выбираем сетевые фильтры и стабилизаторы / Хабр

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.

• Даже самые совершенные схемотехнические решения для стабилизации, фильтрации и защиты попросту бессмысленны, если контакты в розетках вырезаны из консервной банки и болтаются по чем зря, а пайка разъемов сделана некачественно. В таких условиях любые перепады нагрузки в сети будут автоматически создавать многочисленные помехи.
  Сетевой фильтр Power Cube PRO

  При покупке надо обратить внимание на качество исполнения розеток, вилок, кабелей и контактов. Вилки должны максимально плотно входить в розетки, кабель устройства, если имеется, должен быть надежным, из многожильного провода, с качественной изоляцией, рассчитанным на достаточно большую пиковую силу тока в синфазном режиме. Очень хорошо, если розетки устройства оснащены защитными шторками, это внесет дополнительную безопасность в доме с дошкольниками.
  

• Просчитайте заранее количество необходимых розеток для подключения техники, чтобы впоследствии не пришлось городить огород ненужных дополнительных контактов из удлинителей и других переходников.

  Хороший сетевой фильтр или стабилизатор может обладать индикацией наличия заземления или режима перегрузки, это полезный бонус. Что касается встроенного в сетевой фильтр зарядного устройства с одним или несколькими портами USB – это, скорее, приятная мелочь, несколько влияющая на цену, но никак не связанная с основной функцией устройства.
  

• 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.

Сетевой фильтр или стабилизатор — что выбрать: 6 основных параметров

Несмотря на то, что техника для дома достаточно дорога, трудно представить жилье, в которой нет основных бытовых электроустройств. Производители стараются уделять особое внимание надежности электронной начинки домашней электротехники, ведь выход из строя любого прибора серьезно бьет по бюджету семьи. 

Тем не менее, узлы питания, микросхемы, чувствительные полупроводники этих приборов работают на пределе возможностей во время скачков напряжения или незапланированного отключения электросетей. А если такие неполадки в электроснабжении достаточно часты, то появляется большой риск остаться с перегоревшей техникой и, в лучшем случае, с затратным ремонтом.

Защитить свою технику можно. Именно для таких непредвиденных воздействий разработаны стабилизирующие приспособления — сетевые фильтры и стабилизаторы напряжения. Важно помнить, что, несмотря на одинаковое предназначение, принцип работы этих стабилизирующих устройств разный. И здесь нужно разобраться — что больше подойдет для защиты того или иного электроприбора. Поэтому прежде, чем подойти к выбору стабилизатора напряжения или сетевого фильтра, следует понять, как они работают, какие функции выполняют и от каких помех защищают.

Что такое перепады напряжения и как обезопасить от них свою технику

Все электрические девайсы рассчитаны на стабильные параметры сети с небольшими колебаниями — большинство из них выдерживают изменения вольтажа в диапазоне от 198 до 242 В. Если цифры выходят за рамки этих значений, электронные модули аппаратуры функционируют с максимальным усилием. Причем, для современных электроустройств одинаково опасно как снижение, так и повышение напряжения.

При низком напряжении на рабочие узлы и компоненты электрооборудования приходится повышенная нагрузка, что провоцирует снижение рабочего ресурса и поломку агрегата. А вот при продолжительном сетевом повышении вольтажа микросхемы, блоки питания начинают греться и, в конечном счете, перегорают. Ремонту такие поломки часто вообще не подлежат.

Скачки напряжений в электросетях могут происходить в любом месте, но особенно им подвержены линии в сельской местности. Причин для подобных неполадок может быть несколько:

• Удар молнии рядом с опорами электросетей;
• Аварийные ситуации на подстанции;
• Износ и обрыв проводов;
• Резкое увеличение количества потребителей.

Самое обидное, что вышедшая из строя или перегоревшая электротехника не подлежит обмену и не покрывается гарантией производителя, поэтому подключение сетевого фильтра или стабилизатора — абсолютно оправданное решение для предохранения дорогих девайсов от поломки.

