Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Kondensatory łączące masę sieci energetycznej i zasilanego układu

10 Lip 2014 23:58 3492 12
  • Poziom 11  
    Mam problem ze zrozumieniem sensu pewnego rozwiązania technicznego.
    Otóż w wielu urządzeniach (np. starszym sprzęcie RTV) II klasy izolacji w zasilaczach impulsowych stosowane są kondensatory sprzęgające stronę pierwotną z masą strony wtórnej.
    Taki układ składa się z dwóch kondensatorów podłączonych jednym końcem do zacisków sieci energetycznej, a drugim do masy zasilanego układu (po stronie wtórnej).
    Kondensatory są wysokonapięciowe i bezpieczne (klasy Y2), ale chcąc nie chcąc, na masie takiego urządzenia jest pół napięcia sieci.
    W niesprzyjającym przypadku może to doprowadzić do nieprzyjemnego "porażenia prądem" w przypadku dotknięcia czegoś uziemionego i np. ekranowanego złącza wychodzącego z takiego urządzenia (które w takim wypadku trudno już chyba zaliczać do klasy II).
    Oprócz tego te kilka nanofaradów naładowane do stu woltów mogą siać zniszczenie wśród wielu delikatnych obwodów.

    Pytanie brzmi więc: Dlaczego tak? W jakich sytuacjach należy stosować takie kondensatory? Jakie powinny mieć parametry?
    Jedyne wytłumaczenie jakie przychodzi mi do głowy to redukcja EMI poprzez zwarcie kondensatorem do jedynego dostępnego punktu gdzie zakłóceń jest mniej (ba, często jedynego dostępnego sygnału "wychodzącego" z układu w ogóle) czyli sieci energetycznej. Skąd jednak założenie, że zwarcie do sieci energetycznej "zlikwiduje" EMI?
  • Poziom 43  
    Cytat:
    Skąd jednak założenie, że zwarcie do sieci energetycznej "zlikwiduje" EMI?
    Przetwornica daje również zakłócenia pomiędzy stroną pierwotną, a wtórną (przenoszą się przez pojemności pasożytnicze w transformatorze). Kondensatory, o których piszesz zamykają drogę dla prądów zakłóceń, ograniczając napięcie na "antenie" z przewodów wejściowych i wyjściowych.

    A prąd przez nie płynący przy 50Hz jest poniżej 1mA, nikomu zdrowemu nie zaszkodzi, a że sprzęt przy podłączaniu gniazd na gorąco może się uszkodzić trudno, dla producenta to nawet lepiej. :)
  • Poziom 11  
    Właśnie takiego wyjaśnienia się spodziewałem. Ale pytanie jak dobierać te kondensatory, oraz czy można je pominąć (np. dając ekran pomiędzy uzwojeniami w transformatorze). Chodzi mi o rozwiązania profesjonalne.
    Przy okazji tematu może ktoś mógłby powiedzieć coś więcej o kondensatorach typu X i Y, ich dobieraniu, napięciu przebicia i takie tam. Np. taki kondensator między masami w przypadku przebicia może doprowadzić do śmierci użytkownika, a kondensator między przewodami sieciowymi do pożaru. Jak to jest zrobione, że wszystko jest bezpieczne? (pytanie do profesjonalisty)
  • Poziom 27  
    Dosyć istotną rzeczą jest ze jeśli urządzenie nie ma wyprowadzonego PE to nie możesz dopuścić do pojawienia się na masie urządzenia połowy potencjału sieci. Zasilacze bez PE nie mają dwóch kondensatorów Y. Jest też norma na prąd przepływający przez użytkownika. Dla medycznych urządzań to poniżej 100uA o ile pamiętam. Dla zwykłych nie pamiętam, może ktoś inny pomoże.
  • Poziom 11  
    Mają. A ja pytam dlaczego. :)
  • Poziom 37  
    Kondensatory klasy X równoleglą uzwojenia dławika zespolonego w taki sposób aby dla w.cz był on widziany jako duża indukcyjność między siecią a samym zasilaczem. Natomiast dla m.cz ten kondensator w zasadzie nie istnieje i indukcyjności w dławiku też się znoszą nie zmieniając nic dla 50Hz.

    Kondensator klasy Y między pierwotnym a wtórnym ogranicza "syf" który generują diody prostownicze na wyjściu transformatora. Tam pojawiają się bardzo ostre zbocza i diody też są szybkie powodując przełączaniem pełne spektrum śmieci...

    Taki kondensator wtedy przepuszcza wszystkie te śmieci do PE uziemiając je i redukując. Kolejnym sposobem walki z nimi są dwójniki RC (lub sam C) wpięte równolegle w diodę powodując blokowanie szybkich przełączeń

    No i na koniec dwa kondensatory klasy Y między L i N do PE mają za zadanie blokować śmieci w.cz. Wraz z dławikiem zespolonym tworzą filtr dolno przepustowy LC o rezonansie najlepiej w częstotliwości pracy przetwornicy. Sporym winowajcom jest tutaj też mostek prostowniczy który generuje do sieci prawdziwą sieczkę.

    W zasilaczach bez PE nie montuje się tych kondensatorów bo robią dzielnik napięciowy i wyprowadzają potencjał na obudowę. Z reguły są to zasilacze małej mocy natomiast podłączenie zasilacza z zaciskiem PE bez uziemienia to poważny błąd bo filtr wtedy nie pracuje a dodatkowo sprawia to zagrożenie porażenia prądem w wyniku przebicia jednego z nich.
  • Poziom 43  
    Autor pyta dlaczego stosuje sie takie kondensatory w urządzeniach II klasy izolacji, odpowiedź że sie nie stosuje napewno go nie usatysfakcjonuje ;)

    Przykładowo C21 na schemacie który niedawno pojawił sie w innym wątku:
    Kondensatory łączące masę sieci energetycznej i zasilanego układu
    albo
    Link

    Potrzeba stosowania kondensatora wynika stąd że trzeba spełnić wymagania norm EMC, z tego powodu chiało by sie dać jak największą pojemność, ale inne normy ograniczają maksymalna wartość tej pojemności lub dopuszczalny prąd przez nią płynący.

    Gybyśmy zastosowali ekran pomiedzy uzwojeniami, albo jescze lepiej oddzielny ekran dla pierwotnego i wtórnego kondensator mógł by nie być potrzebny.

    mkpl piszesz skrótami i robisz zmieszanie.
    mkpl napisał:
    Taki kondensator wtedy przepuszcza wszystkie te śmieci do PE uziemiając je i redukując.
    Prąd zakłóceń nie płynie wcale do PE bo i po co, gdzie miał by popłynąć dalej, zignorował by prawo I Kirchoffa i "zwiał" do ziemi?
    A co jeśli nie mamy PE? w samochodzie albo w samolocie, albo nawet w telefonie komórkowym, filtry przeciwzakłóceniowe działają mimo że "ziemi" nie ma.

    Cytat:
    Kondensator klasy Y między pierwotnym a wtórnym ogranicza "syf" który generują diody prostownicze na wyjściu transformatora. Tam pojawiają się bardzo ostre zbocza i diody też są szybkie powodując przełączaniem pełne spektrum śmieci...
    Jeśli diody generują zakłócenia na wyjściu to dlaczego napiecie zakłóceń pojawia się pomiędzy wejściem a wyjściem?
    Diody czasem generują zakłócenia przy wyłączaniu, ale tranzystor po stronie pierwotnej też je generuje, dlaczego te pierwsze miały by być przyczyną napięć pomiędzy wejściem a wyjściem a te drugie nie?

    Cytat:
    Kondensatory klasy X równoleglą uzwojenia dławika zespolonego w taki sposób aby dla w.cz był on widziany jako duża indukcyjność między siecią a samym zasilaczem.
    Czyli bez kondensatora dławik nie będzie widziany jako indukcyjność?

    Cytat:
    Natomiast dla m.cz ten kondensator w zasadzie nie istnieje i indukcyjności w dławiku też się znoszą nie zmieniając nic dla 50Hz.
    A dla 100kHz indukcyjności sie nie znoszą? też sie znoszą, to nie zależy od częstotliwości ale od kierunku prądu.
    Cytat:

    Sporym winowajcom jest tutaj też mostek prostowniczy który generuje do sieci prawdziwą sieczkę.
    Jakiego rodzaju, na jakiej częstotliwości?
  • Poziom 37  
    Mostek prostowniczy odkształca kształt prądu sieciowego który napewno wtedy nie ma nic wspólnego z sinusem i właśnie po to stosuje się PFC, które tak kształtuje prąd pobierany z mostka aby na jego wejściu prąd pobierany przypominał sinusoidę (wiem masło maślane ale ciężko to wytłumaczyć bez oglądania przebiegów).

    Jeśli chodzi o filtr to kondensator klasy X go zwiera dla w.cz i dla w.cz jest reprezentowany jako dwie cewki zrównoleglone z sobą czyli w zasadzie jedna. Natomiast dla napięcia sieciowego są to 2 cewki które początki maja po stronie wejścia a końce na wyjściu (lub obojętne chodzi o same początki uzwojenia) dlatego pole magnetyczne w rdzeniu się wzajemnie znosi bo dla L i N prąd jest taki sam (tyle samo wpływa co wypływa) i indukcyjność po prostu redukuje się do pomijalnej wartości (gdzie typowo dla jednego uzwojenia jest to od 1 do kilku mH). Bez tego kondensatora dla w.cz ten dławik dalej będzie włączony przeciwstawnie (tak jak dla sieci) i też przestaje "istnieć".

    Jeszcze kwestia PE. Jeśli twierdzisz, że to potencjał zawieszony w powietrzu podłącz sobie cokolwiek nawet voltomierz między PE a L. PE jest ostatnim ratunkiem dla dotykającego urządzenia klasy 1 (tylko ochrona przed bezpośdenim dotykiem). Odprowadza cały prąd mogący pojawić się na obudowie w wyniku uszkodzenia izolacji. W zastosowaniach domowych może mieć max 5 OHM !.

    Dlatego kondensator między wyjściem i wejściem odprowadza syf z wyjścia do ziemi odniesienia jakim jest PE (transformator ma tu za małą pojemność sprzęgu i dobrze bo inaczej nie przeszedł by prób przebiciowych pozatym ta pojemność jest słabo kontrolowalna).

    Wracając do PE w urządzeniach mobilnych typu telefony nie wiem jak jest to zrobione ale np zasilacze do autobusów już mają PE i jest nim blacha autobusu natomiast - i + jest prowadzony osobno z akumulatora :)
  • Poziom 43  
    Cytat:
    Mostek prostowniczy odkształca kształt prądu sieciowego który napewno wtedy nie ma nic wspólnego z sinusem i właśnie po to stosuje się PFC, które tak kształtuje prąd pobierany z mostka aby na jego wejściu prąd pobierany przypominał sinusoidę (wiem masło maślane ale ciężko to wytłumaczyć bez oglądania przebiegów).
    Układy z PFC też mają na wejściu mostek i nie redukuje to ich skuteczności, przyczyną odkształcenia prądu jest kondensator za mostkiem, ale to tylko pogarsza wspoółczynnik mocy nie generuje RFI.

    Cytat:
    Jeszcze kwestia PE. Jeśli twierdzisz, że to potencjał zawieszony w powietrzu podłącz sobie cokolwiek nawet voltomierz między PE a L.

    Nic takiego nie twierdzę, jedynie twierdzę że nie każde źródło ma ziemię za potencjał odniesienia, w szczególności do ograniczania zakłóceń powstających pomiędzy wejściem a wyjściem przetwornicy wcale nie potrzebują PE.

    Cytat:
    PE jest ostatnim ratunkiem dla dotykającego urządzenia klasy 1 (tylko ochrona przed bezpośdenim dotykiem). Odprowadza cały prąd mogący pojawić się na obudowie w wyniku uszkodzenia izolacji. W zastosowaniach domowych może mieć max 5 OHM !.
    Ale to zupełnie inna funkcja i tu wszystko się zgadza, dla w.cz. impedancja jest wielokrotnie większa, anteny typu J są zwarte do ziemi a nadają ;)

    Cytat:
    Dlatego kondensator między wyjściem i wejściem odprowadza syf z wyjścia do ziemi odniesienia jakim jest PE
    Ale I prawo Kirchoffa musi być spełnione jeśli "syf" "płynie" do PE w innym miejscy musi z PE "wypływać", cała sztuka polega na tym żeby droga którą zamyka sie prąd zakłóceń była jak najkrótsza jeśli ten warunek bedzie spelniony nie ważne czy będzie połączenie z PE czy nie. Jeśli połączysz długim przewodem do ziemi jedną dowolnie wybraną stronę przetwornicy zakłócenia nie znikną.
  • Poziom 17  
    Trafiłem na ten wątek w poszukiwaniu informacji, po co są te kondensatory. Wątek jest już stary, ale ciekawy i zostawiony bez konkretnego rozwiązania. W związku z tym chciałem podzielić się moimi własnymi przemyśleniami i zapytać, czy dobrze myślę.

    Według mnie przyczyną zakłóceń są pojemności pomiędzy uzwojeniami transformatora. Transformator w przetwornicy ma "latające" w rytm PWM przynajmniej jedno z wyprowadzeń, a przez pojemności międzyuzwojeniowe napięcie o częstotliwości PWM z tego wyprowadzenia przenosi się na wyjście. Obwód wtórny o zmiennym potencjale działa jak antena nadawcza. Łącząc kondensatorem stronę wtórną z w miarę stałą częścią sieciową "zwieramy zasilanie anteny", czyli usztywniamy potencjał wyjściowy względem zasilania dla składowych W.CZ. i ograniczamy emisję zakłóceń. Dobrze mówię?
  • Poziom 17  
    jarek_lnx napisał:
    Cytat:
    Dobrze mówię?
    Tak

    Jeszcze raz przejrzałem ten wątek i dopiero teraz zauważyłem, że w Twoim pierwszym poście jest już odpowiedź. Tak to bywa, jak dyskusja się rozwija - można przeoczyć sedno... W każdym razie dzięki za potwierdzenie.