Промышленные образцы фильтров для обеспечения электромагнитной совместимости статических преобразователей электроэнергии

July 26, 2013 by admin Комментировать »

А теперь — о промышленных образцах фильтров, которых, как мы уже говорили, выпускается огромное количество. Различаются они как электрическими характеристиками, так и конструктивным исполнением, поэтому в рамках нашей книги едва ли удастся рассказать о всем многообразии представленных типономиналов, порой весьма и весьма экзотических. Мы обратимся к наиболее характерным образцам.

Достаточно большую номенклатуру фильтров подавления электромагнитных помех выпускает фирма «Epcos» [39]. Эти фильтры можно применять в составе статических преобразователей с номинальными мощностями от единиц киловатт до десятков киловатт, поскольку диапазон номинальных токов разных исполнений фильтров составляет от 4 до 50A. На рис. 2.4.10 показан внешний видфильтра B84143-A25-R105, рассчитанного на эксплуатацию в составе статических преобразователей, питаемых оттрехфазной сети переменного тока 380 В 50 Гц. Номинальный фазный ток фильтра составляет 25 А. Конструктивно все элементы электрической схемы фильтра размещены в металлическом экранирующем корпусе. С противоположных сторон корпуса закреплены терминальные контактные зажимы «под винт». Для справки, данный фильтр был применен автором в составе серийного статического преобразователя на мощность 12 кВт и показал себя с лучшей стороны, надежно подавляя электромагнитные помехи.

Рис. 2.4.10. Внешний вид фильтра B84143-A25-R105

На рис. 2.4.11 показана электрическая схема фильтра. К сожалению, производитель не счел нужным указать на ней номиналы входящих элементов (как это иногда делают другие производители модульных фильтров), поэтому можно сказать лишь то, что данная схема представляет собой П-образный тип LC-фильтра. Конденсаторы, стоящие слева от индуктивного элемента (они включены по схеме

«звезда»), предназначены для подавления симметричных помех, а стоящие справа — для несимметричных. На контакты, обозначенные как LINE, подается сетевое напряжение, а нагрузка (преобразователь) подключается к контактам LOAD.

На рис. 2.4.12 приведена частотная характеристика описываемого фильтра, измеренная для случаев подавления симметричных и асимметричных помех. Из нее видно, что s случае применения данного фильтра удается достичь подавления электромагнитных помех в среднем на 20 дБ в диапазоне 10… 100 кГц (обычно в этом диапазоне лежат частоты основной гармоники, генерируемой высокочастотными инверторами), а максимальный уровень подавления лежит на частоте 200-300 кГц, составляя 80 дБ. Интересно также отметить: в диапазоне

1..                     .100 МГц наблюдается равномерное спадание частотной характеристики, связанное с влиянием паразитных конструктивных индуктивностей и емкостей (индуктивности монтажа, межобмоточные дроссельные емкости и т. д.).

Рис. 2.4.12. Частотная характеристика фильтра B84143-A25-R105

Нельзя не упомянуть еще одного производителя, специализирующегося на выпуске фильтров подавления электромагнитных помех — швейцарскую фирму «Schaffner» [40]. Номенклатура ее изделий столь широка, что мы не сможем остановиться на каждом наименовании, а для примера упомянем серию типа FN612. Фильтры этой серии предназначены для работы в диапазоне номинальных токов до 100 А и могут эксплуатироваться как в цепях постоянного тока, так и переменного с частотой основной гармоники напряжения до 400 Гц.

На рис. 2.4.13 показан внешний вид фильтра типономинала FN-612-3 с номинальным током 3 А. Как и в предыдущем случае, конструктивно фильтр представляет собой металлическую коробку, внутри которой расположены элементы электрической схемы. Фирма предлагает несколько исполнений терминальных выводов подключения: «под винт», «под пайку» и «под гайку».

Внутренняя электрическая схема фильтра приведена на рис. 2.4.14. Производитель указывает следующие номиналы элементов, входящих в схему: R — 1 МОм, Сх — 0,1 мкФ, С — 2200 пФ, L — 2 мГн.

Рис. 2.4.14. Электрическая схема фильтра FN612-3

Частотная характеристика фильтра показана на рис. 2.4.15. Измерение частотной характеристики проводилось производителем в следующих условиях: кривая А — подавление симметричной помехи при нагружении входа и выхода сопротивлением 50 Ом, кривая В — подавление несимметричной помехи при нагружении входа и выхода сопротивлением 50 Ом, кривая С — подавление симметричной помехи при нагружении входа сопротивлением 0,1 Ом и выхода сопротивлением 50 Ом, кривая D — подавление несимметричной помехи при нагружении входа сопротивлением 0,1 Ом и выхода сопротивлением 50 Ом.

Достаточно большой класс используемых компонентов подавления электромагнитных помех составляют так называемые проходные фильтры, построенные по типовым Си П-схемам. Применение этих фильтров целесообразно в тех случаях, когда есть необходимость жесткого подавления ЭМП в диапазонах от 10 МГц и выше. К примеру, внешний вид фильтра типа FN7560-10-M3 с номинальным током 10 А, выпускаемого той же фирмой <<Schaffnen>, показан на рис. 2.4.16, д), а его электрическая схема — на рис. 2.4.16, б). Как видно из этого рисунка, проходной фильтр представляет собой цилиндрический корпус, в торцах которого встроены терминальные выводы, один из которых подключается к источнику, а другой — к нагрузке. Электрический контакт с «землей» обеспечивается гайкой, с помощью которой фильтр крепится к корпусу преобразователя.

Рис. 2.4.16. Проходной фильтр типа FN7560-10-M3

Наверняка у читателей сейчас возник вопрос: «А почему нельзя обойтись обычным конденсатором, подключив его к токоведущему проводнику и к корпусу?» Теоретически, конечно, это сделать можно, и зачастую такие решения встречаются в реальных приборах. Однако, поскольку на столь высоких частотах ЭМП начинают в значительной степени проявляться разнообразные паразитные параметры простых конденсаторов (паразитная индуктивность выводов и т. д.), эффективность такого способа подавления помех окажется невысокой и даже может вовсе отсутствовать. Поэтому и пришлось разработать такие конструкции фильтров, которые позволяют обеспечить непрерывность экранировки корпусов, свести к минимуму влияние паразитных параметров, выполнить удобное подключение источников и нагрузок.

Частотная характеристика фильтра FN7560-10-M3 показана на рис. 2.4.17. Из нее видно, что фильтр эффективно работает даже на частотах подавления порядка 1 ГГц.

В случаях, когда эффективность подавления ЭМП в области низких частот работы проходных фильтров необходимо повысить, применяют комбинированные схемы П-типа. На рис. 2.4.18 показаны

Рис. 2.4.16. Проходной фильтр типа FN7560-10-M3

Рис. 2.4.17. Частотная характеристика фильтра FN7560-10-M3

Рис. 2.4.18. Проходной фильтр типа FN7661-16-M4

внешний вид (рис. 2.4.18, а) и электрическая схема (рис. 2.4.18, б) фильтра типа FN7661-16-M4.

Из частотной характеристики данного фильтра (рис. 2.4.19) видно, что его эффективная работа обеспечивается начиная с частоты 1 МГц.

К сожалению, и здесь приходится в очередной раз констатировать факт, что отечественная промышленность значительно отстает от об-

Рис. 2.4.19. Частотная характеристика фильтра FN766l-16-M4

щемировых фирм в производстве фильтров подавления радиопомех. Когда автору этой книги была поставлена задача заменить в своих разработках импортные фильтры радиопомех на их отечественные аналоги, ему не удалось подобрать готовые варианты, и пришлось разрабатывать фильтры самостоятельно, на основе дискретных элементов. Тем не менее, все-таки кое-что из отечественной серийной комплектации подобрать удалось. В качестве примера отечественных проходных фильтров имеет смысл упомянуть продукцию ОАО «Гириконд» (г.Санкт-Петербург) [41]. Фирма выпускает следующую номенклатуру проходных фильтров С-типа, приведенную в табл. 2.4.2. Рабочие токи данных фильтров не превышают 25 А.

Таблица 2.4.2. Номенклатура проходньгх фильтров ОАО «Гириконд»

Тип фильтра

Диапазон частот помехоподавления

Номинальное напряжение, В

Номинальная емI кость, мкФ j

Б23Б-1М, Б23Б-2М

10 кГц…Ю ГГц

50, 250, 500

68 пФ…6,8 мкФ

Б24

700 кГц…Ю ГГц j

100, 250

43 пФ…0,01 мкФ

Б25-1, Б25-2, Б25-3 j

1 кГц…Ю ГГц

50, 80, 160, 250, 500

68пФ…10мкФ ||

Б25-4

25 кГц…Ю ГГц

50, 80, 100, 250

470 пФ…0,33 мкФ j

Для примера на рис. 2.4.20 показан внешний вид фильтров типа Б23Б с внутненней электрической схемой, а на рис. 2.4.21 — зависимость степени подавления помех от частоты. График, представленный на рис. 2.4.21, составлен для девяти типоисполнений фильтров, различающихся значением емкости.

Источник: Семенов Б. Ю. Силовая электроника: профессиональные решения. — М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2011. — 416 c.: ил.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты