СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ЕМКОСТНЫХ ТОКОВ УТЕЧКИ НА КОРПУС СЕТЕВЫХ ФИЛЬТРОВ РАДИОПОМЕХ Российский патент 2008 года по МПК H02J3/01 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в сетевых фильтрах радиопомех для глубокого подавления несимметричных кондуктивных помех с одновременным выполнением требований электробезопасности по ограничению емкостных токов утечки.

Известны помехоподавляющие фильтры [1], состоящие в зависимости от требуемого уровня подавления, а также от импеданса сети и нагрузки из конденсаторов, либо из конденсаторов и индуктивностей по схеме Г-образного, П-образного, Т-образного или n-звенного фильтра, в которых индуктивности включены в цепь линейных проводов, а конденсаторы соединяют выводы индуктивностей с корпусом фильтра. Недостатком таких фильтров является наличие емкостных токов утечки, которые по условиям безопасности ограничиваются соответствующими нормативными документами, например ГОСТ РВ 20.57.310-98. Кроме того, применение таких фильтров ухудшает работу устройств защитного отключения (УЗО), которые реагируют на появление токов утечки на корпус, в связи с чем порог срабатывания таких устройств приходится увеличивать. Это означает, что при попадании человека под напряжение, действующее, например, между землей и корпусом электроустановки, срабатывание УЗО произойдет при большем токе, протекающем через человека, чем это было бы без фильтра радиопомех. Очевидно, безопасность электроустановки снижается.

Наиболее близким аналогом является фильтр радиопомех [2], в котором конденсаторы одним выводом подключаются к корпусу, другим выводом соединяются с выводами индуктивностей через емкостной делитель, включенный между линейными проводами. Прототип имеет те же недостатки, что и аналог, и для обеспечения необходимого уровня подавления помех, при соблюдении норм безопасности, требуется уменьшать величину емкости конденсаторов, соединяющих фильтр с корпусом, а значит увеличивать количество звеньев и величину индуктивности индуктивных элементов фильтра, что приводит к увеличению массы и габаритов устройства.

Задача, решаемая в предлагаемом изобретении, заключается в повышении эффективности подавления кондуктивных несимметричных помех в фильтре и снижении его массогабаритных показателей за счет увеличения емкости корпусных конденсаторов при соблюдении требований электробезопасности по ограничению емкостных токов утечки.

Технический результат от применения изобретения заключается в уменьшении емкостных токов утечки фильтра радиопомех.

Поставленная задача достигается тем, что предлагается способ уменьшения емкостных токов утечки на корпус сетевых фильтров радиопомех, содержащих по колличеству звеньев один или несколько узлов, каждый из которых подключен через конденсаторы к линиям сетевого фильтра и к корпусу, заключающийся в том, что потенциал одного из узлов изменяют таким образом, чтобы разность потенциалов на низкой частоте между данным узлом и корпусом стремилась к нулю, потенциалами аналогичных узлов других звеньев фильтра управляют одновременно через развязывающие по высокой частоте дроссели, в результате снижения разности потенциалов на низкой частоте между узлами и корпусом до нуля практически исключают на низкой частоте ток утечки на корпус.

В частности, чтобы реализовать способ, формируют сигнал, пропорциональный напряжению между одним из указанных узлов и корпусом, подают его на вход двухтактного усилителя, питание которого обеспечивают с помощью мостового выпрямителя, вход которого подключают к линиям сетевого фильтра в точках подключения конденсаторов данного звена, выходным током двухтактного усилителя, перезаряжая конденсаторы, управляют напряжением данного узла и через развязывающие высокочастотные дроссели напряжением узлов других звеньев фильтра таким образом, чтобы уменьшить до нуля низкочастотный сигнал на входе усилителя, а значит и напряжения низкой частоты между корпусом и узлами фильтра, и в результате практически исключают на низкой частоте ток утечки на корпус.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется функциональной схемой, приведенной на фиг.1, а также схемами измерения емкостных токов утечки на фиг.2 и 3.

На фиг.1 изображены фильтр радиопомех 1, звено фильтра 2, индуктивные элементы 3, конденсаторы емкостных делителей 4, корпусные конденсаторы 5, датчик напряжения 6, двухтактный усилитель 7, выпрямитель 8, развязывающий дроссель 9. На фиг.2 изображены схемы измерения емкостных токов утечки фильтров на примере однозвенного емкостного фильтра по структуре аналога и прототипа. Кроме перечисленных элементов, на фиг.2 и 3 изображены ЭДС сети 10, амперметр для измерения токов утечки 11 и ограничительный резистор 12.

