Работа простого с фильтра

Как пользоваться фильтром для воды – инструкция для разных видов

По конструкции и технологии систем водоочистки и водоподготовки существует великое множество:

  • фильтры-кувшины;
  • насадки на кран;
  • фильтры грубой очистки;
  • фильтры-умягчители</span>;
  • установки обратного осмоса</span>;
  • приборы, содержащие ионнообменные смолы;
  • фильтры, имеющие дополнительные уровни обработки воды, например, ультрафиолетом и т.д.

Соответственно, каждый из них имеет свои особенности использования, без соблюдения которых они, в лучшем случае, не смогут работать в полную силу, в худшем – станут абсолютно бесполезными или даже вредными для своих владельцев.

Как показывает анализа рынка, наибольшей популярности удостоены фильтры-кувшины, поскольку они отличаются простотой исполнения, монтажа, дешевизной наряду с достойным уровнем очистки воды. Тем не менее, и их эксплуатация имеет тонкие моменты, поэтому давайте в них разберемся.

Фланцевые и муфтовые

Эти фильтры для водопровода отличаются друг от друга только способом подключения к трубе. Для системы, у которой труба имеет сечение не менее 2 дюйма, следует использовать фланцевые фильтры по грубой очистке воды.

В большинстве своём подобные проточные фильтры устанавливаются в магистральной системе водопровода или развязке подвальных помещений многоэтажек.

В них используют болтовое или шпилевое соединение фланцев, что позволяет пользователю своими руками поменять фильтр, не производя демонтажа полностью всей конструкции.

Если говорить о муфтовых фильтрах, то их стоит выбирать для систем водопровода, у которых трубы имеют довольно небольшое сечение. Они также получили большое распространение в бытовых сетях.

Эти фильтрующие устройства отличаются типом конструкции, которая и определяет метод их установки: путём навинчивания фильтра на трубу или соединения с ней при помощи быстроразъемных накидных гаек.

Прямые и косые

Подобные фильтры оснащаются входным и выходным патрубком, ещё у них предусмотрено резервуар для фильтрации воды. От варианта размещения этого резервуара зависит тип устройства, который может быть прямым или косым.

Касательно прямых фильтров можно отметить, что у них резервуар располагается под прямым углом к потолку и направлен вниз. Обычно резервуар достаточно объёмный, что идёт только на пользу, так как повышается качество очистки.

Нужно учесть, что в процессе фильтрации уменьшается скорость прохождения воды до точек потребления. Вследствие этого крупные частицы оседают на дно. И когда вода проходит через сетку, та задерживает более мелкие частицы.

Про косые фильтры нужно сказать, что они имеют несколько иной внешний вид. У них резервуар установлен под углом по направлению к потоку воды. Чаще всего их выбирают для тех водопроводных систем, где ограничено пространство и нет условий для установки прямого фильтра.

Грязевики, имеющие систему промывки

В зависимости от метода очистки можно выделить несколько типов систем фильтрации у фильтров:

  • непромывная;
  • грязевая система;
  • оборудованная система очистки.

К классу грязевиков принято относить все виды косых и отдельные разновидности прямых фильтров, оснащённых съёмной крышкой. Очистка подобных фильтрующих устройств выполняется довольно просто — нужно только их раскрутить.

Прямые фильтры с системой промывки оснащаются специальным выпускным краном, который может использоваться для удаления, накопившегося в её резервуаре осадка. Одновременно с этим они позволяют очистить фильтр при помощи прямого и обратного потока воды.

Патронные и картриджные

В бытовых условиях часто используются фильтры, оснащённые картриджами. Они выглядят как конструкции с настенным типом установки. В них предусмотрена довольно массивная колба, выполненная чаще всего из прозрачных материалов.

В самой колбе содержится сменный картридж, который выполняет функцию грубой очистки воды. Обычно в этих моделях используются сменные элементы, выполненные из полипропиленовых прессованных волокон или скрученных нитей.

Однако, иногда они могут быть выполнены из полиэстера. Фильтры этого типа могут отличаться своей фильтрующей способностью. Устройства, предназначенное для грубой механической очистки воды, оснащаются картриджами, имеющими от 20 до 30 микрон. Вернуть их в рабочее состояние с помощью обычной промывки не получится — их необходимо только менять на новые.

Но при этом распространены ситуации, когда устройства этого типа используются совместно с фильтрами по грубой очистке воды, выступая в виде дополнительной ступени механической фильтрации.

Принцип работы

В основу работы современных фильтров для очистки воды положен довольно простой способ. Основная функция по фильтрации возложена на сетку или другую структуру, призванную задерживать различные твёрдые частицы, приходящие с водой.

Пройдя этот этап, вода поступает в очищенном виде в систему. Дополнительно она может подвергаться ещё повторной обработке — тонкой очистке воды.

Основные правила использования фильтров-кувшинов

1) В первую очередь ознакомьтесь с инструкцией, приложенной фирмой-изготовителем. В ней даются ответы на большинство вопросов, возникающих у пользователей.

2) Окончательно распакуйте приобретенное вами устройство. Тщательно промойте пластиковый кувшин моющими средствами, после чего не забудьте ополоснуть его.

3) Освободите от индивидуальной упаковки сменный картридж. Замочите его в прохладной воде. Установите в посадочное место. Срок хранения в невскрытом виде составляет 2-4 года, ресурс – до 500 л профильтрованной воды, что эквивалентно 2-3 месяцам работы.

4) Произведите заполнение емкости, что активирует процесс фильтрации. При этом первые 2-3 порции отправляются либо в утиль, либо на полив растений, поскольку они будут в большом количестве содержать угольную пыль.

Подготовка кувшина к работе

Картридж присоединяется к приемной воронке с помощью резьбы, которая на пластмассовых деталях требует особой аккуратности. Поэтому вворачивать картридж следует осторожно, без резких движений.

Вскрыть индивидуальную упаковку

Не рекомендуется хранить сменные элементы (картриджи) к фильтрам для воды без упаковки.

Промыть фильтр слабым мыльным раствором

Не забудьте тщательно сполоснуть модуль после этого шага.

Снять приёмную воронку Вашего фильтра-кувшина

В приемную воронку заливается вода. Она проходит самотеком через фильтрующую среду картриджа и при этом очищается от вредных примесей.

Ввернуть картридж по часовой стрелке в приемную воронку

Будьте аккуратны и не применяйте при вкручивании модуля значительных физических усилий.

Пропустить через фильтр 2-4 л. воды, пока она не станет прозрачной

Это необходимо для того, чтобы из фильтрующего модуля с пропускаемой водой вышли остатки воздуха.

Теперь Вы можете использовать пропущенную воду для приготовления пищи и других бытовых нужд

Ваш фильтр-кувшин снова готов к работе!

Если фильтр-кувшин оснащен механическим индикатором окончания ресурса сменного элемента, а в линейке компании «Гейзер» эта опция имеется у «Гейзера Аквариуса» и «Гейзера Геркулеса», нужно выставить на календаре индикатора дату замены картриджа. Ориентиром служит следующая таблица, приведенная в инструкции по эксплуатации фильтра:

* — Ресурс снижается при повышенном содержании солей жесткости и железа.

Следует отметить, что фильтром нельзя пользоваться сразу. Поначалу отфильтрованная вода может быть мутной, поэтому следует пропустить через кувшин некоторое ее количество (обычно 2–4 литра), пока она не станет прозрачной.

Как происходит первая эксплуатация?

Перед началом эксплуатации стоит промыть все детали слабым мыльным раствором, а затем хорошо высушить. Затем нужно вытащить новую кассету и погрузить ее в воду. Оставьте ее в воде на 10 -20 минут. Затем вставьте кассету в специальное отверстие и закрепите ее. Затем наполните кувшин водой.

Очень важно слить первые несколько отфильтрованных кувшинов воды. Так как в них может собираться угольная пыль, которая используется в сменном элементе.

Как хранить и использовать фильтр кувшинного типа?

Фильтры такого образца очищают лишь охлажденную воду, не выше +35 градусов. Очень важно помнить, что строк эксплуатации кассет ограничен, и их нужно вовремя менять, ведь если оставить старую кассету, то она может лишь навредить. Частота замены картриджей зависит от чистоты воды и от частоты использования фильтра, а также от типа кассеты. Очень важно держать картридж во влажной среде, чтобы уголь не засыхал. Также важно не оставлять сменный элемент под прямыми солнечными лучами.

Если вы хотите временно прервать работу кассеты, то заверните ее в пластиковый пакет и оставьте в холодильнике, это спасет сорбент от засыхания. Как только вы захотите вернуть кассету обратно, проделайте все те же действия, что и при первичной установке. Очень важно следить за чистотой воронки кувшина. Также производитель не рекомендует держать воду в кувшине, ее лучше сразу после очистки переливать в другую посуду. А вот срок эксплуатации самого кувшина -5 лет.

