Сетевой фильтр для оборудования, питающегося от сети переменного тока с заземленной нейтралью

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к сетевому фильтру для оборудования, питающегося от сети переменного тока с заземленной нейтралью, который содержит пассивный двухзвенный LC-фильтр, полупроводниковые ограничители напряжения и устройства контроля и индикации исправности полупроводниковых ограничителей напряжения. Предложенный сетевой фильтр защищает радиоэлектронную аппаратуру от разнообразных, в том числе, высоковольтных помех, появляющихся в сети питания. Наличие полупроводниковых ограничителей напряжения позволяет снизить требования, предъявляемые к элементам LC-фильтра, что удешевляет сетевой фильтр и уменьшает его габариты. Предложенный сетевой фильтр имеет название "ФИОН". Технический результат изобретения состоит в повышении надежности, уменьшении габаритов и стоимости сетевого фильтра. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области электротехники и, в частности, к устройствам, защищающим электронную аппаратуру от разнообразных помех в сети питания переменным током.

Известны сетевые пассивные LC-фильтры, содержащие дроссели и конденсаторы.

Недостаток их состоит в том, что входящие в них дроссели и конденсаторы должны быть рассчитаны на использование при напряжениях в несколько киловольт (до 6 кВ в соответствии с некоторыми зарубежными стандартами), так как они должны выдерживать воздействие высоковольтных импульсных помех, возникающих в питающей сети 220 В. Это значительно увеличивает габариты устройств и их стоимость. Кроме того, в ряде случаев промышленность не выпускает конденсаторы с требуемыми техническими параметрами, необходимые для работы в известных сетевых фильтрах в условиях указанных высоковольтных помех.

Известен сетевой фильтр, включенный на входе источника питания для компьютеров типа IBM PC (Куличенков А.В. Импульсные блоки питания для IBM PC. - Серия "Ремонт и обслуживание. Вып.22. - M.: ДМК, 2000. - 120 с.). Сетевой фильтр содержит дроссели, конденсаторы и варисторы, которые ограничивают на входе сетевого фильтра импульсные высоковольтные помехи, поступающие из питающей сети. При этом в фильтрах можно использовать конденсаторы и дроссели, рассчитанные на сравнительно низкое напряжение.

Однако варисторы имеют тот недостаток, что их характеристики значительно изменяются с течением времени. Кроме того, при выходе из строя варистора (обрыв в его цепи) сетевой фильтр и источник питания остаются без защиты от высоковольтных импульсов помехи. Варистор не имеет средств контроля и индикации выхода его из строя, поэтому нельзя своевременно обнаружить его неисправность.

Известен фильтр, названный авторами "ФИОН" (А.И. Аврутин и др. Защита электронной вычислительной техники от высоковольтных импульсов в сетях электропитания. - "Вопросы радиоэлектроники", серия ЭВТ, 1999, вып.1, с. 79-82, рис. 3а). Название "ФИОН" образовано от словосочетания "ФИльтр с Ограничителями Напряжения". Фильтр ФИОН выбран в качестве прототипа. Фильтр ФИОН содержит пассивный LC-фильтр, на входе которого установлен не варистор, а полупроводниковый ограничитель напряжения со средствами его контроля и индикации (такое устройство ограничения сетевых помех названо авторами "ЗА"). Первое звено двухзвенного LC-фильтра включает в себя дроссель с воздушным зазором, второе звено включает в себя дроссель без воздушного зазора. Такое построение фильтра позволяет снижать как симметричные сетевые помехи (распространяющиеся по цепи: первый провод сети (L-проводник) - нагрузка - второй, возвратный провод сети (N-проводник)), так и несимметричные сетевые помехи (распространяющиеся по цепи: первый и второй провода сети (проводники L и N) - паразитные емкости и конденсаторы, установленные между первым и вторым проводами и заземленным корпусом сетевого фильтра, - провод заземления или защитный провод (ЕР-проводник, третий провод сети).

В сетевом фильтре типа ФИОН, взятом за прототип, дроссели и конденсаторы оказываются незащищенными от высоковольтных импульсных помех, возникающих в сети между первым проводом сети и заземленным корпусом сетевого фильтра или между вторым проводом сети и заземленным корпусом сетевого фильтра.

Техническими задачами, решаемыми изобретением, является повышение надежности, уменьшение габаритов и стоимости сетевого фильтра с помощью защиты нагрузки, дросселей и конденсаторов сетевого фильтра от высоковольтных импульсов помехи, которые могут появиться между первым сетевым проводом и заземленным корпусом сетевого фильтра или между вторым сетевым проводом и заземленным корпусом сетевого фильтра.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что сетевой фильтр для оборудования, питающегося от сети переменного тока с заземленной нейтралью, содержит корпус, первый и второй входы сетевого фильтра, первый и второй проводники сетевого фильтра, первый и второй выходы сетевого фильтра, первый и второй полупроводниковые ограничители напряжения, устройство контроля и индикации исправности первого и второго полупроводниковых ограничителей напряжения, двухзвенный LC-фильтр, имеющий первое звено с первым конденсатором и первым дросселем со входом и выходом и встречно включенными обмотками и второе звено со вторым и третьим конденсаторами и вторым дросселем с согласованно включенными обмотками, входом и выходом, причем корпус сделан из металла и заземлен, устройство контроля и индикации исправности первого и второго полупроводниковых ограничителей напряжения имеет первый и второй входы питания и вход контроля, первый и второй полупроводниковые ограничители напряжения соединены последовательно и включены между первым проводником сетевого фильтра и вторым проводником сетевого фильтра на входе первого дросселя, первый и второй полупроводниковые ограничители напряжения включены так, что соединены между собой выводы первого и второго ограничителей напряжения с одноименной полярностью, к первому и второму проводникам сетевого фильтра на входе первого дросселя подключены соответственно первый и второй входы питания устройства контроля и индикации исправности первого и второго ограничителей напряжения, к точке соединения первого и второго полупроводниковых ограничителей напряжения подключен вход контроля устройства контроля и индикации исправности первого и второго ограничителей напряжения, первая обмотка первого дросселя включена на входе сетевого фильтра в первый проводник сетевого фильтра, вторая обмотка первого дросселя включена на входе сетевого фильтра во второй проводник сетевого фильтра, первая обмотка второго дросселя подключена последовательно к первой обмотке первого дросселя,
вторая обмотка второго дросселя подключена последовательно ко второй обмотке первого дросселя,
первый конденсатор подключен к первому и второму проводникам сетевого фильтра между первым и вторым дросселями,
второй конденсатор подключен на выходе второго дросселя к первому проводнику сетевого фильтра и к корпусу,
третий конденсатор подключен на выходе второго дросселя ко второму проводнику сетевого фильтра и к корпусу,
выход второго дросселя подключен первым и вторым проводниками сетевого фильтра к выходам сетевого фильтра (далее следуют отличительные признаки), указанный сетевой фильтр содержит третий, четвертый, пятый и шестой полупроводниковые ограничители напряжения, первое дополнительное устройство контроля и индикации исправности третьего и четвертого полупроводниковых ограничителей напряжения, второе дополнительное устройство контроля и индикации исправности пятого и шестого полупроводниковых ограничителей напряжения, причем
первое дополнительное устройство контроля и индикации исправности третьего и четвертого ограничителей напряжения имеет первый и второй входы питания и вход контроля,
второе дополнительное устройство контроля и индикации исправности пятого и шестого ограничителей напряжения имеет первый и второй входы питания и вход контроля,
третий и четвертый полупроводниковые ограничители напряжения соединены последовательно и включены между первым проводником сетевого фильтра и корпусом на входе сетевого фильтра,
третий и четвертый полупроводниковые ограничители напряжения включены так, что соединены между собой выводы третьего и четвертого полупроводниковых ограничителей напряжения с одноименной полярностью,
к первому проводнику сетевого фильтра на входе фильтра и корпусу подключены соответственно первый и второй входы питания первого дополнительного устройства контроля и индикации исправности третьего и четвертого полупроводниковых ограничителей напряжения,
к точке соединения третьего и четвертого полупроводниковых ограничителей напряжения подключен вход контроля первого дополнительного устройства контроля и индикации исправности третьего и четвертого полупроводниковых ограничителей напряжения,
пятый и шестой полупроводниковые ограничители напряжения соединены последовательно и включены между вторым проводником сетевого фильтра на входе сетевого фильтра и корпусом,
пятый и шестой полупроводниковые ограничители напряжения включены так, что соединены между собой выводы пятого и шестого полупроводниковых ограничителей напряжения с одноименной полярностью,
ко второму проводнику сетевого фильтра на входе фильтра и корпусу подключены соответственно первый и второй входы питания второго дополнительного устройства контроля и индикации исправности пятого и шестого полупроводниковых ограничителей напряжения,
к точке соединения пятого и шестого полупроводниковых ограничителей напряжения подключен вход контроля второго дополнительного устройства контроля и индикации исправности пятого и шестого полупроводниковых ограничителей напряжения.

Во втором варианте указанный выше сетевой фильтр по первому варианту содержит (далее следуют отличительный признаки) первую, вторую, третью, четвертую, пятую и шестую плавкие вставки, которые включены соответственно последовательно с каждым из первого по шестой полупроводниковых ограничителей напряжения.

В третьем варианте сетевой фильтр для оборудования, питающегося от сети переменного тока с заземленной нейтралью, содержит корпус, первый и второй входы сетевого фильтра, первый и второй проводники сетевого фильтра, первый и второй выходы сетевого фильтра, первый и второй полупроводниковые ограничители напряжения, устройство контроля и индикации исправности первого и второго полупроводниковых ограничителей напряжения, двухзвенный LC-фильтр, имеющий первое звено с первым конденсатором и первым дросселем со входом и выходом и встречно включенными обмотками и второе звено со вторым и третьим конденсаторами и вторым дросселем с согласованно включенными обмотками, входом и выходом, причем
корпус сделан из металла,
устройство контроля и индикации исправности первого и второго полупроводниковых ограничителей напряжения имеет первый и второй входы питания и вход контроля,
первый и второй полупроводниковые ограничители напряжения соединены последовательно и включены между первым проводником сетевого фильтра и вторым проводником сетевого фильтра на входе первого дросселя,
первый и второй полупроводниковые ограничители напряжения включены так, что соединены между собой выводы первого и второго ограничителей напряжения с одноименной полярностью,
к первому и второму проводникам сетевого фильтра на входе первого дросселя подключены соответственно первый и второй входы питания устройства контроля и индикации исправности первого и второго ограничителей напряжения,
к точке соединения первого и второго полупроводниковых ограничителей напряжения подключен вход контроля устройства контроля и индикации исправности первого и второго ограничителей напряжения,
первая обмотка первого дросселя включена на входе сетевого фильтра в первый проводник сетевого фильтра,
вторая обмотка первого дросселя включена на входе сетевого фильтра во второй проводник сетевого фильтра,
первая обмотка второго дросселя подключена последовательно к первой обмотке первого дросселя,
вторая обмотка второго дросселя подключена последовательно ко второй обмотке первого дросселя,
первый конденсатор подключен к первому и второму проводникам сетевого фильтра между первым и вторым дросселями,
второй конденсатор подключен на выходе второго дросселя к первому проводнику сетевого фильтра и к корпусу,
третий конденсатор подключен на выходе второго дросселя ко второму проводнику сетевого фильтра и к корпусу,
выход второго дросселя подключен первым и вторым проводниками сетевого фильтра к выходам сетевого фильтра,
указанный сетевой фильтр по третьему варианту содержит (далее следуют отличительные признаки) третий и четвертый полупроводниковые ограничители напряжения, первое дополнительное устройство контроля и индикации исправности третьего и четвертого полупроводниковых ограничителей напряжения, провод для подключения вилки к корпусу, причем
первое дополнительное устройство контроля и индикации исправности третьего и четвертого ограничителей напряжения имеет первый и второй входы питания и вход контроля,
третий и четвертый полупроводниковые ограничители напряжения соединены последовательно и включены между первым проводником сетевого фильтра и корпусом на входе сетевого фильтра,
третий и четвертый полупроводниковые ограничители напряжения включены так, что соединены между собой выводы третьего и четвертого полупроводниковых ограничителей напряжения с одноименной полярностью,
к первому проводнику сетевого фильтра на входе фильтра и корпусу подключены соответственно первый и второй входы питания первого дополнительного устройства контроля и индикации исправности третьего и четвертого полупроводниковых ограничителей напряжения,
к точке соединения третьего и четвертого полупроводниковых ограничителей напряжения подключен вход контроля первого дополнительного устройства контроля и индикации исправности третьего и четвертого полупроводниковых ограничителей напряжения.

В четвертом варианте указанный сетевой фильтр по третьему варианту содержит (далее следуют отличительные признаки) первую, вторую, третью и четвертую плавкие вставки, которые включены соответственно последовательно с каждым из первого по четвертый полупроводниковых ограничителей напряжения.

На фиг.1 изображен сетевой фильтр для оборудования, питающегося от сети переменного тока с заземленной нейтралью. На фиг.2 изображен вариант выполнения сетевого фильтра с плавкими вставками. Сетевые фильтры, показанные на фиг. 1 и фиг.2, могут применяться при использовании розеток и вилок, которые использовались на территории бывшего СССР. На фиг.3 и фиг.4 изображены варианты выполнения сетевого фильтра, применяемого при использовании розетки и вилки европейского типа.

На чертежах обозначено:
1 - первый проводник, по которому поступает переменное напряжение от сети;
2 - второй проводник, по которому поступает переменное напряжение от сети;
3 - корпус;
4 - первый вход сетевого фильтра;
5 - второй вход сетевого фильтра;
6 - первый проводник сетевого фильтра;
7 - второй проводник сетевого фильтра;
8 - первый выход сетевого фильтра;
9 - второй выход сетевого фильтра;
10 - первый полупроводниковый ограничитель напряжения;
11 - второй полупроводниковый ограничитель напряжения;
12 - устройство контроля и индикации исправности первого и второго полупроводниковых ограничителей напряжения;
13 - первый вход питания устройства контроля и индикации;
14 - второй вход питания устройства контроля и индикации;
15 - вход контроля устройства контроля и индикации;
16 - двухзвенный LC-фильтр;
17 - первое звено LC-фильтра;
18 - второе звено LC-фильтра;
19 - первый конденсатор;
20 - первый дроссель;
21 - вход первого дросселя;
22 - выход первого дросселя;
23 - первая обмотка первого дросселя;
24 - вторая обмотка первого дросселя;
25 - второй дроссель;
26 - вход второго дросселя;
27 - выход второго дросселя;
28 - первая обмотка второго дросселя;
29 - вторая обмотка второго дросселя;
30 - второй конденсатор;
31 - третий конденсатор;
32 - точка соединения первого и второго полупроводниковых ограничителей напряжения;
33 - третий полупроводниковый ограничитель напряжения;
34 - четвертый полупроводниковый ограничитель напряжения;
35 - пятый полупроводниковый ограничитель напряжения;
36 - шестой полупроводниковый ограничитель напряжения;
37 - первое дополнительное устройство контроля и индикации исправности третьего и четвертого полупроводниковых ограничителей напряжения;
38 - второе дополнительное устройство контроля и индикации исправности пятого и шестого полупроводниковых ограничителей напряжения;
39 - первый вход питания первого дополнительного устройства контроля;
40 - второй вход питания первого дополнительного устройства контроля;
41 - вход контроля первого дополнительного устройства контроля;
42 - первый вход питания второго дополнительного устройства контроля;
43 - второй вход питания второго дополнительного устройства контроля;
44 - вход контроля второго дополнительного устройства контроля;
45 - нагрузка;
46 - первый проводник подключения нагрузки;
47 - второй проводник подключения нагрузки;
48 - клемма подключения заземления или защитного провода;
49 - плавкая вставка;
50 - защитный провод;
51 - провод для подключения вилки к корпусу сетевого фильтра.

Предлагаемый сетевой фильтр предназначен для питания аппаратуры от двухфазной сети 220 В, хотя величина напряжения может быть и другой. Важно, что первый проводник (фиг. 1), по которому поступает сетевое напряжение, может являться фазным проводом (L-проводником в соответствии с международным обозначением) или нейтралью (N-проводником в соответствии с международным обозначением) в зависимости от того, как включена вилка шнура сетевого фильтра в розетку, на которой не обозначена функция клемм и на которой нет приспособления для однозначного включения вилки в розетку.. Те же соображения относятся ко второму проводнику 2, по которому поступает переменное напряжение от сети.

Сетевой фильтр имеет металлический корпус 3, который заземлен с помощью клеммы 48. К клемме 48 может быть также подключен защитный провод (ЕР-проводник в соответствии с международным обозначением), который заземляется на распределительном щитке или трансформаторе, откуда поступает переменное напряжение сети.

Сетевой фильтр имеет первый 4 и второй 5 входы сетевого фильтра, которые обычно подключены к вилке шнура сетевого фильтра (не показана). К первому 4 и второму 5 входам сетевого фильтра подключены (соответственно) первый 6 и второй 7 проводники сетевого фильтра, которые, пройдя через фильтр, подключаются к первому 8 и второму 9 (соответственно) выходам сетевого фильтра, представляющим собой обычно клеммы выходной розетки сетевого фильтра.

Сетевой фильтр содержит двухзвенный LC-фильтр 16, в который входит первое звено 17 LC-фильтра и второе звено 18 LC-фильтра. Первое звено LC-фильтра содержит первый конденсатор 19 и первый дроссель 20. У первого дросселя 20 обозначены вход 21, выход 22, первая обмотка 23, вторая обмотка 24. Первая обмотка 23 включена в первый проводник 6 сетевого фильтра. Вторая обмотка 24 первого дросселя включена во второй проводник 7 сетевого фильтра. Конденсатор 19 включен на выходе 22 первого дросселя между первым проводником 6 сетевого фильтра и вторым проводником 7 сетевого фильтра.

Второе звено 18 LC-фильтра 16 состоит из второго дросселя 25 и второго 30 и третьего 31 конденсаторов. На выходе 22 первого дросселя 20 первая обмотка 28 второго дросселя 25 включена в первый проводник 6 сетевого фильтра, а вторая обмотка 29 второго дросселя 25 включена во второй проводник 7 сетевого фильтра. На выходе 27 второго дросселя 25 первая 28 и вторая 29 обмотки второго дросселя подключены, соответственно, к выходам 8 и 9 сетевого фильтра. Выходы 8 и 9 сетевого фильтра подсоединяются с помощью проводников 46 и 47 к нагрузке 45. Здесь также не определены функции проводников 8, 9, 46, 47, то есть они могут быть L-проводниками или N-проводниками.

Второй конденсатор 30 второго звена 18 LC-фильтра включен между первым проводником 6 сетевого фильтра на выходе 27 второго дросселя 25 и корпусом 3 сетевого фильтра. Третий конденсатор 31 второго звена 18 LC-фильтра включен между вторым проводником 7 сетевого фильтра на выходе 27 второго дросселя 25 и корпусом 3 сетевого фильтра.

Первый 10 и второй 11 полупроводниковые ограничители напряжения включены последовательно между первым 6 и вторым 7 проводниками сетевого фильтра на входе 21 первого дросселя 20. Полупроводниковые ограничители напряжения 10 и 11 включены встречно, то есть их выводы с одноименной полярностью объединены.

Устройство 12 контроля и индикации исправности первого 10 и второго 11 полупроводниковых ограничителей напряжения подключено на входе 21 первого дросселя 20 следующим образом: первый вход питания 13 устройства контроля и индикации 12 подключен к первому проводнику 6 сетевого фильтра, второй вход питания 14 устройства контроля и индикации 12 подключен ко второму проводнику 7 сетевого фильтра, а вход контроля 15 подключен к точке 32 соединения первого 10 и второго 11 полупроводниковых ограничителей напряжения.

Третий 33 и четвертый 34 полупроводниковые ограничители напряжения включены последовательно между первым 6 проводником сетевого фильтра на входе 21 первого дросселя 20 и корпусом 3. Полупроводниковые ограничители напряжения 33 и 34 включены встречно, то есть их выводы с одноименной полярностью объединены.

Первое дополнительное устройство 37 контроля и индикации исправности третьего 33 и четвертого 34 полупроводниковых ограничителей напряжения подключено на входе 21 первого дросселя 20 следующим образом: второй вход питания 40 первого дополнительного устройства контроля и индикации 37 подключен к первому проводнику 6 сетевого фильтра, первый вход питания 39 устройства контроля и индикации 37 подключен к корпусу 3 сетевого фильтра, а вход контроля 41 подключен к точке соединения между собой третьего 33 и четвертого 34 полупроводниковых ограничителей напряжения.

Пятый 35 и шестой 36 полупроводниковые ограничители напряжения включены последовательно между вторым 7 проводником сетевого фильтра на входе 21 первого дросселя 20 и корпусом 3. Полупроводниковые ограничители напряжения 35 и 36 включены встречно, то есть их выводы с одноименной полярностью объединены.

Второе дополнительное устройство 38 контроля и индикации исправности пятого 35 и шестого 36 полупроводниковых ограничителей напряжения подключено на входе 21 первого дросселя 20 следующим образом: первый вход питания 42 устройства контроля и индикации 38 подключен ко второму проводнику 7 сетевого фильтра, второй вход питания 43 второго дополнительного устройства контроля и индикации 38 подключен к корпусу 3 сетевого фильтра, а вход контроля 44 подключен к точке соединения между собой пятого 35 и шестого 36 полупроводниковых ограничителей напряжения.

Обмотки 23 и 24 первого дросселя 22 намотаны встречно, чтобы препятствовать прохождению помехи, распространяющейся по цепи: первый проводник 6; конденсатор 19 и нагрузка 45; второй проводник 7. Обмотки 28 и 29 второго дросселя 25 намотаны согласованно, чтобы препятствовать распространению помехи, распространяющейся по цепи: первый 6 и второй 7 проводники; паразитные емкости (между проводниками 6 и 7 и корпусом 3) и конденсаторы 30, 31; корпус 3 сетевого фильтра.

Устройство полупроводниковых ограничителей напряжения и устройств контроля и индикации исправности полупроводниковых ограничителей напряжения подробно описаны в статье, в которой опубликован прототип и данные которой приведены в начале настоящего описания.

На фиг. 2 показан вариант выполнения сетевого фильтра, в котором последовательно с каждым полупроводниковым ограничителем напряжения 10, 11, 33, 34, 35, 36 включены плавкие вставки 49.

На фиг.3 изображен сетевой фильтр, который имеет сетевую вилку европейского типа, которая включается в сетевую розетку европейского типа. Это значит, что клеммы розетки и вилки имеют однозначно определенные функции. Например, первый проводник 1, по которому поступает переменное напряжение от сети, является L-проводником, то есть проводником, который подсоединен к фазе. Второй проводник 2, по которому поступает переменное напряжение от сети, является N-проводником, то есть, он подсоединен к нейтрали. К розетке подключен третий проводник (ЕР-проводник, так называемый защитный провод), который идет на распределительный щиток или трансформатор и там заземлен. Соответственные проводники и клеммы имеются на розетке, причем конструкция розетки и вилки обеспечивает подключение соостветственно L-проводника 1 розетки к первому входу 4 сетевого фильтра (L-проводнику вилки), N-проводника 2 розетки ко второму входу 5 сетевого фильтра (N-проводнику вилки) и защитного провода 50 розетки (ЕР-проводника) к проводу 51 вилки для подключения к корпусу 3 сетевого фильтра.

