Kaikki mitä sinun tarvitsee tietää verkkosuodattimista
Tässä artikkelissa käsitellään verkkosuodattimien perusperiaatteita ja niiden merkitystä nykyaikaisissa sähkö- ja elektroniikkajärjestelmissä. Verkkosuodattimet ovat välttämättömiä komponentteja, jotka suojaavat laitteita erilaisilta sähköverkon häiriöiltä ja varmistavat järjestelmien luotettavan toiminnan.
Tuki
Mikä on verkkosuodatin ja miten se toimii?
Verkkosuodattimen tehtävä on suojata laitetta ulkoisilta häiriöiltä. Lisäksi suodattimnen tulee suojata ulkopuolisia laitteita (verkkoa) laitteen itsensä aiheuttamilta häiriöiltä.
Verkkosuodatin koostuu kondensaattoreista ja yleensä yhdestä tai kahdesta kelasta. Kondensaattoreita on kahdenlaisia: X-kondensaattoreita käytetään kahden vaiheen tai vaiheen ja nollan välillä vaimentamaan symmetrisiä häiriöitä. Y-kondensaattoreita käytetään vaiheen ja maan tai nollan ja maan välillä vaimentamaan epäsymmetrisiä häiriöitä. Useimmissa Schaffnerin suodattimissa on myös vastus (R), jonka ainoanan tehtävänä on purkaa kondensaattoreiden varaus jännitteen katkaisun jälkeen.
Sähkömagneettiset häiriöt (EMI)
EMI on lyhenne sanoista "Electro Magnetic Interference" eli sähkömagneettinen häiriö. Se on elektronisen laitteen aiheuttama häiriö, joka voi häiritä muiden elektronisten laitteiden toimintaa. Häiriö voi vaikuttaa erittäin negatiivisesti sovellukseen, mikä voi johtaa muun muassa suorituskyvyn ja toiminnan heikkenemiseen.
Miten EMI leviää?
EMI-häiriöt voivat levitä kahdella tavalla. Joko johdettujen häiriöiden kautta, joka kulkee verkon virta- ja datakaapeleissa, tai säteilyhäiriöiden kautta, jotka syntyvät häiriön lähteessä (sähkölaitteissa) ja leviävät sähkömagneettisena kenttänä ilmassa häiriön lähteestä muihin tai omiin kohteisiin, kuten kaapeleihin.
Säteilyhäiriöt ja johdetut häiriöt eivät ole kaksi erillistä ongelmaa, vaan ne voivat vaikuttaa yhdessä. Johtuvat häiriöt voivat aiheuttaa säteileviä häiriöitä, koska kaapeli toimii sähkömagneettisen häiriön antennina - lähetinantennina. Kaapelit voivat myös toimia sähkömagneettisen häiriön vastaanottimina. Mitä pidempi kaapeli on, sitä voimakkaampi häiriö. Kaapelista säteilevä häiriö osuu toiseen johtimeen, joka ottaa häiriön vastaan ja levittää sen kaapeliverkossa.
Mikä on EMC?
EMC tarkoittaa sähkömagneettista yhteensopivuutta (Electromagnetic Compatibility), ja sillä mitataan elektronisten laitteiden ja järjestelmien kykyä toimia EMI-häiriöiden aikana.
KAAPELOINNIN KAUTTA JOHTUVAT HÄIRIÖT
Kaapeloinnin kautta siirtyvät häiriöt voidaan jakaa symmetrisiin ja epäsymmetrisiin häiriöihin. Verkkosuodattimen pitää pystyä vaimentamaan sekä symmetrisiä että epäsymmetrisiä häiriöitä. Vaimennuskäyristä näkee, kuinka hyvin suodatin vaimentaa symmetrisiä ja epäsymmetrisiä häiriöitä.
SYMMETRISET HÄIRIÖT
Symmetriset (differential mode) häiriöt aiheutuvat häiriöjännitteestä vaiheiden tai vaiheen ja nollan välillä.
EPÄSYMMETRISET HÄIRIÖT
Epäsymmetriset (common mode) häiriöt aiheutuvat häiriöjännitteestä vaiheiden ja maan tai nollan ja maan välillä. Virta kulkee häiriölähteestä maahan (usein maahan kytkettyjen kondensaattoreiden kautta) ja takaisin vaiheisiin ja nollaan.
NÄIN VALITSET OIKEAN VERKKOSUODATTIMEN
Verkkosuodattimien valikoimastamme voi olla haasteellista valita oikea omiin tarpeisiin. Olemme koonneet alle kolme vaihetta, joiden avulla voit helpottaa valintaasi:
JÄNNITE:
Mikä on suurin kytketty jännite? Onko se 1-vaiheinen, 2-vaiheinen, 3-vaiheinen tai 3-v + N? Verkkosuodattimet soveltuvat jopa DC-jännitteelle, mutta silloin maksimivirtaa täytyy laskea 10-20 %.
MAKSIMIVIRTA:
Varmista, että suodattimen maksimivirta on riittävän suuri sovellukseen. Maksimivirta tarkoittaa korkeintaan +40°C:ssa, ellei muuta lämpötilaa mainita. Korkeammissa lämpötiloissa maksimivirta on alempi. Suodatin kestää hetkellisesti moninkertaista virtaa nimelliseen verrattuna.
VAIMENNUS:
Kuinka suuria häiriöt ovat? Millä taajuuksilla häiriöt esiintyvät? Entä mikä on häiriöiden aiheuttaja?
EMC-MITTAUKSET JA VERKKOSUODATTIMEN VALINTA
Todellisten häiriötasojen selvittämiseksi tarvitaan mittauksia, joista selviää häiriötasot ja ongelmalliset taajuudet EMC-direktiivin kannalta. Suodattimien vaimennuskäyristä selviää, mikä suodatin sopii parhaiten sovellukseen ja suodattaa riittävästi häiriöitä ongelmataajuuksilla.
Pienehköt häiriöt saa usein vaimennettua 1-asteisilla FN2010 tai FN2020 suodattimilla.
Voimakkaampiin häiriöihin sopii paremmin 2-asteiset FN2060 tai FN2070 suodattimet.
Laite- tai konevalmistajan vastuulla on huolehtia, että laite tai kone täyttää häiriöiden osalta EMC-direktiivin vaatimukset.
VUOTOVIRTA
Useimmissa suodattimissa on kondensaattoreita kytketty maahan (Y), mikä aiheuttaa vuotovirtoja. Vuotovirrat on ilmoitettu suodattimen teknisissä tiedoissa. Vikavirtasuojia käytettäessä on tärkeeä varmistaa, että vuotovirrat eivät ylitä vikavirtasuojan laukaisurajoja.
SUODATTIMEN ASENNUS
Tulosuodatin (esimerkiksi sähkökeskuksessa) tulee asentaa niin lähelle sisään tulevia kaapeleita kuin mahdollista. Suodattimen rungon tulee olla hyvässä kontaktissa keskuksen tai laitteen maalittomaan metallirunkoon. Varmista, että suodattimen kotelo on hyvin maadoitettu sekä poista lakka ja maali kaapista ennen asennusta. Älä koskaan asenna suodattimelle tulevaa ja lähtevää kaapelia lähelle toisiaan. Taajuusmuuttajalle tarkoitettu häiriösuodatin tulee asentaa mahdollisimman lähelle muuttajaa.
HYVÄKSYNNÄT
Valikoimamme verkkosuodattimet ovat UL-, CSA- ja Semko-hyväksyttyjä, vaihtoehtoisesti VDE-hyväksyttyjä. Schaffnerin suodattimissa ei ole CE-merkintää, koska suodattimet luokitellaan passiivisiksi komponenteiksi eivätkä näin ollen tarvitse merkintää. Verkkosuodattimen avulla laitteelle tai koneelle haetaan EMC-hyväksyntä (osa CE-hyväksynnästä).
SCHAFFERIN VANHOJEN TUOTESARJOJEN KORVAAMINEN UUSILLA
Schaffnerin vanhemmat sarjat voidaan monissa tapauksissa korvata uudemmilla sarjoilla. Eroja saattaa kuitenkin esiintyä, joten suosittelemme vertaamaan datasivuja ennen vaihtoa.
| VANHEMPI SARJA | KORVAAVA SARJA | SUODATINTYYPPI |
|---|---|---|
| FN610 |
FN2010 |
1-vaihesuodatin |
| FN660 |
FN2060 |
1-vaihesuodatin |
| FN670 |
FN2070 | 1-vaihesuodatin |
| FN258 |
FN3287/FN3288 |
3-vaihesuodatin |
| FN322 |
FN9222 |
IEC-liitinsuodatin |
Jouni Pulli 