Предлагаемый способ поясняется на примере структурной схемы однофазного, двухзвенного фильтра радиопомех 1 (фиг.1). Фильтр имеет две линии (по числу линий сети) с последовательно включенными индуктивными элементами. Входы фильтра Л1 и Л2 подключены к сети переменного напряжения, а выходы H1 и Н2 - к нагрузке (устройство, генерирующее помехи). Вход и выход фильтра соединены через два последовательно включенных звена 2. Каждое звено состоит из индуктивного элемента 3, двух конденсаторов емкостных делителей 4, подключенных к входным выводам индуктивного элемента 3 и средней точкой через корпусный конденсатор 5 к корпусу. К средней точке емкостного делителя второго звена подключены также датчик напряжения в виде емкостного делителя 6, нижнее плечо которого соединяется с корпусом, а выход - с неинвертирующим входом двухтактного усилителя 8, инвертирующий вход которого соединен с выходом датчика напряжения 6, а также с выходом усилителя 8 и со средней точкой емкостного делителя второго звена. Питание усилителя 7 обеспечивается мостовым выпрямителем 8, вход которого подключен к линиям фильтра в точках подключения емкостного делителя данного звена. Между средними точками емкостных делителей звеньев включен развязывающий дроссель 9.

Принцип компенсации емкостного тока утечки состоит в том, что напряжение на средних точках делителей (точка А, фиг.3) по низкой частоте (частоте сети) устанавливается равным напряжению корпуса, поэтому к корпусным конденсаторам не прикладывается переменное НЧ напряжение и НЧ составляющая тока утечки через них не протекает.

Способ реализуется следующим образом.

При возникновении цепи между одной из линий сети и корпусом (фиг.1) напряжение на корпусе будет приближаться к напряжению этого провода сети и станет по НЧ отличаться от напряжения средних точек делителей, связанных между собой дросселем 9. Это переменное напряжение через датчик напряжения 6 подают на неинвертирующий вход двухтактного усилителя 7, выходным током которого по принципу отрицательной обратной связи перезаряжают емкостные делители 4 так, чтобы переменная НЧ составляющая напряжения между входами усилителя 7 стремилась к нулю. При этом также к нулю будет стремиться переменная НЧ составляющая напряжения корпусных конденсаторов 5, а значит емкостной ток утечки на частоте сети также будет стремиться к нулю.

Библиографические данные

1. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник / Г.С.Найвельт, К.Б.Мазель, Ч.И.Хусаинов и др.; под ред. Г.С.Найвельта. - М.: Радио и связь, 1985. - 576 с., ил.

2. www.epcos.com. Filters for Converters in Traction Systems. Type B84142A*S002. Ordering code B84142A0250S002.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в сетевых фильтрах радиопомех для получения технического результата - глубокого подавления несимметричных кондуктивных помех с одновременным выполнением требований электробезопасности по ограничению емкостных токов утечки. Предлагается способ уменьшения емкостных токов утечки на корпус сетевых фильтров радиопомех, содержащих один или несколько узлов, каждый из которых подключен через конденсаторы к линиям сетевого фильтра и к корпусу, заключающийся в том, что потенциал одного из узлов изменяют таким образом, чтобы разность потенциалов на низкой частоте между данным узлом и корпусом стремилась к нулю, потенциалами аналогичных узлов других звеньев фильтра управляют одновременно через развязывающие по высокой частоте дроссели, в результате снижения разности потенциалов на низкой частоте между узлом и корпусом до нуля практически исключают на низкой частоте ток утечки на корпус. В частности, чтобы реализовать способ, формируют сигнал, пропорциональный напряжению между одним из указанных узлов и корпусом, подают его на вход двухтактного усилителя, на положительный вход питания которого подают с помощью выпрямления наиболее положительное напряжение, действующее на линиях сетевого фильтра в точках подключения конденсаторов данного узла, а на отрицательный вход питания, также с помощью выпрямления, подают наиболее отрицательное напряжение от тех же точек линий сетевого фильтра, выходным током двухтактного усилителя перезаряжают конденсаторы и в результате на низкой частоте приводят практически к нулевому значению напряжение между данным узлом и корпусом фильтра и соответственно исключают на низких частотах ток утечки на корпус. Технический результат от применения изобретения заключается в уменьшении емкостных токов утечки фильтра радиопомех. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ уменьшения емкостных токов утечки на корпус сетевых фильтров радиопомех, содержащих по количеству звеньев один или несколько узлов, каждый из которых подключен через конденсаторы к линиям сетевого фильтра и к корпусу, отличающийся тем, что потенциал одного из узлов изменяют таким образом, чтобы разность потенциалов на низкой частоте между данным узлом и корпусом стремилась к нулю, потенциалами аналогичных узлов других звеньев фильтра управляют одновременно через развязывающие по высокой частоте дроссели, в результате снижения разности потенциалов на низкой частоте между узлом и корпусом до нуля практически исключают на низкой частоте ток утечки на корпус.2. Способ уменьшения емкостных токов утечки по п.1, отличающийся тем, что формируют сигнал, пропорциональный напряжению между одним из указанных узлов и корпусом, подают его на вход двухтактного усилителя, питание которого обеспечивают с помощью мостового выпрямителя, вход которого подключают к линиям сетевого фильтра в точках подключения конденсаторов данного звена, выходным током двухтактного усилителя, перезаряжая конденсаторы, управляют напряжением данного узла и через развязывающие высокочастотные дроссели напряжением узлов других звеньев фильтра таким образом, чтобы уменьшить до нуля низкочастотный сигнал на входе усилителя, а значит и напряжение низкой частоты между корпусом и узлами фильтра и в результате практически исключают на низкой частоте ток утечки на корпус.