Рис. 9. Устройство для определения правильности чередования фаз
После оборудования трехпроводной сети следует заняться выбором устройств, улучшающих параметры питающей электросети. Фирмы-изготовители выпускают для этой цели разнообразные технические устройства от простейших сетевых фильтров (чуть сложнее электроудлинителя) до автономных систем гарантированного бесперебойного электропитания.
Типичная схема бытового сетевого фильтра приведена на рис. 10.
Рис. 10. Фильтр-ограничитель с варистором
Основная задача сетевого фильтра пропустить через себя переменный ток частотой 50 Гц (это рабочая частота сети питания), попутно отфильтровывая всякие выбросы напряжения и помехи. Как указываюсь выше, в случае отсутствия заземляющего провода (контакта) помехи типа «фаза» «земля» и «нуль» «земля» физически задерживаться не могут.
Для оценки подавляющей способности фильтра служит его амплитудно-частотная характеристика, показывающая, насколько подавляются различные частоты. Помехи длительностью 1-10 микросекунд это типичные коммутационные импульсные помехи, лежащие в частотной области около 1 мегагерца (106 Гц) и выше. Таким образом, если фильтр отсеивает частоты свыше 100 килогерц, то он не пропустит и короткие импульсные помехи.
Сетевой фильтр питания способен «проглотить» почти все вредные выбросы питающего напряжения. Но медленные провалы напряжения
ни один фильтр питания скомпенсировать не способен. Так как наиболее опасными для аппаратуры являются все же импульсные помехи, то использование фильтров вполне оправдано.
Бытовые фильтры могут отличаться как в сторону упрощения, так и в сторону усложнения схемы (например, с включением в нее индикации различных режимов работы, раздельным отключением нагрузки, наличием автоматического предохранителя и т. д.).
Внимание! Сетевые фильтры эффективно работают только в трехпроводной (европейской) сети питания («фаза»-«нуль»-«земля»). Обязательным устройством, стоящим сразу на входе фильтра, является варистор. Варистор это резистор, сопротивление которого зависит от приложенного к нему напряжения. Его основная задача подавить высоковольтные выбросы напряжения сети. При появлении такого выброса электрическое сопротивление варистора резко падает, и он «замыкает» на себя эту помеху, не позволяя ей пройти дальше. При хорошем подборе параметров варистор может спасать и от длительных значительных повышений напряжения сети, например из-за перекоса фаз. В этом случае варистор будет ограничивать напряжение, выделяя значительную мощность, что приведет к его пробою на короткое замыкание и отключению питания предохранителями токовой защиты (если они есть и рассчитаны на соответствующий ток).
Для сведения самодельщиков: одного варистора для полной защиты от перенапряжений недостаточно. В схему приобретенного однофазного фильтра целесообразно ввести еще два варистора один между «нулем» и «землей», второй между «фазой» и «землей». Фирмы-изготовители из экономии их обычно не устанавливают. Очевидно, что высоковольтный ограничитель работает и в случае сети без заземления.
Но особенность фильтров еще и в том, что варисторы, обычно устанавливаемые в промышленных фильтрах, начинают «работать» с напряжения 275300 В (среднее значение), 350385 В (максимальное напряжение срабатывания). Эти данные имеются в паспортной характеристике варисторов. Для фильтрации помех, напряжение которых находится в пределах 230300 В, обычно дополнительно используют LC-фильтры, то есть электрические цепи, состоящие из индуктивностей (L) и емкостей (С). Это так называемые реактивные элементы, сопротивление их постоянному току (или току низкой частоты) одно, а току высокой частоты совершенно другое (отличающееся на порядки). А так как частота импульсной помехи во много раз больше частоты сети питания (50 Гц), то сопротивление LC-фильтра резко возрастает с увеличением частоты тока, и таким образом происходит задержка помехи.
В обиходе пользователей ПЭВМ уже прижилось понятие «Pilot» для определения сетевых фильтров независимо от фирмы-изготовителя в отличие от очень внешне похожих на них сетевых удлинителей-размножителей напряжения.
Итак, основные возможности и параметры бытовых сетевых фильтров:
1. Ограничение высоковольтных помех.
2. Фильтрация (подавление) импульсных помех (максимальный ток помехи 20 000 А; максимальное напряжение помехи до 6000 В: максимальная рассеиваемая энергия помех порядка 700 Дж. Ослабление высокочастотных помех от 20 до 40 дБ, в зависимости от диапазона).
3. Максимальная мощность нагрузки 2200 Вт (регулировка порога срабатывания по мощности от 75 Вт).
Дополнительные сервисные возможности:
1. Число розеток от 3 до 12 и более.
2. Выключение обоих проводов, то есть и нулевого, а не только фазного.
3. Индикация неправильного подключения питания.
4. Длина сетевого шнура до 5 м.
Очевидно, что относительная небольшая мощность бытовых сетевых фильтров допускает их использование для организации электропитания небольших ЛВС не более 45 компьютеров, и то при условии использования маломощного сервера.