Porady
Filtry do ochrony przed emisją szumów, o wysokiej czułości do urządzeń elektrycznych i elektronicznych. Sprawdź filtry szumów Schaffner, Murata czy TE Connectivity o prądzie znamionowym 0,03 A - 35 A.
Od momentu, gdy Guglielmo Marconi w 1895 roku zrealizował pierwsze połączenie radiowe, jesteśmy nieustannie otoczeni falami elektromagnetycznymi. Większość z nich jest modulowana, co oznacza, że pełnią funkcję nośników informacji. Do typowych źródeł użytecznych fal elektromagnetycznych należą stacje radiowe i telewizyjne, sieci komórkowe, a także routery Wi-Fi czy systemy zdalnego sterowania.
Nie wszystkie fale działają jednak na naszą korzyść. Część z nich może istotnie zakłócać odbiór sygnałów, które są dla nas ważne. Właśnie dlatego konieczne staje się ich eliminowanie już na etapie źródła lub bezpośrednio w urządzeniach odbiorczych. Do tego celu wykorzystuje się filtry przeciwzakłóceniowe. W naszym poradniku przedstawiamy najważniejsze rodzaje i konstrukcje filtrów przeciwzakłóceniowych oraz wyjaśniamy, jak działają i w jakich zastosowaniach sprawdzają się najlepiej.
Zakłócenia elektromagnetyczne, określane skrótem EMI, a w zakresie wysokich częstotliwości również jako RFI, to zaburzenia pracy urządzeń elektrycznych i elektronicznych wywołane przez zewnętrzne źródło. Powstają na skutek indukcji elektromagnetycznej, sprzężenia elektrostatycznego lub przenoszenia zakłóceń przewodami w obwodzie elektrycznym.
Zakłócenia te mogą obniżać wydajność układu, a w skrajnych przypadkach prowadzić do jego zatrzymania. W przypadku transmisji danych, na przykład podczas zapisu na dysku komputera, skutki obejmują zarówno wzrost liczby błędów, jak i całkowitą utratę danych.
Źródła zakłóceń mogą mieć zarówno charakter naturalny, jak i wynikać z działalności człowieka. Generują one zmienne prądy i napięcia elektryczne, które prowadzą do powstawania zakłóceń elektromagnetycznych (EMI).
Do takich źródeł zaliczają się między innymi układy zapłonowe i sieci telefonii komórkowej, a także zjawiska naturalne, takie jak wyładowania atmosferyczne, erupcje słoneczne czy zorza polarna. Zakłócenia EMI często wpływają na odbiór fal średnich w radiach, ale mogą również pogarszać działanie telefonów komórkowych, odbiorników UKF oraz telewizorów. Objawiają się szumami, trzaskami lub zniekształceniem obrazu.
Do potencjalnych źródeł zarówno EMI, jak i RFI należą między innymi transformatory dzwonkowe, tostery, koce elektryczne, urządzenia ultradźwiękowe, elektryczne odstraszacze owadów, poduszki grzewcze oraz lampy sterowane dotykiem. Zakłócenia w paśmie 2,4 GHz, wykorzystywanym przez sieci WiFi, mogą być powodowane przez urządzenia Bluetooth, elektroniczne nianie, telefony bezprzewodowe, nadajniki wideo oraz kuchenki mikrofalowe.
Do typowych źródeł zakłóceń elektromagnetycznych należą również odbiorniki i urządzenia z obciążeniem przełączanym, takie jak silniki elektryczne, transformatory, systemy grzewcze, lampy, układy zapłonowe oraz zasilacze, szczególnie przy natężeniu prądu przekraczającym 2 ampery.
Wyróżnia się trzy metody filtrowania:
- Tłumienie zakłóceń niskich i wysokich częstotliwości przy użyciu elementów takich jak rezystory, kondensatory i cewki, montowanych bezpośrednio przy źródle zakłóceń lub w odbiornik
- Ekranowanie źródła zakłóceń za pomocą obudów metalowych
- Separacja galwaniczna między źródłem a odbiornikiem
Najczęściej stosowaną metodą pozostaje wykorzystanie dedykowanego elementu przeciwzakłóceniowego:
Filtry przeciwzakłóceniowe ogólnego zastosowania
Służą przede wszystkim do ochrony przed zakłóceniami przenoszonymi przez sieć elektryczną. Podłącza się je pomiędzy przyłączem sieciowym a zasilaniem odbiornika lub urządzenia. Filtry przeciwzakłóceniowe ogólnego zastosowania sprawdzają się w przypadku urządzeń elektrycznych i elektronicznych, sprzętu konsumenckiego, AGD, aparatury medycznej, systemów przetwarzania danych oraz urządzeń biurowych i transmisji danych.