При использовании розетки и вилки европейского типа высоковольтная помеха не может возникнуть между вторым проводником 2, по которому поступает переменное напряжение от сети (вторым входом 5 сетевого фильтра), и корпусом 3 сетевого фильтра. Поэтому не нужны пятый и шестой полупроводниковые ограничители 35 и 36 (с соответствующими плавкими вставками 49) и второе дополнительное устройство 38 контроля и индикации исправности пятого и шестого полупроводниковых ограничителей напряжения. Имеется провод 51 для подключения вилки к корпусу 3 (металлическому). В остальном устройство сетевого фильтра на фиг. 3 (фиг.4) аналогично устройству сетевого фильтра на фиг.1 (фиг. 2). На выходе сетевого фильтра также может быть установлена розетка европейского типа, и нагрузка 45 может подключаться в этом случае с помощью вилки европейского типа.

Предложенный сетевой фильтр работает следующим образом.

В отсутствии помех сетевой фильтр по настоящему изобретению обычным образом обеспечивает питание на нагрузке 45 (за исключением некоторых потерь энергии в дросселях 20 и 25, а также потерь энергии на работу устройств (12, 37 и 38) контроля и индикации исправности полупроводниковых ограничителей напряжения - несколько миллиампер на устройство).

При появлении напряжения помехи сравнительно небольшой величины с частотами в мегагерцевом диапазоне между проводниками 1 и 2 произойдет ее обычное подавление первым звеном 17 LC-фильтра 16. При появлении аналогичного по параметрам напряжения помехи между проводами 1 и 2, воспринимаемыми как единый проводник, и корпусом сетевого фильтра, то есть землей, произойдет ее подавление вторым звеном 18 LC-фильтра 16.

При появлении высоковольтных (значительно превышающих амплитуду напряжения питания) импульсов помехи между проводниками 1 и 2 произойдет кратковременный пробой одного из полупроводниковых ограничителей напряжения 10 или 11, при этом через ограничители напряжения от проводника 6 к проводнику 7 (или наоборот) пройдет большой ток. Если на проводнике 6 будет положительное высоковольтное напряжение, то пробой будет происходить на полупроводниковом ограничителе напряжения 11, в противном случае - на полупроводниковом ограничителе напряжения 10. На нагрузку 45 уже эта помеха влиять не будет. После окончания импульса помехи ограничитель напряжения (10 или 11) вернется в исходное состояние, и нормальное сетевое напряжение будет поступать на нагрузку 45.

Если первый проводник 1 является проводником типа L, а второй проводник 2 является проводником типа N, то возможно появление высоковольтных импульсов помехи между проводником 1 и корпусом 3 сетевого фильтра (то есть землей). При этом один из полупроводниковых ограничителей напряжения 33, 34 будет испытывать пробой и не пропустит помеху на нагрузку 45. Если второй проводник 2 является проводником типа L, а первый проводник 1 является проводником типа N, то возможно появление высоковольтных импульсов помехи между проводником 2 и корпусом 3 сетевого фильтра (то есть землей). При этом один из полупроводниковых ограничителей напряжения 35, 36 будет испытывать пробой и не пропустит помеху на нагрузку 45.

Варианты выполнения сетевых фильтров, показанные на фиг.3 и фиг.4, работают так же, как сетевые фильтры, изображенные на фиг.1 и фиг.2, за исключением того, что не может появиться высоковольтный импульс между вторым проводником 7 сетевого фильтра и корпусом 3.

Полупроводниковые ограничители напряжения могут выходить из строя, когда мощность импульса помехи превышает мощность, на которую рассчитан полупроводниковый ограничитель напряжения. При этом напряжение питания через сетевой фильтр (при вышедших из строя ограничителях напряжения) будет поступать на нагрузку нормально до тех пор, пока очередной высоковольтный импульс не выведет из строя сетевой фильтр или нагрузку. Поэтому необходимо следить за исправностью полупроводниковых ограничителей напряжения. Эту функцию выполняют устройства 12, 37 и 38 для контроля и индикации исправности полупроводниковых ограничителей напряжения 10, 11, 33, 34, 35, 36. Устройства контроля и индикации 12, 37, 38 могут быть выполнены разными способами (см., например, Свидетельство РФ 5297 на полезную модель "Устройство для защиты радиоэлектронного прибора от кратковременных перенапряжений в сети переменного тока"). Сигнал о неисправности полупроводникового ограничителя напряжения подается различными способами. Это может быть световой сигнал светодиода, тогда оператору или обслуживающему персоналу необходимо в заданные моменты времени проверять состояние сигнальных устройств. Сигналы могут также быть звуковыми. Сигналы могут также выводиться на световые табло или на экраны компьютеров обслуживающего персонала. Сигналы о неисправности полупроводниковых ограничителей напряжения могут поступать на специальные устройства для отключения сетевого напряжения питания от нагрузки в случае выхода из строя ограничителей напряжения. В настоящем описании этот случай не описан и на чертежах не показан.

