ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.12.2019
Просмотров: 12467
Скачиваний: 24
196
К фильтрам цепей питания наряду с общими предъявляются следующие
дополнительные требования [128]:
•затухание, вносимое такими фильтрами в цепи постоянного тока или
переменного тока основной частоты, должно быть минимальным (например,
0,2 дБ и менее) и иметь большое значение (более 60 дБ) в полосе подавления,
которая в зависимости от конкретных условий может быть достаточно
широкой (до 10 ГГц) [128];
•сетевые фильтры должны эффективно работать при сильных проходящих
токах, высоких напряжениях и высоких уровнях мощности проходящих и
задерживаемых электромагнитных колебаний;
•ограничения, накладываемые на допустимые уровни нелинейных искажений
формы напряжения питания при максимальной нагрузке, должны быть
достаточно жесткими (например, уровни гармонических составляющих
напряжения питания с частотами выше 10 кГц должны быть на 80 дБ ниже
уровня основной гармоники) [128].
Рассмотрим влияние этих параметров более подробно.
Напряжение
, приложенное к фильтру, должно быть таким, чтобы оно не
вызывало пробоя конденсаторов фильтра при различных скачках питающего
напряжения, включая скачки, обусловленные переходными процессами в
цепях питания. Чтобы при заданных массе и объеме фильтр обеспечивал
наилучшее подавление наводок в требуемом диапазоне частот, его
конденсаторы должны обладать максимальной емкостью на единицу объема
или массы. Кроме того, номинальное значение рабочего напряжения
конденсаторов выбирают исходя из максимальных значений допускаемых
скачков напряжения цепи питания, но не более их [22].
Ток
через фильтр должен быть таким, чтобы не возникало насыщения
сердечников катушек фильтра. Кроме того, следует учитывать, что с
увеличением тока через катушку увеличивается реактивное падение
напряжения на ней. Это может привести к тому, что [22]:
ухудшается эквивалентный коэффициент стабилизации напряжения в цепи
питания, содержащей фильтр;
возникает взаимозависимость переходных процессов в различных нагрузках
цепи питания.
Наибольшие скачки напряжения при этом возникают во время отключения
нагрузок, так как большинство из них имеет индуктивный характер.
Характеристики фильтров зависят от числа использованных реактивных
элементов. Так, например, фильтр из одного параллельного конденсатора или
одной последовательной индуктивной катушки может обеспечить затухание
лишь 20 дБ/декада вне полосы пропускания, а LC-фильтр из десяти или более
элементов - более 200 дБ/декада [128].
197
Из-за паразитной связи между входом и выходом фильтра на практике
трудно получить затухание более 100 дБ. Если фильтр неэкранированный и
сигнал подается на него и снимается с помощью неэкранированных
соединений (проводов), то развязка между входом и выходом обычно не
превышает 40 ... 60 дБ. Для обеспечения развязки более 60 дБ необходимо
использовать экранированные фильтры с разъемами и использовать для
соединения экранированные провода [128].
Фильтры с гарантируемым затуханием 100 дБ выполняют в виде узла с
электромагнитным экранированием, который помещается в корпус,
изготовленный из материала с высокой магнитной проницаемостью
магнитного экрана. Этим существенно уменьшается возможность
возникновения внутри корпуса паразитной связи между входом и выходом
фильтра из-за магнитных электрических или электромагнитных полей.
Из-за влияния паразитных емкостей и индуктивностей фильтр зачастую не
обеспечивает требуемого затухания на частотах, превышающих граничную
частоту (f
c
) на две декады, и полностью может потерять работоспособность
на частотах, превышающих граничную частоту на несколько декад [128].
Частотный диапазон фильтров типа ФП от 0,15 до 1000 МГц.
Ориентировочные значения максимального затухания для сетевых фильтров,
приведены в табл. 2.5 [128].
Таблица 2.5
Значения максимального затухания для сетевых фильтров
Диапазон
частот
Максимальное
затухание
фильтра
вне
полосы пропускания, дБ
экранированный
неэкраниро-
ванный
с разъемами
без разъемов
Фильтры в цепях питания на токи не более 10 А
f
c
≤ f ≤ 10 f
c
80
-
-
10 f
c
≤ f≤ 100 f
c
80
-
-
f > 100 f
c
70
-
-
Фильтры в цепях питания на токи более 10 А
f
c
≤ f ≤10 f
c
100
-
-
10 f
c
≤ f ≤ 100 f
c
100
-
-
f > 100 f
c
90
-
-
Конструктивно фильтры подразделяются на:
•фильтры на элементах с сосредоточенными параметрами (LC- фильтры) -
обычно предназначены для работы на частотах до 300 МГц;
198
•фильтры с распределенными параметрами (полосковые, коаксиальные или
волноводные) - применяются на частотах свыше 1 ГГц;
•комбинированные - применяются на частотах 300 МГц ... 1 ГГц.
В настоящее время промышленностью выпускаются несколько серий
защитных фильтров (ФП, ФБ, ФПС и др.)., обеспечивающих эффективность
фильтрации не менее 60 дБ, 80 дБ и 100 дБ соответственно (рис. 2.10).
Основные характеристики защитных фильтров различных серий приведены в
табл. 2.6.
Фильтры серии ФП обеспечивают затухание от 60 до 100 дБ. Они рассчитаны
на номинальное напряжение переменного тока от 60 до 500 В и ток - от 2,5
до 70 А. Размеры фильтров составляют от 350•100•60 до 560•210•80 мм, а вес
- от 2,5 до 25 кг [117].
Таблица 2.6
Основные характеристики помехоподавляющих фильтров
Наименование
Тип фильтра
характеристик
ФП-1
ФП-2
ФП-3
ФП-4
ФП-5
ФП-6
Количество проводов
2
2
2
2
2
2
Номинальный ток, А
24
40
40
40
10
20
Номинальное напряжение
(фаза-земля), В
- постоянного тока
500
250
500
1000
500
500
- переменного тока 50 Гц
220
110
220
500
220
200
- переменного тока 400 Гц
110
60
110
220
110
110
199
Вносимое затухание, дБ
60
Масса, кг
25
25
45
45
45
45
Габаритные размеры, мм
- длина
350
350
430
430
430
430
- ширина
100
100
150
150
150
150
- высота (толщина)
60
60
60
80
80
80
Резьба трубы патрубка, дюйм
1/2
1/2
3/4
3/4
3/4
3/4
Продолжение табл. 2.6
Наименование
Тип фильтра
характеристик
ФП-
7
ФП-
8
ФП-
9
ФП-
10
ФП-
11
ФП-
12
ФП-
13
ФП-
14
ФП-
15
Количество проводов
2
2
2
2
2
2
2
2
4
Номинальный ток, А
1,0
2,5
4,0
10,0
16,0
20,0
20,0
40,0
70,0
Номинальное напряжение
(фаза-земля), В
- постоянного тока
250 1000 1000 500
1000
500
1000 1000
500
- переменного тока 50 Гц
110 500 380
220
380
220
500
500
220
- переменного тока 400
Гц
60
220 110
110
110
110
220
220
110
Вносимое затухание, дБ
Масса, кг
4,5
5,0
6,0
6,0
8,5
9,5
9,5
10,0
25,0
Габаритные размеры, мм
- длина
430 470 470
470
560
560
560
560
800
- ширина
150 170 170
170
210
210
210
210
210
- высота (толщина)
80
80
80
80
80
80
80
80
150
Резьба трубы патрубка,
дюйм
3/4
3/4
3/4
3/4
1
1
1
1
1 1/2
Окончание табл. 2.6
Наименование
Тип фильтра
характеристик
ФСПК-100
ФСПК-200
Число фильтруемых
двухпроводных линий
2
200
Номинальный ток, А
100
200
Номинальное напряжение
питающей сети 50 Гц, В
220/380
Частотный диапазон
подавления помех, МГц
0,02 ... 1000
Вносимое затухание, дБ
не менее 60
Величина падения напряжения
на фильтре при номинальном
рабочем токе, В
не более 5
Масса двух корпусов, кг
36
Габаритные размеры одного
двухпроводного корпуса, мм
- длина
800
- ширина
320
- высота (толщина)
92
Фильтры серии ФСПК-100 (200) предназначены для установки в
четырехпроводных линиях электропитания частотой 50 Гц и напряжением
220/380 В. Максимальный рабочий ток составляет 100 (200) А. В диапазоне
частот от 0,02 до 1000 МГц фильтры обеспечивают затухание сигнала не
менее 60 дБ [95].
Конструктивно фильтры ФСПК выполнены в виде двух корпусов
(полукомплектов),
каждый
из
которых
обеспечивает фильтрацию
двухпроводной линии. Размеры одного корпуса составляют 800•320•92 мм, а
вес - 18 кг [95].
4. Пространственное и линейное зашумление
Реализация пассивных методов защиты, основанных на применении
экранирования и фильтрации, приводит к ослаблению уровней побочных
электромагнитных излучений и наводок (опасных сигналов) ТСПИ и тем
самым к уменьшению отношения опасный сигнал/шум (с/ш). Однако в ряде
случаев, несмотря на применение пассивных методов защиты, на границе
контролируемой зоны отношение с/ш превышает допустимое значение. В
этом случае применяются активные меры защиты, основанные на создании
помех средствам разведки, что также приводит к уменьшению отношения
с/ш.
Для исключения перехвата побочных электромагнитных излучений по
электромагнитному каналу используется пространственное зашумление, а