Магистральный фильтр для очистки воды: перед покупкой

Прежде чем купить фильтр магистральный для воды, определите и подготовьте место для его установки. Его следует расположить с таким расчетом, чтобы нижняя точка фильтра находилась, минимум, на высоте 15 см от пола — для удобства замены картриджа. Поэтому, если горизонтальный участок водопровода на входе в квартиру проходит слишком низко для выполнения этого условия, то придется его «приподнимать».

Убедившись, что водопровод расположен на нужной высоте, покупайте соединительные муфты или гибкие подводки для монтажа фильтра, которые в его комплект не входят.

Магистральный фильтр для очистки воды: комплектность

Стандартная комплектация магистрального фильтра для очистки холодной воды выглядит следующим образом:

  • корпус;
  • крышка;
  • кронштейн для присоединения к стене;
  • ключ для корпуса;
  • уплотнительное кольцо корпуса;
  • переходник;
  • картридж;
  • саморезы — 8 шт.;
  • инструкция по эксплуатации.

Магистральный фильтр для очистки воды: подключение

Заводы-изготовители фильтров рекомендуют устанавливать их силами квалифицированных специалистов. Однако такая задача по плечу любому мужчине с навыками ремонтной работы.

Читайте также:  Угольный фильтр Magic Air 350м3 125мм

Важно обратить внимание на отверстие с надписью IN (вход).

После монтажа следует осторожно открыть подачу воды и проверить устройство на герметичность. В случае протечек нужно подтянуть негерметичный узел соответствующим ключом.

Магистральный фильтр для очистки воды: замена картриджа

Процедура замены картриджа еще проще, чем установка магистрального фильтра для воды. Менять картриджи в пластиковых корпусах еще проще. Надо не забыть подставить под фильтр тазик или ведро, а также промыть внутренние стенки корпуса, на которых наверняка остались следы добросовестной работы картриджа.

Современные магистральные фильтры служат долго и надежно при соблюдении инструкции по эксплуатации. Если использовать фильтр по назначению (для воды, а не других жидкостей, особенно агрессивных), своевременно заменять комплектующие, не вносить изменений в конструкцию, то он может прослужить верой и правдой 10 лет.

Что нужно помнить при пользовании фильтром для воды?

Во-первых, для эффективной работы данной системы очистки воды для дома следует содержать картриджи в мокром состоянии, что объясняется особыми свойствами содержащихся в них ионнообменных смол.

Во-вторых, если планируется отъезд на продолжительное время, а картридж не исчерпал свой ресурс, его рекомендуется в сухом виде упаковать в чистый полиэтиленовый пакет и поместить в холодильник на хранение. Затем по приезду устройство вводят в эксплуатацию вышеописанным способом.

В-третьих, профильтрованную воду желательно употреблять в течение первых 12 часов. Если такой возможности нет, то она должна быть заблаговременно отправлена в холодильник в закрытой стеклянной таре.

В-четвертых, следует помнить, что фильтры, не имеющие специальных пометок, предназначены для работы с холодной водой, повышение температуры жидкости снизит, главным образом, полноту фильтрации.

В-пятых, заполненный фильтр является источником не только различного рода механических и бактериальных загрязнений, что при несоблюдении сроков обслуживания грозит заражением членов семьи. Поэтому производите его замену в соответствии с рекомендациями изготовителя, делая поправку (в сторону уменьшения интервала) на качество текущей воды из вашего водопровода.

И, наконец, не забывайте, что бережное отношение с фильтром-кувшином существенно продлевает срок его службы и делает перечисленные правила, как пользоваться фильтром для воды, актуальными.

Монтаж стационарного фильтра для воды

Подготовка к последующей эксплуатации начинается еще с момента выбора подходящего места для установки системы фильтров (независимо от количества ступеней очистки). Так как фильтры для коттеджа нужно регулярно менять, желательно предусмотреть свободный доступ к системе. Это позволит легко заменить старый картридж на новый, без привлечения специалистов. Далее можно приступать непосредственно к монтажу. Данная инструкция поможет установить фильтр, если исполнитель имеет общее представление о предстоящей работе и знаком с разводкой сантехники:

  1. Сначала стоит перекрыть воду на нужном участке водопровода, после чего следует заняться установкой крана для отфильтрованной воды.
  2. Теперь начните сливать остатки воды из крана и отсоедините шланг, соединяющий кран с трубой подачи холодной воды.
  3. Далее необходимо воспользоваться тройником адаптером и хорошо уплотнить резьбу несколькими слоями ФУМ-ленты.
  4. После проделанных действий надо присоединить шланг обратно, а также вкрутить кран, входящий в комплект фильтра.
  5. Если купленная система фильтров находится в разобранном состоянии, тогда соберите её из имеющихся комплектующих.
  6. Дальнейшие действия связаны с соединением входа фильтра и крана (тот что с тройником адаптером) при помощи шланга.
  7. Таким же образом нужно соединить кран для отфильтрованной воды (врезанный в мойку или столешницу) с выходом фильтра.

На этом установка считается завершенной и начинается тестирование работоспособности. Откройте перекрытый кран и на несколько минут оставьте воду включенной, чтобы устранить оставшиеся примеси. Если нигде нет видимых следов протечки (шланги, места соединений), значит наша инструкция помогла Вам благополучно установить фильтр или многоступенчатую фильтр-систему.

Эксплуатация стационарных фильтров

А теперь перейдем к другой, более важной части статьи, ведь инструкция по эксплуатации фильтров будет уместна в повседневной жизни, а не только в процессе установки системы. Ниже представлен перечень рекомендаций, созданный с учетом опыта передовых производителей фильтров для коттеджа:

  • своевременно меняйте картриджи, которые израсходовали свой ресурс (частота замены зависит от характеристик фильтра и качества проточной воды);
  • вскрывайте герметичную упаковку только в процессе замены старого фильтра, а все имеющиеся картриджи храните в сухом, темном и прохладном месте;
  • если Вы установили новый картридж, тогда пропустите через фильтр определенное количество воды, прежде чем использовать её для бытовых нужд;
  • не оставляйте надолго фильтр-систему в пассивном режиме: за это время там начнут размножаться бактерии и Вам придется покупать новый картридж;
  • следите за герметичностью системы: при первых следах протечки замените дефектный элемент или уплотните нужные соединения при помощи ФУМ-ленты.
  • Магистральные фильтры
  • Фильтры для воды
  • Фильтры для очистки воды дома

Как чистить фильтрующие устройства

  • Закончив работу по демонтажу косого фильтра, вам нужно удалить из него скопившуюся грязь в любую имеющуюся под рукой ёмкость.
  • Справившись с этим, вам нужно вытащить сеточку и также провести очистку.
  • Особое внимание обратите на её целостность — в случае обнаружения повреждений вам придётся её заменить.
  • С фильтрами прямого типа поступают следующим образом: вам нужно вытащить колбу и удалить из неё осадок. Сетку нужно промыть под водой либо, если в этом есть необходимость, поменять сменные картриджи.
  • Проще всего выполнить очистку фильтра самопромывного типа. Для выполнения этой операции вам нужно только регулярно открывать установленный снизу колбы кран. Когда на колбу и сетку будет подаваться сильный напор воды, она и поможет удалить все загрязнения.

Если вас не устраивает качество подаваемой в ваш кран водопроводной воды и вы беспокоитесь о своём здоровье, то вам стоит подумать об установке фильтра грубой очистки. Так, вы избежите возможных неприятностей со здоровьем и сможете продлить срок службы вашей сантехники.

Конечно, даже самые современные фильтры очистки воды имеют ограниченный ресурс, поэтому вам придётся регулярно очищать их от осадка. Эта работа по силам каждому, поскольку фильтры имеют достаточно простое устройство и их легко разобрать и собрать без ошибок.

Источник

Работа простого с фильтра

Электрическим фильтром называется четырехполюсник, устанавливаемый между источником питания и нагрузкой и служащий для беспрепятственного (с малым затуханием) пропускания токов одних частот и задержки (или пропускания с большим затуханием) токов других частот.

Диапазон частот, пропускаемых фильтром без затухания (с малым затуханием), называется полосой пропускания или полосой прозрачности; диапазон частот, пропускаемых с большим затуханием, называется полосой затухания или полосой задерживания. Качество фильтра считается тем выше, чем ярче выражены его фильтрующие свойства, т.е. чем сильнее возрастает затухание в полосе задерживания.

В качестве пассивных фильтров обычно применяются четырехполюсники на основе катушек индуктивности и конденсаторов. Возможно также применение пассивных RC-фильтров, используемых при больших сопротивлениях нагрузки.

Фильтры применяются как в радиотехнике и технике связи, где имеют место токи достаточно высоких частот, так и в силовой электронике и электротехнике.

Для упрощения анализа будем считать, что фильтры составлены из идеальных катушек индуктивности и конденсаторов, т.е. элементов соответственно с нулевыми активными сопротивлением и проводимостью. Это допущение достаточно корректно при высоких частотах, когда индуктивные сопротивления катушек много больше их активных сопротивлений ( ), а емкостные проводимости конденсаторов много больше их активных проводимостей ( ).

Фильтрующие свойства четырехполюсников обусловлены возникающими в них резонансными режимами – резонансами токов и напряжений. Фильтры обычно собираются по симметричной Т- или П-образной схеме, т.е. при или (см. лекцию №14). В этой связи при изучении фильтров будем использовать введенные в предыдущей лекции понятия коэффициентов затухания и фазы.

Классификация фильтров в зависимости от диапазона пропускаемых частот приведена в табл. 1.

Таблица 1. Классификация фильтров

Название фильтра

Диапазон пропускаемых частот

Низкочастотный фильтр (фильтр нижних частот)

Высокочастотный фильтр (фильтр верхних частот)

Полосовой фильтр (полосно-пропускающий фильтр)

Режекторный фильтр (полосно-задерживающий фильтр)

В соответствии с материалом, изложенным в предыдущей лекции, если фильтр имеет нагрузку, сопротивление которой при всех частотах равно характеристическому, то напряжения и соответственно токи на его входе и выходе связаны соотношением

В идеальном случае в полосе пропускания (прозрачности) , т.е. в соответствии с (1) , и . Следовательно, справедливо и равенство , которое указывает на отсутствие потерь в идеальном фильтре, а значит, идеальный фильтр должен быть реализован на основе идеальных катушек индуктивности и конденсаторов. Вне области пропускания (в полосе затухания) в идеальном случае , т.е. и .

Рассмотрим схему простейшего низкочастотного фильтра, представленную на рис. 1,а.

Связь коэффициентов четырехполюсника с параметрами элементов Т-образной схемы замещения определяется соотношениями (см. лекцию № 14)

или конкретно для фильтра на рис. 1,а

; (2)
; (3)
. (4)

Из уравнений четырехполюсника, записанных с использованием гиперболических функций (см. лекцию № 14), вытекает, что

Однако в соответствии с (2) — вещественная переменная, а следовательно,

Поскольку в полосе пропускания частот коэффициент затухания , то на основании (5)

Так как пределы изменения : , — то границы полосы пропускания определяются неравенством

которому удовлетворяют частоты, лежащие в диапазоне

Для характеристического сопротивления фильтра на основании (3) и (4) имеем

Анализ соотношения (7) показывает, что с ростом частоты w в пределах, определяемых неравенством (6), характеристическое сопротивление фильтра уменьшается до нуля, оставаясь активным. Поскольку, при нагрузке фильтра сопротивлением, равным характеристическому, его входное сопротивление также будет равно , то, вследствие вещественности , можно сделать заключение, что фильтр работает в режиме резонанса, что было отмечено ранее. При частотах, больших , как это следует из (7), характеристическое сопротивление приобретает индуктивный характер.

Читайте также:  Шаровый кран с фильтром грубой очистки для чего

На рис. 2 приведены качественные зависимости и .

Следует отметить, что вне полосы пропускания . Действительно, поскольку коэффициент А – вещественный, то всегда должно удовлетворяться равенство

Так как вне полосы прозрачности , то соотношение (8) может выполняться только при .

В полосе задерживания коэффициент затухания определяется из уравнения (5) при . Существенным при этом является факт постепенного нарастания , т.е. в полосе затухания фильтр не является идеальным. Аналогичный вывод о неидеальности реального фильтра можно сделать и для полосы прозрачности, поскольку обеспечить практически согласованный режим работы фильтра во всей полосе прозрачности невозможно, а следовательно, в полосе пропускания коэффициент затухания будет отличен от нуля.

Другим вариантом простейшего низкочастотного фильтра может служить четырехполюсник по схеме на рис. 1,б.

Схема простейшего высокочастотного фильтра приведена на рис. 3,а.

Для данного фильтра коэффициенты четырехполюсника определяются выражениями

; (9)
; (10)
. (11)

Как и для рассмотренного выше случая, А – вещественная переменная. Поэтому на основании (9)

Данному неравенству удовлетворяет диапазон изменения частот

Характеристическое сопротивление фильтра

изменяясь в пределах от нуля до с ростом частоты, остается вещественным. Это соответствует, как уже отмечалось, работе фильтра, нагруженного характеристическим сопротивлением, в резонансном режиме. Поскольку такое согласование фильтра с нагрузкой во всей полосе пропускания практически невозможно, реально фильтр работает с в ограниченном диапазоне частот.

Вне области пропускания частот определяется из уравнения

при . Плавное изменение коэффициента затухания в соответствии с (14) показывает, что в полосе задерживания фильтр не является идеальным.

Качественный вид зависимостей и для низкочастотного фильтра представлен на рис. 4.

Следует отметить, что другим примером простейшего высокочастотного фильтра может служить П-образный четырехполюсник на рис. 3,б.

Полосовой фильтр формально получается путем последовательного соединения низкочастотного фильтра с полосой пропускания и высокочастотного с полосой пропускания , причем . Схема простейшего полосового фильтра

приведена на рис. 5,а, а на рис. 5,б представлены качественные зависимости для него.

У режекторного фильтра полоса прозрачности разделена на две части полосой затухания. Схема простейшего режекторного фильтра и качественные зависимости для него приведены на рис.6.

В заключение необходимо отметить, что для улучшения характеристик фильтров всех типов их целесообразно выполнять в виде цепной схемы, представляющей собой каскадно включенные четырехполюсники. При обеспечении согласованного режима работы всех n звеньев схемы коэффициент затухания такого фильтра возрастает в соответствии с выражением , что приближает фильтр к идеальному.

  1. Основы теории цепей: Учеб. для вузов /Г.В.Зевеке, П.А.Ионкин, А.В.Нетушил, С.В.Страхов. –5-е изд., перераб. –М.: Энергоатомиздат, 1989. -528с.
  2. Каплянский А. Е. и др. Электрические основы электротехники. Изд. 2-е. Учеб. пособие для электротехнических и энергетических специальностей вузов. -М.: Высш. шк., 1972. -448с.

Контрольные вопросы и задачи

  1. Для чего служат фильтры?
  2. Что такое полосы прозрачности и затухания?
  3. Как классифицируются фильтры в зависимости от диапазона пропускаемых частот?
  4. В каком режиме работают фильтры в полосе пропускания частот?
  5. Почему рассмотренные фильтры нельзя считать идеальными?
  6. Как можно улучшить характеристики фильтра?
  7. Определить границы полосы прозрачности фильтров на рис. 1,а и 3,а, если L=10 мГн, а С=10 мкФ.

Источник

Как устроен сетевой фильтр и что у него внутри?

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.

Источник



Электрические фильтры — определение, классификация, характеристики, основные виды

Промышленные источники энергии обеспечивают практически синусоидальные кривые изменения напряжения. Вместе с тем в ряде случаев переменные токи и напряжения, являясь периодическими, резко отличаются от гармонических.

Электрические фильтры могут применяться для сглаживания пульсаций напряжения выпрямителей, демодуляторов, которые преобразуют модулированные по амплитуде колебания высокой частоты в относительно медленные изменения напряжения сигнала, и в других подобных устройствах.

В самом простейшем случае можно ограничиться включением последовательно с нагрузкой катушки индуктивности, сопротивление которой увеличивается с возрастанием порядка гармонической и сравнительно невелико для низкочастотных колебаний, и тем более для постоянной составляющей. Более эффективно применение П-образных, Т-образных и Г-образных фильтров.

Электрический фильтр

Основные определения и классификация электрических фильтров

Избирательностью фильтра называется способность его выделять определенный диапазон частот, присущих полезному сигналу из всего спектра частот токов, поступающих на его вход.

Для получения хорошей избирательности фильтр должен пропускать тока с частотами, присущими полезному сигналу с минимальным затуханием, и иметь максимальное затухание для токов всех других частот. В соответствии с этим фильтру можно дать следующее определение.

Электрическим фильтром называется четырехполюсник, пропускающий токи в определенной полосе частот с небольшим затуханием (полоса пропускания), а токи с частотами, лежащими вне этой полосы,— с большим затуханием, или, как условно принята говорить, не пропускает (полоса непропускания).

По структуре схем фильтры разделяются на цепочечные (лестничные) и мостиковые. Цепочечными называются фильтры, выполненные по Т-, П- и Г-образно-мостиковым схемам. Мостиковыми называются фильтры, выполненные по мостиковой схеме.

В зависимости от характера элементов фильтры разделяются на:

LC — элементами которых являются индуктивности и емкости;

RC — элементами которых являются активные сопротивления и емкости;

резонаторные — элементами которых являются резонаторы.

По наличию в схеме фильтров источников энергии их разделяют на:

пассивные — не содержащие внутри схемы источников энергии;

активные — содержащие внутри схемы источники энергии в виде лампового или кристаллического усилителя; иногда их называют фильтрами с активными элементами.

Для всесторонней характеристики работы фильтра необходимо знать его электрические характеристики, к которым относятся частотные зависимости затухания, фазового сдвига и характеристического сопротивления.

Наилучшим является такой фильтр, который при минимальном количестве элементов обладает:

максимальной крутизной характеристики затухания;

большим затуханием в полосе непропускания;

минимальным и постоянным затуханием в полосе пропускания;

максимальным постоянством характеристического сопротивления в полосе пропускания;

линейной фазовой характеристикой;

возможностью простой и плавной регулировки полосы пропускания и ее ширины;

постоянством характеристик, не зависящих от: напряжений (токов), действующих на входе фильтра, температуры и влажности окружающей среды, а также влияния посторонних электрических и магнитных помех;

возможностью работы в различных диапазонах частот;

при этом габариты, вес и стоимость фильтра должны быть минимальными.

К сожалению, нет ни одного элементарного типа фильтров, характеристики которого удовлетворяли бы всем этим требованиям. Поэтому в зависимости от конкретных условий применяются такие типы фильтров, характеристики которых больше всего удовлетворяют предъявляемым техническим требованиям,. Очень часто приходится применять фильтры сложных схем, состоящих из элементарных звеньев различного типа.

Самые распространенные виды фильтров

На рис. 1 показана схема простого Г-образного фильтра с катушкой индуктивности L и конденсатором С, включенными между приемником r пр и выпрямителем В.

Переменные токи всех частот встречают значительное сопротивление катушки индуктивности, а включенный параллельно конденсатор пропускает по параллельной ветви остаточные токи высоких частот. Благодаря этому значительно уменьшаются пульсации напряжения на нагрузке r пр.

Могут применяться и фильтры, состоящие из двух и более подобных звеньев. Иногда используются упрощенные фильтры с резисторами вместо катушек индуктивности.

Простейший сглаживающий Г-образный электрический фильтр

Рис. 1. Простейший сглаживающий Г-образный электрический фильтр

Более совершенными являются резонансные фильтры, в которых используются явления резонанса.

При последовательном соединении катушки индуктивности и конденсатора, когда f w L= 1/(к w С), цепь будет иметь наибольшую проводимость (активную) при частоте f w и достаточно высокие проводимости в полосе частот, близких к резонансной. Такая цепь является простым полосовым фильтром.

При параллельном соединении катушки индуктивности и конденсатора такая цепь будет иметь наименьшую проводимость при резонансной частоте и относительно малые проводимости в полосе частот, близких к резонансной. Такой фильтр является заградительным для некоторой полосы частот.

Для улучшения характеристики простого полосового фильтра можно применять схему (рис. 2), в которой параллельно приемнику включены параллельно друг другу катушка индуктивности и конденсатор. Такая цепь настроена также в резонанс на частоту коз и представляет очень большое сопротивление для токов выбранной полосы частот и значительно меньшее сопротивление — для токов других частот.

Схема простого полосового электрического фильтра

Рис. 2. Схема простого полосового электрического фильтра

Подобный фильтр может применяться в модуляторах, которые выдают модулированные колебания определенной частоты. На модулятор М подается напряжение Uc сигнала низкой частоты, которое преобразовывается в модулированные колебания высокой частоты, а фильтр выделяет напряжение требуемой частоты, которое подается на нагрузку r пр.

Для примера предположим, что через цепь протекает несинусоидальный переменный ток и нужно устранить из кривой тока приемника очень большие по значению третью и пятую гармонические. Тогда последовательно в цепь включим два контура, настроенные в резонанс для третьей и пятой гармонических (рис. 3, а).

Сопротивление левого контура, настроенного в резонанс для частоты 3 w , будет очень велико для этой частоты и мало для всех других гармонических; аналогичную роль выполняет правый контур, настроенный в резонанс для частоты 5 w . Поэтому в кривой тока приемника inp почти не будут содержаться третья и пятая гармонические (рис. 3,б), которые окажутся подавленными фильтром.

Цепь с последовательно включенными резонансными контурами, настроенными в резонанс для третьей и пятой гармонических: а — схема цепи; б — кривые напряжения и цепи и тока inp приемника

Рис. 3. Цепь с последовательно включенными резонансными контурами, настроенными в резонанс для третьей и пятой гармонических: а — схема цепи; б — кривые напряжения и цепи и тока inp приемника

Кривая напряжения на выходе полосового фильтра

Рис. 4. Кривая напряжения на выходе полосового фильтра

Выполняются в некоторых случаях и более совершенные полосовые фильтры, а также режущие фильтры, пропускающие или не пропускающие колебания, начиная с некоторой частоты. Такие фильтры состоят из Т-образных или П-образных звеньев.

Принцип действия фильтров заключается в том, что в полосе пропускания частот, например полосового фильтра, наступает резонанс при n+1 частотах, где n — число звеньев. Кривая Uвых = f( w ) для такого фильтра, составленного из трех звеньев, показана на рис. 4. Резонанс имеет место при частотах w1 , w 2, w 3 и w 4.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Источник

Сглаживающие фильтры: схемы, диаграммы, принцип работы

Выпрямленное напряжение имеет существенные пульсации, поэтому широко используют сглаживающие фильтры − устройства, уменьшающие эти пульсации. Важнейшим параметром сглаживающего фильтра является коэффициент сглаживания S. По определению S = ε1 / ε2, причем ε1 и ε2 определяют как коэффициенты пульсаций на входе и выходе фильтра соответственно.

Для емкостного фильтра, у которого вход и выход фактически совпадают, под ε1 понимают коэффициент пульсаций до подключения фильтра, а под ε2 — коэффициент пульсаций после его подключения. Коэффициент сглаживания показывает, во сколько раз фильтр уменьшает пульсации. На выходе фильтра напряжение оказывается хорошо сглаженным, а коэффициент пульсаций может иметь значения в диапазоне 0,001 …. 0,00003.

Васильев Дмитрий Петрович Профессор электротехники СПбГПУ

Простейшим фильтром является емкостной фильтр (С-фильтр). Рассмотрим его работу на примере однофазного однополупериодного выпрямителя (рис. 2.78). Емкостной фильтр подключают параллельно нагрузке (рис. 2.78, а).

На отрезке времени t1 … t2 диод открыт и конденсатор заряжается (рис. 2.78, б).

На отрезке t2 … t3 диод закрыт, источник входного напряжения отключен от конденсатора и нагрузки. Разряд конденсатора характеризуется экспонентой с постоянной времени t = RhC. ток через диод протекает только часть полупериода (отрезок t1 … t2). Чем короче отрезок t1 … t2, тем больше амплитуда тока диода при заданном среднем токе нагрузки.

Абрамян Евгений Павлович Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

Если емкость С очень велика, то отрезок t1 . t2 оказывается очень малым, а амплитуда тока диода очень большой, и диод может выйти из строя. Такой фильтр широко используется в маломощных выпрямителях; в мощных выпрямителях он используется редко, так как режим работы диода и соответствующих электрических цепей (к примеру, обмоток трансформатора) достаточно тяжел.

В качестве фильтра можно использовать и индуктивность. Легко доказать, что индуктивный фильтр (L-фильтр) практически не дает полезного эффекта в однофазном однополупериодном выпрямителе. Рассмотрим работу индуктивного фильтра на примере однофазного мостового выпрямителя. Индуктивный фильтр включают последовательно с нагрузкой (рис. 2.79, а). Часто используют катушку индуктивности (реактор) на магнитном сердечнике с зазором.

Предположим, что постоянная времени T, определяемая выражением T= L/Rh, достаточно велика (как это обычно бывает на практике). Тогда ток нагрузки оказывается практически постоянным (рис. 2.79, б).

Такой фильтр широко используется в выпрямителях, особенно мощных. Режим работы диодов (и соответствующих электрических цепей) не является тяжелым.

Н а практике используют также следующие типы фильтров (рис. 2.80): индуктивно-емкостной или Г-образный LC-фильтр (а), Г-образный RС-фильтр (б), П-образный LС-фильтр (в), П-образный RС-фильтр (г).

Обычно Г- и П-образные RC-фильтры применяются только в маломощных схемах, так как они потребляют значительную долю энергии. На практике применяют и другие, более сложные фильтры.

Внешние характеристики выпрямителей с фильтрами.

Внешняя характеристика— это зависимость среднего значения выходного напряжения (напряжения на нагрузке) от среднего значения выходного тока (тока нагрузки). При увеличении выходного тока выходное напряжение уменьшается из-за увеличения падения напряжения на обмотках трансформатора, диодах, подводящих проводах, элементах фильтра.

Рассмотрим типичные внешние характеристики (рис. 2.81), которые получают, изменяя сопротивление нагрузки, подключенное к выходу фильтра.

Наклон внешней характеристики при том или ином токе 1ср характеризуют выходным сопротивлением Rвыx, которое определяется выражением Rвыx = | dUср/dIср|Iср − заданный

Чем меньше величина Rвыx, тем меньше выходное напряжение зависит от выходного тока, что обычно и требуется.

Как следует из рис. 2.81, выпрямитель с RC-фильтром характеризуется повышенным выходным сопротивлением. Здесь отрицательную роль играет резистор фильтра.

Источник