Так как высоковольтные импульсы помехи ликвидируются до входа 21 первого дросселя LC-фильтра 16, то могут быть использованы дроссели 20 и 25 и конденсаторы 19, 30 и 31, рассчитанные на работу при обычных, а не высоковольтных напряжениях, что значительно уменьшает габариты сетевого фильтра и его стоимость.

Предлагаемое изобретение значительно более эффективно защищает радиоэлектронную аппаратуру от разного вида помех, которые доставляют все больше неприятностей пользователям аппаратуры, так как в связи с постоянным ростом количества работающего электротехнического и электронного оборудования и ростом его мощности непрерывно возрастает количество, напряжение и мощность помех, проникающих по сетям питания в аппаратуру и уничтожающих ее.

Предлагаемый сетевой фильтр может быть сделан из обычных материалов и деталей и по обычной технологии. Поэтому изобретение является применимым.

Формула изобретения

1. Сетевой фильтр для оборудования, питающегося от сети переменного тока с заземленной нейтралью, содержащий корпус, первый и второй входы сетевого фильтра, первый и второй проводники сетевого фильтра, первый и второй выходы сетевого фильтра, первый и второй полупроводниковые ограничители напряжения, устройство контроля и индикации исправности первого и второго полупроводниковых ограничителей напряжения, двухзвенный LC-фильтр, имеющий первое звено с первым конденсатором и первым дросселем со входом и выходом и встречно включенными обмотками и второе звено со вторым и третьим конденсаторами и вторым дросселем с согласованно включенными обмотками, входом и выходом, причем корпус сделан из металла и заземлен, устройство контроля и индикации исправности первого и второго полупроводниковых ограничителей напряжения имеет первый и второй входы питания и вход контроля, первый и второй полупроводниковые ограничители напряжения соединены последовательно и включены между первым проводником сетевого фильтра и вторым проводником сетевого фильтра на входе первого дросселя, первый и второй полупроводниковые ограничители напряжения включены так, что соединены между собой выводы первого и второго ограничителей напряжения с одноименной полярностью, к первому и второму проводникам сетевого фильтра на входе первого дросселя подключены соответственно первый и второй входы питания устройства контроля и индикации исправности первого и второго ограничителей напряжения, к точке соединения первого и второго полупроводниковых ограничителей напряжения подключен вход контроля устройства контроля и индикации исправности первого и второго ограничителей напряжения, первая обмотка первого дросселя включена на входе сетевого фильтра в первый проводник сетевого фильтра, вторая обмотка первого дросселя включена на входе сетевого фильтра во второй проводник сетевого фильтра, первая обмотка второго дросселя подключена последовательно к первой обмотке первого дросселя, вторая обмотка второго дросселя подключена последовательно ко второй обмотке первого дросселя, первый конденсатор подключен к первому и второму проводникам сетевого фильтра между первым и вторым дросселями, второй конденсатор подключен на выходе второго дросселя к первому проводнику сетевого фильтра и к корпусу, третий конденсатор подключен на выходе второго дросселя ко второму проводнику сетевого фильтра и к корпусу, выход второго дросселя подключен первым и вторым проводниками сетевого фильтра к выходам сетевого фильтра, отличающийся тем, что он содержит третий, четвертый, пятый и шестой полупроводниковые ограничители напряжения, первое дополнительное устройство контроля и индикации исправности третьего и четвертого полупроводниковых ограничителей напряжения, второе дополнительное устройство контроля и индикации исправности пятого и шестого полупроводниковых ограничителей напряжения, причем первое дополнительное устройство контроля и индикации исправности третьего и четвертого ограничителей напряжения имеет первый и второй входы питания и вход контроля, второе дополнительное устройство контроля и индикации исправности пятого и шестого ограничителей напряжения имеет первый и второй входы питания и вход контроля, третий и четвертый полупроводниковые ограничители напряжения соединены последовательно и включены между первым проводником сетевого фильтра и корпусом на входе сетевого фильтра, третий и четвертый полупроводниковые ограничители напряжения включены так, что соединены между собой выводы третьего и четвертого полупроводниковых ограничителей напряжения с одноименной полярностью, к первому проводнику сетевого фильтра на входе фильтра и корпусу подключены соответственно первый и второй входы питания первого дополнительного устройства контроля и индикации исправности третьего и четвертого полупроводниковых ограничителей напряжения, к точке соединения третьего и четвертого полупроводниковых ограничителей напряжения подключен вход контроля первого дополнительного устройства контроля и индикации исправности третьего и четвертого полупроводниковых ограничителей напряжения, пятый и шестой полупроводниковые ограничители напряжения соединены последовательно и включены между вторым проводником сетевого фильтра на входе сетевого фильтра и корпусом, пятый и шестой полупроводниковые ограничители напряжения включены так, что соединены между собой выводы пятого и шестого полупроводниковых ограничителей напряжения с одноименной полярностью, ко второму проводнику сетевого фильтра на входе фильтра и корпусу подключены соответственно первый и второй входы питания второго дополнительного устройства контроля и индикации исправности пятого и шестого полупроводниковых ограничителей напряжения, к точке соединения пятого и шестого полупроводниковых ограничителей напряжения подключен вход контроля второго дополнительного устройства контроля и индикации исправности пятого и шестого полупроводниковых ограничителей напряжения.

2. Сетевой фильтр по п.1, отличающийся тем, что он содержит первую, вторую, третью, четвертую, пятую и шестую плавкие вставки, которые включены соответственно последовательно с каждым из первого по шестой полупроводниковых ограничителей напряжения.

3. Сетевой фильтр для оборудования, питающегося от сети переменного тока с заземленной нейтралью, содержащий корпус, первый и второй входы сетевого фильтра, первый и второй проводники сетевого фильтра, первый и второй выходы сетевого фильтра, первый и второй полупроводниковые ограничители напряжения, устройство контроля и индикации исправности первого и второго полупроводниковых ограничителей напряжения, двухзвенный LC-фильтр, имеющий первое звено с первым конденсатором и первым дросселем со входом и выходом и встречно включенными обмотками и второе звено со вторым и третьим конденсаторами и вторым дросселем с согласованно включенными обмотками, входом и выходом, причем корпус сделан из металла, устройство контроля и индикации исправности первого и второго полупроводниковых ограничителей напряжения имеет первый и второй входы питания и вход контроля, первый и второй полупроводниковые ограничители напряжения соединены последовательно и включены между первым проводником сетевого фильтра и вторым проводником сетевого фильтра на входе первого дросселя, первый и второй полупроводниковые ограничители напряжения включены так, что соединены между собой выводы первого и второго ограничителей напряжения с одноименной полярностью, к первому и второму проводникам сетевого фильтра на входе первого дросселя подключены соответственно первый и второй входы питания устройства контроля и индикации исправности первого и второго ограничителей напряжения к точке соединения первого и второго полупроводниковых ограничителей напряжения подключен вход контроля устройства контроля и индикации исправности первого и второго ограничителей напряжения, первая обмотка первого дросселя включена на входе сетевого фильтра в первый проводник сетевого фильтра, вторая обмотка первого дросселя включена на входе сетевого фильтра во второй проводник сетевого фильтра, первая обмотка второго дросселя подключена последовательно к первой обмотке первого дросселя, вторая обмотка второго дросселя подключена последовательно ко второй обмотке первого дросселя, первый конденсатор подключен к первому и второму проводникам сетевого фильтра между первым и вторым дросселями, второй конденсатор подключен на выходе второго дросселя к первому проводнику сетевого фильтра и к корпусу, третий конденсатор подключен на выходе второго дросселя ко второму проводнику сетевого фильтра и к корпусу, выход второго дросселя подключен первым и вторым проводниками сетевого фильтра к выходам сетевого фильтра, отличающийся тем, что он содержит третий и четвертый полупроводниковые ограничители напряжения, первое дополнительное устройство контроля и индикации исправности третьего и четвертого полупроводниковых ограничителей напряжения, провод для подключения вилки к корпусу, причем первое дополнительное устройство контроля и индикации исправности третьего и четвертого ограничителей напряжения имеет первый и второй входы питания и вход контроля, третий и четвертый полупроводниковые ограничители напряжения соединены последовательно и включены между первым проводником сетевого фильтра и корпусом на входе сетевого фильтра, третий и четвертый полупроводниковые ограничители напряжения включены так, что соединены между собой выводы третьего и четвертого полупроводниковых ограничителей напряжения с одноименной полярностью, к первому проводнику сетевого фильтра на входе фильтра и корпусу подключены соответственно первый и второй входы питания первого дополнительного устройства контроля и индикации исправности третьего и четвертого полупроводниковых ограничителей напряжения, к точке соединения третьего и четвертого полупроводниковых ограничителей напряжения подключен вход контроля первого дополнительного устройства контроля и индикации исправности третьего и четвертого полупроводниковых ограничителей напряжения.

4. Сетевой фильтр по п. 3, отличающийся тем, что он содержит первую, вторую, третью и четвертую плавкие вставки, которые включены соответственно последовательно с каждым из первого по четвертый полупроводниковых ограничителей напряжения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4