Интересно прочитать: В чем разница между сетевым фильтром и удлинителем — сравниваем устройства по 4 критериям

Виды устройств предохранения от сетевых скачков

С помощью чего можно обезопасить домашнюю технику:

• Квартирная проводка обычно защищается выключателями-автоматами. При одновременном включении нескольких мощных бытовых приспособлений или нарушенной изоляции модуль отключает поступление энергии, предотвращая поражение электротоком или возникновение пожара. Автомат срабатывает при превышении номинального значения силы тока.
• Обезопасить компьютерную технику можно с помощью источников бесперебойного питания. ИБП позволяет компьютеру работать некоторое время после аварийного отключения тока и сохранить текущие данные.
• Механизм сетевого фильтра рассчитан на погашение неожиданных сбоев сетевого напряжения. При любых превышениях расчетных возможностей фильтра питание отсекается и подключенные электроустройства оказываются обесточенными. Так, например, работает Legrand 6xSchuko.
• Поддерживать постоянное напряжение в 220В помогает стабилизатор напряжения. Он выравнивает сетевые скачки, защищая домашние приборы от перегрузки.

Выключатели-автоматы и бесперебойники (за исключением линейно-интерактивных типов) не могут нивелировать перепады напряжения, поэтому для защиты домашнего электрооборудования или компьютера стоит рассматривать именно последние два варианта.

Любопытно: Украинцы сэкономили пять миллионов гривен на «черной пятнице»

Как устроен сетевой фильтр

Чтобы разобраться, для чего нужен сетевой фильтр, следует познакомиться с механизмом его действия. Это не просто удлинитель на несколько розеток. Каждая модель такого фильтра рассчитывается на конкретную нагрузку, здесь важно соблюсти совместимость предохранительного устройства и подключенной к нему аппаратуры по мощностным показателям. Поэтому превышать расчетную мощность фильтра, подсоединяя к нему несколько высокопроизводительных электроприборов, не стоит.

Основными рабочими механизмами в агрегате являются варисторы. Во время перепадов напряжения сети эти небольшие полупроводниковые модули направляют усилия на трансформацию тепловой энергии из импульсной.

Сглаживая энергетические помехи, такой сетевой агрегат, как НАМА «6 + 1», защищает электроприборы от скачков напряжения. На рынке представлены эти предохранительные девайсы в трех вариациях:

• Essential — наиболее простой агрегат с базисным уровнем;
• Home/Office — сетевики универсального назначения, наиболее подходящие для домашних электроустройств, например, СolorWay на 3 розетки;
• Performance — изделия профессионального назначения для предохранения высокопроизводительных и мощных электроприборов.

Выбирая фильтр, нужно обращать внимание на основные параметры:

1. Величину компенсирующего импульса.
2. Количество розеток.
3. Наличие защиты от перегрева.
4. Индикатор выключателя.
5. Функцию микроконтроллера.
6. Номинальный ток.

Для сравнения можно изучить несколько распространенных, по отзывам потребителей, фильтров:

Стоит ознакомиться: Выгодные условия Trade-in только для участников MOYO Club

Конструктивные особенности и принцип работы стабилизатора

При постоянно неустойчивых параметрах сети стоит присмотреться к стабилизатору напряжения. Такая модель, как APC Line-R 1500VA, гарантирует выровненные показатели вольтажа на выходе. Коррелируя сетевое напряжение, можно наиболее полно защитить компьютеры и любую бытовую технику от помех и скачков напряжения.

Стабилизаторы постоянного напряжения делятся на два типа:

1. Линейные — поддерживают неизменный вольтаж, трансформируя внутреннее напряжение.  
2. Импульсные — в своей конструкции имеют накопители и выдают на подключенное электроустройство запасенную энергию нужных значений.

Стабилизирующие устройства переменного напряжения могут быть накопительными и корректирующими. Первый тип работает по аналогии с импульсным — он запасает электричество. Затем генерирует его потребителю с уже требуемыми значениями. Второй тип изменяет величину напряжения, используя добавочный потенциал и делая ее пригодной для электроприборов. Накопительные агрегаты, такие, как Inform Digital 15kVA, имеют большие размеры и чаще используются на производстве. Корректирующие же, в основном, предназначены для бытовых целей.

Подбирая стабилизатор, обращайте внимание на:

1. Производительность.
2. Размеры.
3. Показатель мощности.
4. Реакция на КЗ.
5. Значения входного и выходного напряжения.
6. Количество фаз сети.

