Высокочастотные помехи в электросети что это

Гигиена электропитания: выбираем сетевые фильтры и стабилизаторы

Причины, по которым старое доброе электричество в домашней розетке выходит за пределы допустимых отклонений, бывают разные. Порой это временные скачки напряжений и всплески помех, иногда это систематические отклонения за пределы ГОСТов. В конечном итоге за это расплачивается домашняя техника, мгновенно или медленно умирая от «электрической интоксикации».

В этом посте мы расскажем о простых и недорогих способах «электрической гигиены» в зависимости от типа проблем в вашей электросети.

Зачем все это нужно

Лишь в идеальном мире ток в электрической розетке имеет только два состояния: он есть или его нет. В реальности «поведение» электрического питания имеет «аналоговый» непредсказуемый характер, неприятно удивляющий каждый раз, когда этого ждешь меньше всего.

Существует множество причин, по которым «питание от сети» может отклониться от нормы и даже выйти за пределы стандартных отклонений. Так, вечернее напряжение в сети – когда в каждой розетке каждой квартиры по включенному чайнику, телевизору или компьютеру — значительно отличается от напряжения в ночные или дневные часы с минимальной нагрузкой.

Другой пример: гражданин подключил к домашней сети промышленный сварочный аппарат, и все соседи по подъезду или дому наслаждаются импульсными помехами в виде полосок на экранах и треска в акустике.

В большинстве случаев снижение качества электропитания непредсказуемо и неизбежно из-за внешнего характера источника – как, например, импульсные скачки напряжения во время грозы. Иногда проблема известна очень даже хорошо – например, мощный фен, чайник или старинный холодильник, периодически рассылающие «электроикоту» по хлипкой домашней или офисной электропроводке, избавиться от которой выше наших сил, хотя в некоторых случаях вопрос решается простой подтяжкой контактов на всем пути.

Список возможных источников проблем с электричеством можно продолжить и дальше. Но будь то искрящие контакты в подъезде или регулярные перепады на подстанции – для владельца «внезапно» сгоревшей не по гарантии техники итог один.

Фильтр фильтру рознь

В самом названии устройства – «сетевой фильтр» — заложен ключевой принцип защиты: путем пассивной фильтрации входного напряжения. Простейшие недорогие варианты могут фильтровать высокочастотные помехи с помощью встроенных индуктивно-емкостных элементов (LC-фильтров) или бороться с импульсными помехами с помощью варисторных фильтров. Более дорогие экземпляры включают в себя оба вида фильтров.

Входное сетевое напряжение с высокочастотными и импульсными помехами

Напряжение после фильтрации импульсных помех варисторами

Выходное напряжение после LC-фильтрации высокочастотных помех

В действительно хорошем сетевом фильтре есть дополнительные средства защиты. Например, автоматический предохранитель, отключающий питание при определенной токовой перегрузке. Или специальные метал-оксидные варисторы, срабатывающие при экстремальных пиках напряжения во время грозы или в случае короткого замыкания.

ЭРА SF-6es-2m-B: типичный сетевой фильтр

Некоторые сетевые фильтры предлагают дополнительные «сопутствующие услуги», например, обеспечивают фильтрацию и защиту для телефонной линии / факса, Ethernet-сети и телевизионной антенны. Возникновение подобных помех — не такая уж большая редкость в старых зданиях, кабельная разводка в которых за многие годы эксплуатации превратилась в многослойное и порой даже хаотичное переплетение силовых и сигнальных проводов с ветхими и проржавевшими контактами. Функции подобной фильтрации с равным успехом могут быть востребованы как в офисе, так и в домашних условиях.

Стабилизатор: полет нормальный

В отличие от сетевого фильтра, сглаживающего импульсные и высокочастотные искажения (помехи) пассивными средствами, сетевой стабилизатор активно воздействует на ключевой параметр электропитания – напряжение, компенсируя его отклонения.

До недавнего времени в России нормой для однофазной сети считалось напряжение 220 В ±10% (ГОСТ 5651-89), то есть нормальным считалось любое напряжение переменного тока в пределах от 198 до 244 вольт. С недавнего времени в силу вступил приведенный к европейским нормам межгосударственный стандарт ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009), по которому стандартным считается сетевое напряжение 230 В ±10%, или от 207 до 253 В. Старые добрые 220 В, впрочем, пока никто не отменял – стандарты действуют параллельно, так что в целом можно учитывать примерный диапазон 200-250 В.

Почти вся современная компьютерная и бытовая электроника оснащается импульсными блоками питания, которые сами себе — прекрасные стабилизаторы и способны работать в широком диапазоне питающих напряжений. Так, например, подавляющее большинство компьютерных блоков питания – как встраиваемых в ПК, так и внешних, для ноутбуков и планшетов — рассчитаны на глобальное использование в большинстве стран мира с номинальным напряжением сети от 110 В до 240 В. В некоторых случаях такая техника «запускается» даже при напряжении всего 90-100 В. Соответственно, снижение напряжения в розетке по любым причинам для них не помеха, повышающая компенсация происходит автоматически.

Defender AVR Typhoon 1000: компактный стабилизатор на 320 Вт и 2 розетки

С повышенным напряжением немного сложнее: даже самая современная электроника рассчитана максимум на 250-260 В, но если такое напряжение в питающей сети почему-то стало нормой (в городских условиях в это трудно поверить), конечно же, лучше его стабилизировать внешними средствами.

Вне зависимости от повышенного или пониженного напряжения в особую группу риска попадают все любители теплого лампового звука – раритетных виниловых вертушек, плееров, усилителей и другой старинной техники. В этом случае применение стабилизаторов, как говорится, не обсуждается.

В настоящее время наиболее популярными и многочисленными представителями класса бытовых стабилизаторов напряжения являются электронные, где входящий ток с частотой 50 Гц преобразуется в высокочастотные импульсы с частотой в десятки килогерц и управляется с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Из существенных минусов таких стабилизаторов можно отметить лишь то, что синусоида на выходе таких стабилизаторов далека от идеала. Список плюсов гораздо длиннее: компактность, небольшой вес, огромный рабочий диапазон, универсальность, устойчивость к перегрузкам, и, главное, невероятно доступная цена.

Помимо этого, в рознице изредка также можно встретить «классику»: внушительных размеров блоки, ступенчато снижающие или поднимающие выходное напряжение за счет электронного или релейного переключения обмоток размещенного внутри полноценного автотрансформатора. Такие стабилизаторы громоздки, имеют изрядный вес, но при этом практически не искажают синусоиду входного тока. Как правило, стабилизаторы этого класса ориентированы на питание целого дома или выполнение специфической задачи – вроде питания газового котла, однако при определенных условиях именно такое устройство может оказаться идеальным выбором аудиофила.

PowerCom TCA-2000: стабилизатор на 2000 ВА (1000 Вт) и 4 розетки

Хороший стабилизатор, как правило, оснащается всеми пассивными фильтрами, характерными для сетевых фильтров, а также имеет все мыслимые виды защиты, в том числе от перенапряжения, перегрузки, перегрева, короткого замыкания и т.д.

Что надо знать при выборе сетевого фильтра

При выборе любого промежуточного сетевого устройства – удлинителя, сетевого фильтра, стабилизатора или источника бесперебойного питания, прежде всего следует помнить главное правило: «электротехника – наука о контактах». Красивые надписи, громкие имена брендов, многочисленные индикаторы и USB-порты не должны отвлекать от главной проблемы: включая что-либо между сетью и устройством, мы добавляем лишние контакты в и без того длинную и неравномерную цепь.

Сетевой фильтр Power Cube PRO

В процессе выбора сетевого фильтра важно обратить внимание на суммарную энергию пиковых выбросов паразитного напряжения (в джоулях), которую устройство теоретически в состоянии отфильтровать и погасить в каждый момент времени без саморазрушения. Впрочем, максимальное число джоулей в спецификации фильтра – тоже не истина в последней инстанции, поскольку правильно спроектированный фильтр способен «заземлять» часть энергии через варисторы. Тем не менее, в процессе выбора маркировку фильтра в джоулях не стоит сбрасывать со счетов.

Следующий важный параметр – максимальный ток помехи, на который рассчитан фильтр, в амперах. В дополнение, сетевой фильтр также может быть промаркирован по максимальной нагрузке, при этом она может быть указана как в амперах, так и в ваттах.

Некоторые производители также добавляют в список характеристик сетевых фильтров максимально допустимое напряжение (в вольтах) уровень ослабления высокочастотных помех для разных частот (в децибелах) и наличие защиты от перегрузки – например, от перегрева.
Наконец, ряд параметров фильтра, определяющий его выбор в каждом отдельном случае: длина кабеля, количество розеток, возможность настенного монтажа, наличие дополнительных фильтров для телефонной линии и витой пары, наличие портов USB и так далее.

Вариант 1: новостройка

Рассмотрим для начала наиболее оптимистичный сценарий: только что сданная в эксплуатацию новостройка с новенькой подстанцией; проводка выполнена исключительно медью с идеальным монтажом, высококачественными, еще не окислившимися контактами и автоматическими предохранителями на соответствующий ток.

Казалось бы, напряжение в розетке должно быть максимально близким к идеальной синусоиде. Увы, даже такую идиллию легко может испортить на пару месяцев приглашенная соседом на ремонт гоп-группа с раздолбанным инструментом: каждый электродвигатель в каждой помирающей болгарке, дрели или отбойнике будет искрить из последних сил до финальной своей черты, рассылая по проводке дома «импульсы смерти».

Это еще цветочки: наиболее активные и неугомонные жильцы периодически будут подключать к домашней сети промышленные сварочные аппараты, чтобы все соседи по подъезду или дому смогли «насладиться» импульсными помехами в виде полосок на экранах ТВ и ПК и забористым треском в колонках и наушниках.

Итак, даже жители относительно новых микрорайонов в крупных городах и мегаполисах с относительно новой инфраструктурой не защищены от импульсных и высокочастотных помех силового питания – по крайней мере, локального происхождения.

Как минимум, несколько первых лет жизни нового дома неизбежно будут посвящены различным ремонтам и перестройкам. В такой ситуации, возможно, покупка самого «мощного» сетевого фильтра не нужна, но совсем без фильтрации силового напряжения никак не обойтись.
Из недорогих вариантов можно присмотреться к сетевым фильтрам отечественной компании «Эра». В ее ассортименте много моделей, отличающихся по уровню защиты и наличию дополнительных функций.

Наиболее доступным и простым решением для фильтрации сетевого напряжения можно назвать недорогой сетевой фильтр ЭРА SF-5es-2m-I. Устройство выполнено в пожаробезопасном корпусе, имеет кабель длиной 2 м и оснащено пятью розетками формата EURO с заземляющим контактом.

Максимальная нагрузка фильтра составляет 2200 Вт (10 А), максимальный ток помехи заявлен на уровне 7000 А, а максимальная рассеивающая энергия – на уровне 300 Дж при максимальном отклонении напряжения нагрузки 275 В.

Сетевой фильтр ЭРА SFU-5es-2m-W

Этот фильтр оснащен индикатором включения, фильтром импульсных помех, защитой от короткого замыкания и перегрева. В дополнение устройство ослабляет высокочастотные помехи (0,1 – 10 МГц) на 10-40 дБ.

Те, кому высокочастотная фильтрация некритична, могут обратить внимание на сетевой фильтр ЭРА USF-5es-1.5m-USB-W: при схожих характеристиках по нагрузке, максимальному току (за вычетом ВЧ-фильтра) это устройство оснащено выключателем и обеспечивает максимальное рассеивание энергии до 125 Дж, а также оснащено двумя встроенными портами USB для зарядки портативной техники и имеет настенный крепеж.

Несколько более дорогой вариант – сетевой фильтр ЭРА SFU-5es-2m-B, объединяет все преимущества двух названных выше фильтров, включая ВЧ-фильтр, порты USB, настенный монтаж, выключатель и максимальное рассеивание энергии до 300 Дж, но при этом выполнен в надежном корпусе из поликарбоната стильного черного цвета.

Тем, кому необходимы длинные кабеля, есть смысл присмотреться к сетевым фильтрам серии Sven Optima на шесть розеток, поставляемым в розницу с 1,8-метровым, 3-метровым или 5-метровым сетевым кабелем. Эти фильтры рассчитаны на максимальную нагрузку до 2200 Вт, максимальный ток помехи до 2500 А и максимальное рассеивание энергии до 150 Дж при отклонении напряжения нагрузки до 250 В.

Несмотря на небольшую цену они оснащены встроенным выключателем, индикатором включения, фильтром импульсных помех, защитой от короткого замыкания и автоматической защитой от перегрузки.

К этому же классу устройств можно отнести сетевой фильтр Pilot L 1,8 m от ZIS Company. Особенностью этого фильтра является наличие пяти розеток стандарта EURO плюс одной дополнительной розетки российского образца, а также поддержка максимального тока помехи до 2500 А и максимальной рассеиваемой энергии до 800 Дж.

Особняком в ряду сетевых фильтров стоят однорозеточные решения, которые сегодня присутствуют в ассортименте большинства производителей. На эти фильтры в обязательном порядке стоит обратить внимание владельцам Hi-Fi и Hi-End техники, особенно той, что выпущена 20 и более лет назад. «Индивидуальный» сетевой фильтр позволит оградить слушателя от щелчков и других фоновых звуков, а любимые усилители, вертушки, фонокорректоры и деки – от преждевременного старения без того уже «не молодых» компонентов.

Сетевой фильтр Pilot S-Max

Например, однорозеточный сетевой фильтр Pilot BIT S с максимальной нагрузкой до 3500 Вт, максимальным током помехи до 10000 А и рассеиваемой энергией до 150 Дж обеспечит полную защиту техники с помощью фильтра импульсных помех, защиты от короткого замыкания и перегрузки.

Еще одно интересное однорозеточное решение – сетевой фильтр APC Surge Arrest P1-RS от компании Schneider Electric, несмотря на свои компактные размеры, гарантирует максимальную нагрузку до 16 А, максимальный ток помехи до 26000 А и рассеивание энергии до 903 Дж. Такая мощная защита с успехом может использоваться в качестве фильтра-переходника на обычный многорозеточный удлинитель.

Сетевой фильтр APC P1-RS

Вариант 2: для дачи

От «почти идеальных» условий городских новостроек перейдем к менее удачливым примерам – домам с видавшей виды проводкой, офисам, пригородным домам и другим случаям с нестабильным электропитанием. В особой «группе риска» здесь оказываются именно офисы, поскольку ко всевозможным источникам помех, типичным для домашних пользователей, в офисах добавляются помехи от мощных промышленных кондиционеров, а в некоторых случаях — от промышленных холодильников и другого силового оборудования с огромными импульсными выбросами пусковых токов.

У того же APC для таких случаев имеются сетевые фильтры на четыре или пять розеток, такие как APC P43-RS или APC PM5-RS из серии Essential. При максимальной нагрузке до 10 А, они обеспечивают напряжение отключения нагрузки до 300 В при максимальном токе помехи до 36000 А и максимальной рассеиваемой энергии до 918 Дж.

Сетевой фильтр APC SurgeArrest PM5B-RS

В дополнение к пожаробезопасному корпусу, фильтрации импульсных помех и защите от короткого замыкания, эти фильтры оснащены выключателями и евро-розетками с механической защитой.

Интересным решением вопроса фильтрации и защиты также может стать сетевой фильтр Sven Platinum 1,8 м Black. Уникальность этого фильтра в том, что, помимо общего механического выключателя, каждая из его пяти розеток оборудована индивидуальным выключателем с индикатором работы. Устройство рассчитано на нагрузку до 2200 Вт, максимальный ток помехи до 2500 А и максимальную рассеиваемую энергию до 350 Дж.

Сетевой фильтр Sven Platinum 1,8 м Black

Для перфекционистов сегодня в России доступны уникальные сетевые фильтры компании Monster. Цена на изделия этой марки в два-три раза выше схожих предложений от других брендов, однако применение керамических варисторов, технология Clean Power для снижения электромагнитного излучения, цепи дополнительной защиты и уникальный внешний вид вполне компенсируют эту разницу.

Самый универсальный сетевой фильтр Monster – Core Power 800 USB, оснащен восемью евро-розетками, двумя портами USB для зарядки портативной техники, а также входом и выходом LAN для дополнительной защиты Ethernet-кабеля от импульсных помех. Он держит нагрузку до 16 А и обеспечивает рассеивание помех с энергией до 1440 Дж. Фильтр имеет индикацию включения и заземления, защиту от короткого замыкания и перегрузки, а также механическую защиту розеток.

Сетевой фильтр Monster Core Power 800 USB

«Ближайший родственник» этой модели — сетевой фильтр Monster Core Power 600 USB, рассчитан на шесть розеток и не имеет LAN-фильтра, но при этом обеспечивает максимальное рассеивание энергии помех до 1836 Дж.

Список достойных сетевых фильтров можно продолжить несколькими заслуживающими доверия торговыми марками – такими как InterStep, Uniel, Ippon, IEK, Defender, Powercom, ExeGate и др.

При выборе фильтра самое главное – правильно оценить ситуацию с качеством электропитания в вашем доме или офисе, а также определиться с потребностями и количеством электроники и бытовой техники, которая будет подключена к фильтру. Например, тем, кто получает в дом интернет по оптике или витой паре, совершенно не нужен фильтр для телефонной линии, чего не скажешь о тех, кто подключен к Сети по ADSL.

В любом случае выбор сетевого фильтра заслуживает особого внимания, поскольку от этого, казалось бы, малозначительного устройства иногда зависит срок службы техники, цена которой в десятки и сотни раз превышает стоимость этого фильтра.

Выбираем стабилизатор напряжения

Сетевой стабилизатор — устройство специфическое и значительно более сложное, нежели сетевой фильтр, поэтому и список производителей значительно короче.

Тем не менее, имена наиболее популярных торговых марок здесь практически те же, а выбор несколько упрощается благодаря тому, что ключевых параметров для определения наиболее подходящего решения значительно меньше.

Да, большинство сетевых стабилизаторов содержат встроенные фильтры помех и также могут быть промаркированы по максимальной энергии рассеивания, но наиболее важными параметрами при выборе все же являются максимальная нагрузка и диапазон стабилизации входных напряжений.

Классифицировать сетевые стабилизаторы лучше всего по максимально допустимой нагрузке, и уже после этого смотреть диапазон стабилизации напряжений.

В России допустимая максимальная нагрузка обычно нормируется в ваттах (Вт) или киловаттах (кВт), в других странах – в частности, в Китае, принята маркировка в вольт-амперах (ВА) или киловольт-амперах (кВА).

Ватты активной мощности и вольт-амперы полезной мощности – величины отнюдь не тождественные, последние для достижения примерного равенства необходимо умножать на так называемый коэффициент мощности, который у бытовой техники и электроники колеблется в пределах 0,6-1,0.

На практике обычно просчитывают примерную суммарную мощность нагрузки, и затем, чтобы узнать искомую полезную мощность в вольт-амперах, умножают ее на 1,4. И наоборот: при необходимости выяснить примерную нагрузку стабилизатора в ваттах полезную мощность умножают на коэффициент 0,7.

И еще один полезный практический совет: высчитав суммарную максимальную мощность предполагаемой нагрузки стабилизатора, добавьте к результату еще 25%, небольшой запас позволит не только избежать перегрузки в будущем, при подключении новых устройств, но также избавит стабилизатор от работы в предельном режиме, где у него заметно падает КПД.

Выбирая стабилизатор, также стоит обратить внимание на наличие «умного» режима Bypass («обход»): при номинальном напряжении сети такое устройство не будет попусту расходовать энергию и включится в работу только тогда, когда в этом действительно появится необходимость.

Определяясь с максимально допустимой мощностью нагрузки сетевого стабилизатора напряжения, следует смотреть на его характеристики, а не на название: совсем не факт, что цифры в наименовании имеют хоть какое-либо практическое отношение к мощности устройства.

Для стабилизации сетевого напряжения при относительно небольшой нагрузке — в пределах до 300 Вт — есть очень интересные решения у Sven. Компактные стабилизаторы выполнены в необычном «кубическом» дизайне и имеют достаточно широкий диапазон стабилизации напряжения – как правило, в пределах от 150 до 280-295 В.

Здесь как раз тот случай, когда не следует доверять цифрам в названии и особо внимательно читать характеристики: у стабилизатора Sven VR-V 600 максимальная нагрузка составляет 200 Вт, у Sven Neo R 600 — не более 300 Вт.

Оба «кубика» имеют защиту от перегрузки и короткого замыкания, рассчитаны на максимальный ток помехи до 6500 А и рассеиваемую энергию до 220 Дж, и оба оснащены розетками с механической защитой.

Для более мощных нагрузок компания выпускает стабилизатор Sven VR-V1000, обеспечивающий подключение техники мощностью до 500 Вт. К такому «кубику» уже можно подключить не только домашнюю аудиосистему, но также дополнительные устройства, такие как телевизор, игровая приставка, персональный компьютер.

Стабилизатор напряжения Sven VR-V1000

В модельном ряду стабилизаторов напряжения производства Schneider Electric представлены две популярные модели APC LS1000-RS Line-R и APC LS1500-RS Line-R, рассчитанные на нагрузку до 500 Вт и 750 Вт, соответственно. Оба стабилизатора работают с входными напряжениями в диапазоне 184-248 В, оснащены индикаторами рабочего напряжения и перегрузки, фильтрами импульсных помех, защитой от короткого замыкания и перегрузки.

Стабилизатор напряжения APC LS1000-RS Line-R

Не поленитесь перед покупкой также проверить максимальное рабочее напряжение стабилизатора — если этот параметр действительно критичен для вашей сети. Так, например, стабилизатор APC LS1500-RS Line-R рассчитан на диапазон входных рабочих напряжений 184-248 В, в то время как модель APC Line-R 600VA Auto, хоть и рассчитана на меньшую мощность, до 600 Вт, в то же время обеспечивает значительно более широкий диапазон стабилизации входных напряжений, от 150 до 290 В, чем, в частности, и объясняется его более высокая цена.

Стабилизатор напряжения APC Line-R 600VA Auto

Стабилизаторы напряжения от 1000 Вт (1 кВт) и выше следует выделять в отдельную категорию, рассчитанную на обслуживание мощной офисной техники, бытового оборудования для домов (например, для отопительных котлов) или стабилизации напряжения во всем доме. Для таких целей часто применяют мощные системы с автотрансформаторами.

Sven — одна из немногих компаний, кто производит и продает в России стабилизаторы с автотрансформатором, рассчитанные на значительную нагрузку и при этом обладающие доступной ценой. Так, например, модель Sven AVR PRO LCD 10000 справляется с нагрузкой до 8 кВт в диапазоне стабилизации от 140 до 260 В — отличный выбор для подключения всего загородного жилого дома.

Стабилизатор напряжения Sven AVR PRO LCD 10000

Очень большой ассортимент мощных компактных стабилизаторов выпускает ранее упомянутая «Эра».

Стабилизатор напряжения ЭРА СНК-1000-М

Обратите внимание на маркировку ее изделий: в названии стабилизаторов, как правило, указывается полезная мощность в ватт-амперах. Например, стабилизатор ЭРА СНК-1000-М рассчитан на 1000 ВА, то есть, с ним можно смело закладывать максимальную активную нагрузку до 700 Вт.

Стабилизатор напряжения ЭРА STA-3000

Для питания мощной домашней нагрузки – от 3000 Вт и более, также отлично подходят стабилизаторы с релейной регулировкой нагрузки. Они доступны по цене, компактны, обладают широким диапазоном стабилизации – от 140 до 270 В и оснащены всеми мыслимыми видами защиты.

Стабилизатор напряжения ЭРА STA-3000

Наиболее доступная модель этой серии – ЭРА STA-3000 — выдержит нагрузку до 3 кВт, при этом автоматически отключится при длительном стабильном напряжении сети. Вдобавок, устройство оснащено многоцветным ЖК-дисплеем для наглядной индикацией текущего режима работы.

По сути мы прошлись по всем основным проблемным случаям, связанным с электропитанием, и подобрали модели для каждого из них. Надеемся, с ее помощью вы сможете выбрать наиболее подходящий именно вам вариант защиты.

Какие бывают помехи в электросети и как от них защититься?

Вероятно, каждый читатель этой статьи обратил внимание на то, что большинство электрических приборов, работающих от бытовой сети, рассчитаны на напряжение 220 В/50 Гц. Отсюда вывод – именно такие параметры обеспечивает нам поставщик электроэнергии. К сожалению, это не совсем так. Мы можем предположить, что водопроводная вода совершенно чистая, однако опыт подсказывает, что в ней присутствуют примеси, ухудшающие вкус. Такие же «примеси», в виде дополнительных частот и импульсов, поступают к потребителю электроэнергии. Это и есть помехи в электросети.

Классификация помех

Все сетевые отклонения можно классифицировать по двум признакам: происхождению шумов и виду электромагнитной аномалии.

Причиной возникновения сетевых искажений являются:

природные явления (гроза, ионизация воздуха сияниями и т.п.);
техногенные влияния (аварии на линиях, коммутация мощных устройств и т. д.);
электромагнитные волны природного и техногенного происхождения.

Перечисленные причины могут вызвать серию импульсных помех или волны гармонических искажений, наложенные поверх синусоидального тока.

Наличие импульсных токов в сети очень вредно сказывается на работе современных бытовых приборов, часто насыщенных электроникой. Если не применять приборы защиты, электронные устройства могут выйти из строя, не говоря уже о качестве их работы. Разумеется, чувствительное оборудование разработчики защищают внедрёнными схемами подавления помех, но нередко требуются дополнительные внешние приборы, например, бесперебойные источники питания, сетевые фильтры (рис. 1) и другие.

Защитные импульсные фильтры

Рис. 1. Защитные импульсные фильтры

При радиочастотных помехах большинство бытовых приборов могут нормально работать. Но к ним чувствительны радиоприёмники, телевизоры и некоторые медицинские приборы. Впрочем, современная цифровая радиоэлектроника довольно хорошо защищена от таких искажений.

Понимание причин искажений в электрической сети помогает решать проблемы защиты оборудования, осознанно подходить к выбору оптимальных схем подавления шумов.

Источники помех

Искажать синусоиду переменного тока способны как природные явления, так и различные техногенное оборудование. В результате их действия происходят:

отклонения от номинальных частотных параметров;
изменения гармоники электричества;
колебания амплитуды тока;
ВЧ шумы;
импульсные всплески;
синфазные помехи.

Остановимся вкратце на основных источниках, вызывающих перечисленные отклонения.

Провалы напряжения.

Данное явление является следствием работы коммутационных устройств в энергосистемах. Это случается при возникновении КЗ на линиях, в результате запусков мощных электромоторов и в других случаях, связанных с изменениями мощности нагрузки. Наличие таких кратковременных помех является неизбежностью при срабатывании защитной автоматики, и они не могут быть устранены поставщиком электроэнергии.

Изменения частотных характеристик.

Отклонение от заданной частоты происходит в результате значительного изменения тока нагрузки. В случае если уровень потребляемой энергии превосходит мощность генерируемых установок, происходит замедление вращения генератора, что ведёт к падению частоты. При заниженной нагрузке возрастает частота генерации.

Автоматика регулирует распределение мощностей, вплоть до отключения нагрузок, однако частотные помехи в сети всё-таки присутствуют.

Гармоники.

Источником данного вида искажений является наличие в сетях оборудования с нелинейной вольтамперной характеристикой:

преобразовательные и выпрямительные подстанции;
дуговые печи;
трансформаторы;
сварочные аппараты;
телевизоры;
циклоконвертеры и многие другие.

Причиной гармонических искажений могут быть электродвигатели, особенно если они установлены в конце длинной линии.

Отклонение напряжения

Изменения стабильности потенциала происходит в результате периодических скачков потребляемого максимального тока. Источником изменения нагрузок являются устройства, регулирующие напряжение, например, трансформаторы с РПН.

График, иллюстрирующий кратковременное перенапряжение показан на рисунке 2 (Фрагмент А – изображает импульсный всплеск).

Перенапряжение в сети

Рис. 2. Перенапряжение в сети

ВЧ помехи.

Создаются влиянием устройств работающих, в высокочастотном диапазоне. ВЧ помехи, вызванные действием приборов, генерирующих сигналы с высоким диапазоном частот, распространяются эфирно или через линии сети.

Импульсы напряжения.

Распространённые источники: коммутационные приборы в сетях и грозовые явления.

Несимметрия трехфазной системы.

Причиной таких помех часто являются мощные однофазные нагрузки как бытовые, так и промышленные. Они вызывают сдвиги углов между фазами и амплитудные несоответствия. Путём отключения питания мощных токопотребляющих устройств можно устранить проблему.

Способы защиты

К сожалению, мы не можем управлять качеством электросети, но защитить бытовую технику вполне реально. В зависимости от того к каким искажениям чувствителен конкретный электрический прибор, выбирают соответствующий способ защиты. Снизить уровни помех помогают различные внешние устройства, встроенные электрические схемы, а также экранирование элементов конструкций и заземления.

Пример подавления помех показан на рисунке 3.

График, иллюстрирующий фильтрацию тока

Рис. 3. График, иллюстрирующий фильтрацию тока

Эффективными являются следующие внешние устройства:

стабилизаторы напряжения;
ИПБ;
преобразователи частоты;
регулируемые трансформаторы;
сетевые фильтры и фильтрующие каскады (принципиальная схема простого фильтра изображена на рисунке 4).

Особую трудность вызывает подавление высокочастотных импульсных искажений в диапазоне нескольких десятков МГц. Часто для этих целей используют защиту, применяемую непосредственно к источнику помехи.

Использование стабилизаторов напряжений оправдано в случаях наличия регулярных провалов напряжений в домашней сети. При стабильно заниженном или завышенном токе лучше пользоваться трансформатором.

Высоким уровнем защиты компьютеров и другой чувствительной электроники обладают бесперебойники. На рисунке 5 показано фото источника бесперебойного питания для защиты компьютера.

ИБП

Рисунок 5. ИБП

В этих устройствах реализовано несколько защитных функций, но главная из них – снабжение питанием приборов в течение нескольких минут, с последующим корректным их отключением. С целью достижения максимального уровня защиты логично отдать предпочтение бесперебойному блоку питания.

Методы измерения

Можно ли увидеть сетевые искажения?

С помощью приборов можно не только увидеть наличие помех, но и оценить их величину и определить природу появления. Существуют специальные высокоточные приборы для измерения различных отклонений в сетях. Наиболее распространённым из них является обычный осциллограф.

У прибора имеется дисплей (экран), на котором отображается осциллограмма измеряемого тока. Оперируя различными режимами осциллографа можно с высокой точностью определять характер и уровень шумов.

Пример осциллограммы показан на рисунке 6.

Осциллограмма сетевого тока

Рисунок 6. Осциллограмма сетевого тока

На осциллограмме видно как основной сигнал окружают паразитные токи, которые необходимо отсекать. Анализируя характер искажений можно выбрать способ их подавления. Часто бывает достаточно применить сетевой фильтр для того, чтобы избавиться от типичных помех, влияющих на работу устройств.

Типовые часто задаваемые вопросы от читателей

Как найти и устранить источник помех в электрической цепи, приводящий к невозможности использовать powerline?

Следующий вопрос – тип линии, к которой подключен powerline адаптер. Производитель не рекомендует использовать для этого удлинители, отдавая предпочтение стационарной проводке. Но, для проверки существующих линий рекомендую вам временно использовать удлинитель, если сигнал улучшиться, вполне вероятно, что причина в проводке. Если нет, проверьте бытовое электрооборудование, выступающее наиболее мощным источником электромагнитных помех.

К таковым относятся: кондиционеры, стиральные машины, холодильники, зарядные устройства для мобильных телефонов, блоки питания электроприборов.

По возможности powerline адаптер следует перенести как можно дальше от таких приборов, дабы они не вносили свои коррективы в качество передаваемого сигнала. Если такой возможности нет, подключите источники помех к электрической цепи через “сетевой фильтр”, который поможет снизить вносимые искажения.

Еще один момент, на который следует обратить внимание – допустимое расстояние между powerline адаптерами. Оно де должно превышать установленную норму, иначе никакие ухищрения не помогут вам добиться должного качества сигнала.

Высокочастотные помехи в электросети

Не секрет, что срок службы любого электроприбора во многом зависит от качества напряжения в сети. Колебания, импульсы, падение напряжения способствуют снижению эффективности работы устройств и их преждевременному выходу из строя.

Высокочастотные помехи

Одним из неблагоприятных факторов, оказывающих негативное воздействие на электроприборы, являются сетевые помехи, возникающие в силу разных причин. В электросети наблюдаются импульсные и высокочастотные помехи. Импульсными помехами сопровождается включение и выключение электротехники. Они представляют достаточно серьезную опасность для электронных компонентов, чувствительных к перепадам напряжения. В отличие от импульсных, высокочастотные помехи постоянно присутствуют в сети, и полностью нейтрализовать их невозможно. При этом они передаются не только по проводам, но и по эфиру.

Импульсные и высокочастотные помехи отличаются друг от друга по времени воздействия и частоте. При возникновении импульсных помех наблюдается рост амплитуды напряжения до 4-6 тысяч вольт в течение 1 микросекунды. Высокочастотные помехи не классифицируются по амплитуде напряжения и времени воздействия.

Защитить электроприборы от воздействия помех можно посредством стабилизаторов напряжения, сетевых фильтров и источников бесперебойного питания.