Filtry przeciwzakłóceniowe
Filtry przeciwzakłóceniowe zostały zaprojektowane tak, aby eliminować częstotliwości powyżej 63 Hz, przy jednoczesnym przepuszczaniu częstotliwości sieciowych 50 lub 60 Hz. Należą do grupy filtrów EMI i podłącza się je w analogiczny sposób. W wielu przypadkach można je zamontować bezpośrednio na szynie DIN. Są przeznaczone do pracy w sieciach o napięciu do 520 V prądu przemiennego oraz natężeniu do 55 A.
Filtry przeciwzakłóceniowe do silników
Silniki elektryczne mogą generować zakłócenia elektromagnetyczne, szczególnie modele wyposażone w szczotki węglowe. Dobrym przykładem są starsze odkurzacze zasilane z sieci, wiertarki, pralki oraz urządzenia warsztatowe z napędem silnikowym. Wysoka moc takich silników sprzyja powstawaniu iskier na szczotkach, co prowadzi do emisji zakłóceń EMI i RFI.
Specjalne filtry przeciwzakłóceniowe do silników oparte na kondensatorach i rezystorach, ograniczają te zjawiska już na poziomie samego urządzenia. Hamują rozprzestrzenianie się zakłóceń niskiej częstotliwości w sieci zasilającej, a także zmniejszają emisję sygnałów wysokiej częstotliwości przez silnik i jego obudowę. W ofercie dostępne są rozwiązania przeznaczone zarówno do silników jednofazowych, jak i trójfazowych.
Filtry sieciowe
Filtry sieciowe chronią urządzenia zasilane prądem sieciowym bezpośrednio przy ich przyłączu elektrycznym. Bardzo często stanowią integralną część gniazd zasilania typu IEC, zwykle w połączeniu z wyłącznikiem sieciowym oraz bezpiecznikami topikowymi. Niemal każdy nowoczesny zasilacz impulsowy do komputerów posiada takie gniazdo. Rozwiązanie to ogranicza przenikanie zakłóceń do urządzenia, a także zapobiega ich powrotowi przez gniazdko do sieci niskiego napięcia.
Filtry przeciwzakłóceniowe niskiej częstotliwości (NF)
W branży motoryzacyjnej filtry przeciwzakłóceniowe niskiej częstotliwości eliminują zakłócenia słyszalne w radiu samochodowym, które wynikają z różnic potencjałów masy między radiem a wzmacniaczem. Objawiają się one charakterystycznym buczeniem lub trzaskami. Montaż filtra NF w samochodzie jest prosty. Element działa jak adapter i podłącza się go do przewodów cinch pomiędzy przedwzmacniaczem a końcówką mocy zestawu audio. Dwa transformatory zapewniają galwaniczne oddzielenie linii sygnałowych, dlatego filtr NF określa się także jako filtr prądów błądzących lub filtr masy.
Do jakiego napięcia znamionowego dostępne są filtry przeciwzakłóceniowe?
Większość dostępnych na rynku filtrów przeciwzakłóceniowych przystosowano do pracy przy napięciu do 250 V prądu przemiennego. Wybrane modele umożliwiają również podłączenie do instalacji trójfazowych o napięciu 480 V AC.
Szczególną kategorię stanowią tzw. transformatory impulsowe. Są to urządzenia przeznaczone do przenoszenia prostokątnych impulsów elektrycznych. Wykorzystuje się je do tłumienia zakłóceń przy napięciach sięgających nawet 3000 V. Charakteryzują się niską pojemnością sprzężenia między stroną pierwotną a wtórną, co pozwala skutecznie chronić obwód pierwotny przed wysokiej mocy impulsami generowanymi przez obciążenie. Transformatory impulsowe często stanowią element bardziej rozbudowanych układów elektronicznych, a ich wyprowadzenia mają formę pinów przeznaczonych do montażu na płytkach drukowanych.
Jaką rolę pełni przewód ochronny w filtrach przeciwzakłóceniowych?
Przewód ochronny połączony z uziemieniem odpowiada przede wszystkim za ochronę przed porażeniem prądem. Gdy na skutek usterki przewód pod napięciem zetknie się z metalową obudową urządzenia, przewód ochronny ogranicza ryzyko porażenia podczas kontaktu z obudową.
W filtrach przeciwzakłóceniowych przewód ochronny podtrzymuje połączenie z uziemieniem, a jednocześnie pomaga w tłumieniu drgań o wysokiej częstotliwości. Warto wiedzieć, że zakłócenia wysokoczęstotliwościowe mogą rozchodzić się po całym domu przez instalacje uziemiające, takie jak rury wodne czy grzewcze. W praktyce działają one jak rozbudowana antena.