Несколько вариантов популярных стабилизаторов:

Прочитайте: Классы энергосбережения бытовой техники: 7 видов

Что выбрать — сетевой фильтр или стабилизатор?

Выбор защитного агрегата для недешевых домашних электроустройств должен определяться целесообразностью. Принципиальное отличие между всеми предохраняющими агрегатами заключается в следующем. Сетевой фильтр, подобный APC Essential SurgeArrest, может только сгладить помехи и удалить импульсы высокого напряжения, не влияя на сам вольтаж на выходе. Если в проводке ток имеет 200 В, то фильтр никак не сможет поднять напряжение до необходимых 220. 

В это же время стабилизатор, к примеру, APC Line-R 1000VA, выравнивает значения, предотвращает скачки и выдает нужные параметры на выходе.

Таким образом, если в доме хорошая проводка, свет не мигает, не увеличивается яркость лампочек, нет частых отключений, то для компьютера или рядовой техники вполне подойдет сетевой фильтр. А вот дорогостоящую «плазму» или мощный котел лучше обезопасить применением стабилизатора. Особенно его использование актуально для сельской местности или в регионах со старыми линиями электропередач.

Обратите внимание: MOYO открыл первый круглосуточный склад-магазин техники и электроники

Выводы и рекомендации

Подобрав подходящий тип защитного механизма, перед покупкой стоит ознакомиться с его ключевыми параметрами:

• Для стабилизаторов: тип (одно- или трехфазный), мощность, активные и реактивные нагрузки, точность стабилизации, значения пусковых токов.
• Для сетевых фильтров: максимальная импульсная нагрузка, виды используемых предохранителей, наличие индикатора включения, качество и число гнезд.

Советы специалистов: к сетевым фильтрам не рекомендуется подключать электроустройства с повышенным пусковым током, наподобие теплового котла или высокомощной морозилки. Не стоит вестись на дешевизну и приобретать фильтр непонятного происхождения — капремонт домашней техники, пострадавшей от неполадок в проводке, выльется в крупные затраты.

 

Фильтр, управляемый напряжением (VCF) | The Synthesizer Academy

Фильтр, управляемый напряжением, является основной частью субтрактивного синтеза. Существует множество различных способов создания фильтра, и хотя в основном они делают одно и то же, все они звучат немного по-разному. Фильтр — это часть синтезатора, которая в наибольшей степени отвечает за формирование тонов, которые вы из него получаете, и придает каждому синтезатору свой собственный характер и уникальное звучание.

Как правило, фильтры блокируют одни вещи, пропуская другие. Фильтр в синтезаторе ничем не отличается; он блокирует одни частоты, пропуская другие. Существует несколько различных типов фильтров, которые вы можете выбрать в зависимости от того, какие частоты вам нужно заблокировать/пропустить для достижения желаемого звука.

 

Типы фильтров (режимы)

Фильтр нижних частот пропускает (разрешает) частоты ниже определенной точки, известной как частота среза. Частоты выше частоты среза блокируются. Этот фильтр позволяет вырезать из сигнала высокие частоты или избавиться от гармоник.

Развертка фильтра нижних частот

 

Полосовой фильтр пропускает частоты вокруг частоты среза, но блокирует частоты выше и ниже нее. Он пропускает только узкую полосу частот. Это полезно, если вы пытаетесь выделить определенную частоту.

Развертка полосового фильтра

 

Фильтр верхних частот пропускает частоты выше частоты среза и блокирует частоты ниже нее. Это позволяет вам вырезать низкие частоты из вашего сигнала или пропускать только гармоники.

Развертка фильтра верхних частот

 

Режекторный фильтр блокирует частоты вблизи частоты среза и пропускает все остальные. Это может пригодиться, если у вас есть одна конкретная частота, которую вы хотите заблокировать (возможно, это вызывает обратную связь или просто плохо звучит).

 

Различные синтезаторы или модули фильтров могут иметь фильтры одного или нескольких типов. Иногда все они доступны одновременно с разных разъемов, а иногда вы можете переключаться между ними с помощью переключателя или ручки.

