Фильтры ЭМП ТЕКО для промышленного применения

Опубликовано в номере:
PDF версия
Применение фильтров электромагнитных помех является одним из основных способов защиты от кондуктивных помех, вследствие чего они используются в цепях электропитания практически всех типов оборудования. В статье пойдет речь о фильтрах ТЕКО для промышленного применения.

Электромагнитные помехи (ЭМП) возникают в результате работы устройств, предназначенных для генерации или преобразования электроэнергии, таких как электродвигатели, генераторы, преобразователи (например, инверторы), газоразрядные лампы, реле. Помимо технических средств, помехи также могут создаваться и атмосферными явлениями — грозовыми разрядами.

При разработке технических решений по защите оборудования ЭМП подразделяют на два типа: противофазные и синфазные.

Противофазные помехи возникают между прямыми и обратными проводами электрических цепей. Токи противофазных помех имеют то же направление, что и токи полезного сигнала. В симметричных электрических контурах (незаземленные цепи или цепи, у которых заземлена средняя точка) противофазные помехи проявляются как симметричные напряжения (либо «помехи дифференциального типа» — differential mode interference), а в несимметричных электрических контурах (односторонне заземленные контуры) — как несимметричные напряжения.

Напряжения противофазных помех возникают чаще всего из-за наличия магнитной связи и преобразования синфазных помех в противофазные. Они суммируются с полезным сигналом и вызывают сбои, погрешности измерений и т. д. Так, напряжение противофазной помехи вызывает в электрических контурах ток, который создает на полных сопротивлениях передатчика и приемника падения напряжения.

Синфазные помехи обусловлены источниками мешающих напряжений, которые появляются между проводниками и землей, обладающей нулевым потенциалом, например, в форме кратковременного повышения потенциала земли.

Синфазные напряжения, возникающие в симметричных электрических контурах, называются несимметричными напряжениями («помеха общего типа» — common mode interference). Несимметричные напряжения прямых и обратных проводов отличаются на величину полезного сигнала.

Высокие синфазные напряжения могут привести к пробою между проводниками и корпусом прибора (или массой), что может привести к серьезным последствиям.

Однако при различных сопротивлениях синфазное напряжение вызывает в прямых и обратных проводах различные по значению токи, которые создают на них падения напряжения. Прямой и обратный провода приобретают различные напряжения относительно земли, и происходит преобразование синфазной помехи в противофазную.

В силовых цепях преобладает несимметричная нагрузка, однако источники высокочастотных помех, например, преобразователи на IGBT-транзисторах, могут генерировать несимметричные (синфазные) помехи.

Фильтры ЭМП ТЕКО позволяют ослаблять как симметричные, так и несимметричные помехи на существенном уровне. Устройства обычно представляют собой фильтры нижних частот (ФНЧ), характеризующиеся частотой среза. Фильтры могут устанавливаться как непосредственно сразу за источником помех, так и перед приемником.

Основными параметрами фильтров ТЕКО являются:

  • число проводов сети (обычно 2 или 4);
  • номинальное напряжение: переменное (250/440 В или другое), постоянное (до 1200 В);
  • номинальный ток, А;
  • частотный диапазон подавления помех, Гц;
  • величина вносимого затухания, дБ;
  • тип помех, подавляемых фильтром: синфазные/противофазные.

 Конструкция и устройство фильтров может отличаться в зависимости от указанных параметров. Например, для подавления симметричных помех применяется du/dt-фильтр НЧ, состоящий из цепочек катушек индуктивности и конденсаторов, а также специальных помехоподавляющих Х–конденсаторов, которые включаются между проводниками линии и «замыкают» контур для ВЧ-помех через себя.

Благодаря большому числу доступных параметров перечень областей применения фильтров ТЕКО включает в себя:

  • источники бесперебойного питания;
  • электродвигатели и приводы;
  • генераторы и преобразователи;
  • медицинское оборудование;
  • производство;
  • экранированные и безэховые камеры;
  • системы защиты информации;
  • системы хранения данных.

 

Типовые модели фильтров ЭМП ТЕКО

ТЕКО ФП‑4100

Фильтр ТЕКО ФП‑4100 предназначен для защиты от ЭМП в трехфазной сети электропитания с максимальным линейным напряжением до 440 В и током до 600 А.

Внешний вид фильтра ТЕКО ФП­4100

Рис. 1. Внешний вид фильтра ТЕКО ФП­4100

Внешний вид фильтра ТЕКО ФП‑4100 показан на рис. 1, а его основные технические характеристики сведены в таблице.

Таблица. Технические характеристики фильтров ТЕКО

 

ФП­4100­50 (50 А)

ФП­5300­100 (100 А)

ФП­2­250/32 (32 А)

Номинальное напряжение (линейное)

440 В, трехфазное

1200 В, постоянное

250 В

Номинальный ток

до 600 А

до 1500 А

до 1000 А

Количество проводов

4 (3L, N)

2

2 (L, N)

Частотный диапазон подавления помех

150 кГц … 30 МГц

10 кГц … 30 МГц

10 кГц … 40 ГГц

Вносимое затухание

до 85 дБ

до 100 дБ

не менее 100 дБ

Габаритные размеры Д×Ш×В, мм

180×152×66

201×96×81

760×165×200

На рис. 2 приведены принципиальные электрические схемы фильтров ФП‑4100 с номинальным током до 150 А (а), с номинальным током 200 А (б) и с номинальным током свыше 200 А (в).

Принципиальные электрические схемы фильтров ФП­4100

Рис. 2. Принципиальные электрические схемы фильтров ФП­4100:
а) с номинальным током до 150 А;
б) с номинальным током 200 А;
в) с номинальным током свыше 200 А

На рис. 3 показана зависимость величины вносимого затухания от частоты: пунктирная линия — подавление противофазной помехи, сплошная — синфазной помехи.

Зависимость величины вносимого затухания от частоты для фильтров ТЕКО ФП­4100

Рис. 3. Зависимость величины вносимого затухания от частоты для фильтров ТЕКО ФП­4100 (пунктирной линией показано подавление противофазной помехи, сплошной — синфазной помехи)

ТЕКО ФП‑5300

Фильтр ТЕКО ФП‑5300 рассчитан на работу в цепях постоянного тока с напряжением до 1200 В и током до 1500 А. Может применяться для подавления ЭМП на входе мощных инверторов энергии солнечных батарей, а также любого другого оборудования постоянного тока.

Внешний вид фильтров ТЕКО ФП­5300

Рис. 4. Внешний вид фильтров ТЕКО ФП­5300

Внешний вид фильтров ТЕКО ФП‑5300 показан на рис. 4, а основные технические характеристики сведены в таблице.

Принципиальная электрическая схема фильтра ФП­5300

Рис. 5. Принципиальная электрическая схема фильтра ФП­5300

Принципиальная электрическая схема фильтра ФП‑5300 приведена на рис. 5, а на рис. 6 — зависимость величины вносимого затухания от частоты (СП — синфазная помеха, ПП — противофазная помеха).

Зависимость величины вносимого затухания от частоты для фильтров ТЕКО ФП­5300

Рис. 6. Зависимость величины вносимого затухания от частоты для фильтров ТЕКО ФП­5300 (СП — синфазная помеха, ПП — противофазная помеха)

ТЕКО ФП‑2–250

ТЕКО ФП‑2–250 — типовая модель фильтра ЭМП для экранированных помещений. Специальная конструкция корпуса (рис. 7) обеспечивает герметичный ввод проводов через экран и удобный монтаж. Фильтр гарантирует ослабление помех в частотном диапазоне 10 кГц … 40 ГГц на уровне не ниже 100 дБ, что соответствует требованиям I класса экранирования по ГОСТ Р 50414–92. Основные технические характеристики ТЕКО ФП‑2–250 сведены в таблице. На рис. 8 приведена зависимость величины вносимого затухания от частоты.

 Внешний вид фильтра ТЕКО ФП­2­250

Рис. 7. Внешний вид фильтра ТЕКО ФП­2­250

Зависимость величины вносимого затухания от частоты для фильтра ТЕКО ФП­2­250

Рис. 8. Зависимость величины вносимого затухания от частоты для фильтра ТЕКО ФП­2­250

Рассмотренные в статье типовые модели фильтров ЭМП ТЕКО соответствуют современным требованиям, предъявляемым к приборам данной категории, и рекомендуются к применению в аппаратуре промышленного применения.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *