomiast nie tłumią napięć wielkiej częstotliwości, wywołujących zakłócenia asymetryczne, przedostające się do sieci zasilającej.

Filtr według wynalazku wyróżnia się tym, że posiada przewód ochronny, który poprzez drugi ogranicznik napięcia włączony na wejściu filtru i czwarty kondensator włączony na wyjściu filtru jest połączony z pierwszym przewodem zasilającym stanowiącym przewód fazowy, zaś poprzez trzeci ogranicznik napięcia włączony na wejściu filtru i trzeci kondensator włączony na wyjściu jest połączony z drugim przewodem zasilającym stanowiącym przewód neutralny.

Inny filtr według wynalazku wyróżnia się tym, że posiada przewód ochronny, który poprzez trzeci ogranicznik napięcia włączony na wejściu filtru i czwarty kondensator włączony na wyjściu filtru jest połączony z pierwszym przewodem zasilającym stanowiącym przewód fazowy, zaś poprzez czwarty ogranicznik napięcia włączony na wejściu filtru i trzeci kondensator włączony na wyjściu jest połączony z drugim przewodem zasilającym stanowiącym przewód neutralny.

Filtry takie tłumią zarówno zakłócenia symetryczne powstające pomiędzy przewodem fazowym i przewodem neutralnym oraz zakłócenia asymetryczne powstające pomiędzy przewodami zasilającymi, tj. przewodem fazowym i przewodem neutralnym a przewodem ochronnym (ziemią), wywoływane napięciami wielkiej częstotliwości, przedostającymi się do sieci zasalającej w wyniku działania maszyn i urządzeń elektrycznych.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia filtr z podwójnym uzwojeniem w jednym przewodzie zasilającym, zaś fig. 2 - inny filtr z podwójnym uzwojeniem w jednym i drugim przewodzie zasilającym.

Jak pokazano na fig. 1 rysunku, przeciwzakłóceniowy filtr zasilający typu LC jest filtrem jednofazowym i posiada przewód zasilający fazowy L oraz przewód zasilający neutralny N i przewód ochronny PE. Pomiędzy przewodem fazowym L i przewodem neutralnym N, na wejściu WE zawiera włączony równolegle kondensator C1 oraz nawiniętą na wspólnym rdzeniu cewkę indukcyjną 12 w przewodzie fazowym L i cewkę indukcyjną 12 w przewodzie neutralnym N, jak również równolegle włączony kondensator C2 i równolegle włączony rezystor R na wyjściu WY.

Cewka indukcyjna L1 w przewodzie fazowym L ma dwa uzwojenia Z1, Z2, do których wspólnych zacisków dołączony jest jednym końcem ogranicznik napięcia 01, połączony drugim końcem z jednym z zacisków uzwojenia 23 stanowiącego cewkę indukcyjną L2 włączonego w przewodzie neutralnym N. Ponadto na wejściu WE pomiędzy przewodem fazowym L i przewodem ochronnym PE włączony jest ogranicznik napięcia 02, zaś pomiędzy przewodem neutralnym N i przewodem ochronnym PE włączony jest ogranicznik napięcia 03, natomiast na wyjściu WY włączony jest pomiędzy

PL 194 481 B1 przewód neutralny N i przewód ochronny PE kondensator C3 oraz pomiędzy przewodem fazowym L i przewodem ochronnym PE włączany jest kondensator C4.

Filtr działa w sposób niżej opisany. Filtr LC jednofazowy dla prądów o częstotliwości sieciowej nie tłumi przebiegu elektrycznego, natomiast w miarę wzrostu częstotliwości, spowodowanego nakładaniem się na napięcie sieci napięcia wielkiej częstotliwości, tłumienie sygnału wzrasta i zakłócenia o wyższej od sieciowej częstotliwości są tłumione. W filtrze tłumione są zarówno zakłócenia symetryczne występujące pomiędzy przewodem fazowym L i przewodem neutralnym N oraz zakłócenia asymetryczne, występujące pomiędzy którymkolwiek z przewodów zasilających, tj. przewodem fazowym L i przewodem neutralnym N a przewodem ochronnym PE. Przepięcia spowodowane rezonansem napięciowym i/lub napięciem impulsowym o dużej wartości występujące od strony wejścia WE lub wyjścia WY są obniżane przez ograniczniki napięcia 01, 02, 03, stanowiące warystory, tj. elementy nieliniowe, które przy wzroście napięcia powyżej określonej wartości powodują zmniejszenie rezystancji, przejmując energię w wyniku zakłócenia. Zakłócenia symetryczne są tłumione poprzez szeregowe włączenie części indukcyjności L1 w postaci uzwojenia Z1 ograniczającej wartość impulsu prądowego przepływającego przez ogranicznik napięcia 01 w wyniku utworzonego dzielnika napięcia złożonego z impedancji uzwojenia 21 oraz rezystancji ogranicznika napięcia 01. Przy przepięciu występującym od strony wejścia WE, na wyjściu WY wartość przepięcia jest obniżona do wartości wynikającej z charakterystyki użytego ogranicznika 01 stanowiącego warystor. Podobnie jest przy przepięciu występującym od strony wyjścia WY, wówczas wartość przepięcia na wejściu WE jest obniżona do wartości wynikającej z charakterystyki ogranicznika 01.

W przypadku uszkodzenia, przez zwarcie kondensatora C1 lub kondensatora C2, włączonych pomiędzy przewodem fazowym L a przewodem neutralnym N, problem bezpieczeństwa nie występuje, ponieważ urządzenie zostanie odłączone za pomocą normalnego zabezpieczenia przed zwarciem zasilania. Dla tych kondensatorów C1, C2 wystarczający jest poziom próby napięciowej odpowiedni dla kondensatorów ogólnego przeznaczenia. Jednakże wobec dużych wartości napięcia wielkiej częstotliwości, mogącego wystąpić podczas pracy, zastosowane kondensatory C1, C2 powinny być o napięciu szczytowym impulsu podczas pracy mniejszym albo równym 1,2 kV dla filtrów o napięciu sieciowym. Natomiast kondensatory C3, C4, włączone pomiędzy przewodami zasilającymi a przewodem ochronnym PE są o zwiększonej wytrzymałości elektrycznej, co najmniej równej wytrzymałości elektrycznej izolacji między częściami pod napięciem i dostępnymi częściami metalowymi filtra, w którym jest zastosowany, bowiem uszkodzenie ich może spowodować porażenie prądem elektrycznym. Tłumienie zakłóceń asymetrycznych w urządzeniu lub maszynach następuje w przypadku filtra, w którym podłączone są kondensatory C3, C4 do przewodu fazowego L i przewodu neutralnego N i do uziemionego przewodu ochronnego PE lub gdy przewód ochronny PE podłączony jest do ramy, obudowy metalowej itp., gdy nie są one uziemione.

Na figurze 2 rysunku przedstawiony inny przeciwzakłóceniowy filtr zasilający typu LC, na wejściu WE zawiera włączony równolegle kondensator C1 oraz na wspólnym rdzeniu cewkę indukcyjną L2 w przewodzie fazowym L i cewkę indukcyjną L2 w przewodzie neutralnym N oraz równolegle włączony kondensator C2 i rezystor R włączony na wyjściu WY. Cewka indukcyjna L1 w przewodzie fazowym L ma dwa uzwojenia Z1, Z2, do których wspólnych zacisków dołączony jest jednym końcem ogranicznik napięcia 01 połączony drugim końcem z jednym z zacisków uzwojeń Z1', Z2' stanowiących cewkę indukcyjną L2.

Cewka indukcyjna L2 w przewodzie neutralnym N ma dwa uzwojenia Z1', Z2', do których wspólnych zacisków dołączony jest jednym końcem ogranicznik napięcia 02 połączony drugim końcem z jednym z zacisków uzwojeń Z1, Z2, stanowiących cewkę indukcyjną L1. Umieszczenie dwóch uzwojeń Z1', Z2' po stronie odbiornika, tj. na wyjściu WY powoduje, że zakłócenia od strony odbiornika są bardzo tłumione, czyli zabezpieczają bardziej sieć aniżeli odbiornik od strony sieci. Ponadto na wejściu WE pomiędzy przewodem fazowym L i przewodem ochronnym PE włączony jest ogranicznik napięcia 03, zaś pomiędzy przewodem neutralnym N i przewodem ochronnym PE, włączony jest ogranicznik napięcia 04, natomiast na wyjściu WY włączony jest pomiędzy przewód neutralny N i przewód ochronny PE kondensator C3 oraz pomiędzy przewodem fazowym L i przewodem ochronnym PE włączony jest kondensator C4. Tłumienie zakłóceń asymetrycznych w urządzeniu lub maszynach następuje w przypadku filtra, w którym podłączone są kondensatory C3, C4 do przewodu fazowego L i przewodu neutralnego N i do uziemionego przewodu ochronnego PE lub gdy przewód ochronny PE podłączony jest do ramy, obudowy metalowej itp., gdy nie są one uziemione.

PL 194 481 B1

Inny filtr pokazany na fig. 2 rysunku działa analogicznie w przypadku tłumienia zakłóceń symetrycznych, przy czym w przypadku równoczesnego wystąpienia przepięć na wejściu WE i wyjściu WY tłumi sygnały przepięciowe niezależnie, w oddzielnych obwodach, stanowiących dzielniki napięcia, złożonych od strony wejścia WE z impedancji uzwojenia Z1 i rezystancji ogranicznika 01, zaś od strony wyjścia WY z impedancji uzwojenia Z2' oraz rezystancji ogranicznika 02.

Zakłócenia asymetryczne, występujące pomiędzy którymkolwiek z przewodów zasilających, tj. przewodem fazowym L i przewodem neutralnym N a przewodem ochronnym PE w wyniku przepięć spowodowanych rezonansem napięciowym i/lub napięciem impulsowym o dużej wartości występujących od strony wejścia WE lub wyjścia WY są obniżane przez ograniczniki napięcia 01, 02, 03, 04 stanowiące warystory.

Claims (2)

1. Przeciwzakłóceniowy filtr zasilający typu LC, zawierający pierwszą cewkę indukcyjną włączoną w pierwszym przewodzie zasilającym stanowiącym przewód fazowy, która składa się z co najmniej dwóch uzwojeń, do których wspólnych zacisków dołączony jest jednym końcem pierwszy ogranicznik napięcia połączony drugim końcem z jednym z zacisków trzeciego uzwojenia stanowiącego drugą cewkę indukcyjną włączonego w drugim przewodzie zasilającym stanowiącym przewód neutralny, przy czym pierwsze, drugie i trzecie uzwojenie jest nawinięte na wspólnym rdzeniu magnetycznym oraz wyposażony w pierwszy kondensator włączony równolegle na wejściu i drugi kondensator wraz z rezystorem równolegle włączony na wyjściu filtru, według patentu nr 171 571, znamienny tym, że posiada przewód ochronny (PE), który poprzez drugi ogranicznik napięcia (02) włączony na wejściu (WE) filtru i czwarty kondensator (C4) włączony na wyjściu (WY) filtru jest połączony z pierwszym przewodem zasilającym stanowiącym przewód fazowy (L) zaś poprzez trzeci ogranicznik napięcia (03) włączony na wejściu (WE) filtru i trzeci kondensator (C3) włączony na wyjściu (WY) jest połączony z drugim przewodem zasilającym stanowiącym przewód neutralny (N).

2. Przeciwzakłóceniowy filtr zasilający typu LC, zawierający pierwszą cewkę indukcyjną włączoną w pierwszym przewodzie zasilającym stanowiącym przewód fazowy oraz drugą cewką indukcyjną włączoną w drugim przewodzie zasilającym, stanowiącym przewód neutralny, z których każda zawiera co najmniej dwa uzwojenia, do których wspólnych zacisków dołączony jest jednym końcem pierwszy i drugi ogranicznik napięcia połączony drugim końcem z jednym z zacisków pierwszej i drugiej cewki indukcyjnej umieszczonej w przeciwległym przewodzie zasilającym, przy czym uzwojenia cewek umieszczonych w pierwszym i drugim przewodzie zasilającym są nawinięte na wspólnym rdzeniu magnetycznym oraz wyposażony w pierwszy kondensator włączany równolegle na wejściu i drugi kondensator wraz z rezystorem równolegle włączony na wyjściu filtru, według patentu nr 171 571, znamienny tym, że posiada przewód ochronny (PE), który poprzez trzeci ogranicznik napięcia (03) włączany na wejściu (WE) filtru i czwarty kondensator (C4) włączony na wyjściu (WY) filtru jest połączony z pierwszym przewodem zasilającym stanowiącym przewód fazowy (L), zaś poprzez czwarty ogranicznik napięcia (04) włączony na wejściu (WE) filtru i trzeci kondensator (C3) włączony na wyjściu (WY) jest połączony z drugim przewodem zasilającym, stanowiącym przewód neutralny (N).