 

Частота среза

Приведенные выше описания являются лишь обобщениями; сигналы обычно не полностью пропускаются или блокируются по обе стороны от частоты среза. Усиление фактически начинает снижаться, а затем неуклонно падает. Давайте посмотрим на фильтр нижних частот в качестве примера:

Обратите внимание, что частота среза не является той точкой, где фильтр начинает влиять на усиление. Это точка, где усиление составляет -3 дБ (половина).

Частота среза может регулироваться почти на всех VCF с помощью ручки или управляющего напряжения. Здесь вы можете начать использовать свой фильтр для создания более динамичных звуков. Может быть, вы исправляете фильтр нижних частот, чтобы частота среза была довольно высокой, когда вы сначала играете ноту, а затем она падает, когда нота удерживается. Это дает вам ноту, которая ярка при первом ударе и со временем становится более тусклой, как и многие акустические инструменты, когда на них играют.

 

Наклон

Скорость, с которой усиление падает после излома на частоте среза, называется наклоном фильтра. Когда вы покупаете фильтр, вы увидите характеристики наклона, такие как 12 дБ/октава или 24 дБ/октава. Это означает, что каждый раз, когда частота удваивается (повышается на октаву), усиление падает на 12 дБ или 24 дБ соответственно. Иногда наклон описывается в «полюсах», где каждый полюс равен 6 дБ. 2-полюсный фильтр будет иметь крутизну 12 дБ/октаву, 4-полюсный фильтр будет иметь крутизну 24 дБ/октаву и т. д.

6 дБ — не очень крутой наклон для фильтра. Вы можете использовать его, чтобы осветлить или замутить звук, но на самом деле он не обрезает частоты до такой степени, что вы их не слышите. Регуляторы тона на вашей старой стереосистеме, вероятно, имеют наклон 6 дБ.

12 дБ отфильтрует большую часть звука, но вы все равно сможете его услышать.

24дБ довольно круто. Вы можете использовать 4-полюсный фильтр, чтобы обрезать нежелательные частоты до такой степени, что вы их не заметите.

 

Резонанс

Вращение регулятора резонанса (или увеличение управляющего напряжения) на вашем фильтре повышает частоты прямо около частоты среза. Он также имеет тенденцию ослаблять низкие частоты (некоторые фильтры компенсируют это, поэтому вы не теряете низкие частоты при увеличении резонанса). Ширина пика, в котором частоты усиливаются, называется «Q».

 

По мере того, как вы продолжаете увеличивать резонанс, звук начинает немного звенеть прямо около резонансной частоты. Если вы увеличите резонанс еще больше (если ваш фильтр позволит вам, а некоторые нет), то фильтр начнет автоколебаться, и вы обнаружите на выходе синусоидальную волну. Пик настолько высокий и узкий, что через него будет проходить очень мало вашего входного сигнала. Если ваш фильтр откалиброван так, что он отслеживает вашу клавиатуру, вы можете использовать его как синусоидальный ГУН.

Примечание. Хотя VCF можно использовать таким образом, они не являются хорошей заменой VCO. Генераторы очень чувствительны к изменениям температуры, и настоящий ГУН имеет дополнительную схему, чтобы компенсировать это и сделать его более стабильным. VCF этого не делают, поэтому они не очень хорошо держат руку на пульсе. На некоторых из них вы можете резко изменить высоту тона, просто подув на их печатные платы.

 

Давайте посмотрим на реальный VCF. Это Filtare SEIII от Division 6. Это фильтр Eurorack, который разработан так, чтобы звучать как микросхема фильтра SSM2040, которая больше не производится. Это 4-полюсный фильтр, поэтому его наклон составляет 24 дБ/октаву.

Он имеет 4 различных типа фильтров, каждый из которых имеет отдельный выходной разъем.

Режекторный выход немного уникален тем, что он имеет регулятор «баланса», который позволяет переключаться между всеми низкими частотами и всеми высокими частотами. При установке посередине он пропускает как низкие, так и высокие частоты с провалом (выемкой) посередине.

Все органы управления этого фильтра могут управляться либо ручкой, либо внешним управляющим напряжением.

Имеется два входа CV для частоты среза. У одного есть ручка уровня, так что вы можете настроить, насколько входное напряжение влияет на частоту. Другой — фиксированный 1 вольт на октаву, что позволяет легко использовать этот фильтр в качестве синусоидального генератора, если хотите (на задней панели также есть подстроечный потенциометр, чтобы вы могли его настроить).

11.11: Фильтры, управляемые напряжением (расширенная тема)

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

28516

• Джеймс М. Фиоре
• Муниципальный колледж Mohawk Valley

Фильтр, управляемый напряжением, или VCF, представляет собой не что иное, как стандартный фильтр, частота настройки которого управляется внешним напряжением. Вы можете думать об этой концепции как о расширении аспектов управления тактовой частотой фильтра с переключаемыми конденсаторами. VCF используются в широком спектре приложений, включая измерительные устройства, такие как анализаторы частоты с разверткой и музыкальные синтезаторы. Любое приложение, которое требует точного или быстрого управления частотой настройки, требует VCF. Практически любой из фильтров, представленных в этой главе, можно превратить в VCF. Все, что вам нужно сделать, это заменить элементы настройки фильтра версией, управляемой напряжением. Как правило, это означает замену подстроечных резисторов резисторами, управляемыми напряжением.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Фоторезистор/лампа, используемые в качестве переменного сопротивления.

Два возможных способа создания сопротивления, управляемого напряжением, включают комбинацию фоторезистор/лампа (рис. \(\PageIndex{1}\)) и использование полевого транзистора в его омической области (рис. \(\PageIndex{2}\). )). Чтобы использовать эти элементы, просто удалите подстроечный резистор(ы) и замените их сопротивлением, управляемым напряжением. В качестве примера на рисунке \(\PageIndex{3}\) показан простой однополюсный высокочастотный фильтр VCF. По мере увеличения управляющего напряжения (\(V_c\)) яркость лампы увеличивается, что приводит к падению значения фоторезистора. Поскольку фоторезистор устанавливает частоту настройки, конечным результатом является увеличение \(f_c\). Версия FET создает сопротивление, пропорциональное величине напряжения на затворе (\(V_c\)).

Рисунок \(\PageIndex{2}\): Использование JFET в омической области.

Эти два решения не лишены проблем. В случае лампы/фоторезистора время отклика не очень велико, а часть лампы требует довольно большого управляющего тока. Схема FET устраняет эти проблемы, но требует, чтобы напряжение на ней оставалось довольно низким (обычно менее 100 мВ). Большие размахи сигнала выведут полевой транзистор из омической области, и искажения резко увеличатся. Кроме того, для популярного варианта N-каналов требуется отрицательный потенциал затвора, что обычно нежелательно. В обоих случаях остается еще одна проблема: сложно создать широкий линейный диапазон регулирования.

Рисунок \(\PageIndex{3}\): Соединение с переменным сопротивлением для VCF.

Еще один способ создать эффект элемента настройки с переменным напряжением — использовать операционный усилитель с крутизной, или ОТА (см. главу 6). Помните, что это устройство по сути представляет собой преобразователь напряжения в ток. Его выходной ток является функцией тока управления. (Управляющий ток легко получить из управляющего напряжения и резистора.) Это устройство идеально подходит для входов «инвертирующего» типа, где входной резистор используется в качестве преобразователя напряжения в ток. Один из возможных примеров показан на рисунке \(\PageIndex{4}\) — VCF с переменной состоянием. В прямоугольниках показано, где OTA заменил стандартный одиночный резистор. В этой схеме большое управляющее напряжение создает большой управляющий ток, что увеличивает крутизну. Это имитирует меньшее значение резистора настройки и, таким образом, создает более высокую частоту настройки. Подход OTA оказался надежным, воспроизводимым и, как правило, недорогим. Он также предлагает довольно широкий линейный диапазон настройки.

Рисунок \(\PageIndex{4}\): Использование OTA в качестве контролируемого элемента в VCF.

---

Эта страница под названием 11.11: Фильтры, управляемые напряжением (расширенная тема), публикуется в соответствии с лицензией CC BY-NC-SA 4.0 и была создана, изменена и/или курирована Джеймсом М. Фиоре с использованием исходного содержимого, которое было отредактировано для стиль и стандарты платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.