K čemu audio síťový filtr?

Je dnes užití externího síťového filtru vůbec k něčemu? Proč není kvalitní síťový filtr součástí většiny spotřební elektroniky? Proč nás má zajímat vysokofrekvenční rušení, když ho neslyšíme, ani nevidíme?

Základní princip

Síťový filtr, nebo také slangově „síťová pračka“ potlačuje (omezuje) vysokofrekvenční (VF) rušení jdoucí směrem ze sítě k citlivému spotřebiči, nebo spotřebičům – většinou mluvíme o audio řetězeci. Funguje ale také opačně – potlačuje vysokofrekvenční rušení směrem od spotřebiče do sítě. Některé moderní externí filtry mají v sobě navíc integrovanou přepěťovou ochranu a chrání tak drahá zařízení od přechodných dějů, které se v přenosové síti často vyskytují. Přepěťové ochrany také omezují přepěťové špičky v síti vlivem úderu blesku, nebo napěťové špičky, které vznikají při spínání velkých výkonů nebo zapnutí/vypnutí lokální rozvodné sítě.

Zdroje rušení

V dnešní době jsou to hlavně spínané zdroje. Najdeme je v nabíječce na mobil, počítači, televizi a víceméně všude kolem nás. V Evropské unii musí všechny tyto spotřebiče splnit zákonem stanovené normy EMC, viz. samostaný blog post. Základní požadavek na konstrukční řešení jejich zdrojové části je u většiny výrobců co nejnižší cena. Spotřebiče tak balancují na hraně platných EMC norem a nějaké VF rušení do sítě přece jen unikne. Dalším nešvarem spínaných zdrojů je deformace proudu v síti, tzv. vyšší harmonické složky proudu.

Rozvodná síť, respektive okruh trafostanice nízkého napětí (NN), ze které rozvádějí elektrickou energii dráty NN až do vašeho domu nebo bytu, je pro nás všechny společná. Ten samý drát je společný i pro vaše sousedy. To, co pustí soused do sítě, je po tom samém drátu přenášeno i do vašich zásuvek. Většinou soused není sám a stovky domácností na sídlišti zcela určitě nějaké to VF rušení na společném drátu vyprodukují.

Proč filtrovat vysokofrekvenční rušení, když je mimo slyšitelnou frekvenci? K tomu je nejdříve třeba porozumět modulaci a interferenci.:

Modulace a interference

Interference je charakteristická vlastnost vlnění. U elektrického proudu a napětí znamená vzájemné ovlivňování, prolínání, kde se v určitém bodě vzájemně zesilují, zatímco v jiných bodech vzájemně ruší. Modulace je potom několik složených frekvencí dohromady. V našem případě je na vysoké frekvenci namodulovaná frekvence nízká (slyšitelná). Tedy složením (respektive modulací a interferencí) náhodných vysokých frekvencí vznikají frekvence nízké.

Druhy externích síťových filtrů

Nezabíhejme do konstrukčních detailů, zpravidla se jedná o LC útlumový článek, který tlumí určité frekvenční spektrum. Lepší filtry mají v sobě také integrovanou přepěťovou ochranu. Nejúčinnější filtrace je potom kombinace LC filtru, přepěťové ochrany a oddělovacího transformátoru, který téměř dokonale oddělí vaše spotřebiče od VF rušení venkovní sítě.

Jak funguje oddělovací transformátor?

Transformátor elektrickou energii procházející primárním vinutím přemění na elektromagnetický tok. Elektromagnetický tok je pomocí magnetického obvodu z tranformátorových plechů přenesen na sekundární vinutí, na kterém se opět naindukuje napětí. Standardní transformátorové plechy mají u vyšších frekvencí než 50 Hz značný útlum, proto se VF složky na sekundární vinutí nepřenášejí. VF rušení se přenáší pouze kapacitní vazbou mezi vinutími, tu však lze vhodným konstrukčním řešením eliminovat.

Obrázek: Jx (original uploader at Czech Wikipedia), [GFDL or CC-BY-SA-3.0], via Wikimedia Commons

Bezpečnost

Oddělovací transformátor galvanicky oddělí připojené zařízení od sítě. Ochranný vodič PE (zem) je však stále se sítí spojen. Zásuvkové svorky L i N jsou nyní na odděleném potenciálu. Znamená to, že fáze L vás při dotyku nekopne – samozřejmě za předpokladu, že se zároveň nedotknete N. Svorka N se nesmí spojit se zemí PE. Více naleznete v normě ČSN EN 61558-2-4.

Odkazy: