RU221507U1 - Помехоподавляющий кабель питания - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к конструкции помехоподавляющего кабеля питания. Технический результат заключается в подавлении помех в широком диапазоне частот для обеспечения стабильной работы электротехнического оборудования. Технический результат достигается за счет того, что помехоподавляющий кабель питания, содержащий изолированные медные жилы, сетевую вилку и вилку для подключения к прибору, также содержит размещенные вблизи сетевой вилки и вилки для подключения к прибору постоянные магниты тороидальной формы, причем кабель намотан вокруг указанных магнитов. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Полезная модель относится к области электротехники, в частности, к конструкции помехоподавляющего кабеля питания, построенного на базе принципа фильтрации через дроссели на ферритовых кольцах.

Рассматривается конструкция кабеля, включающего ферритовые магнитные кольца, обеспечивающие экранирование кабеля и подавления электромагнитных помех, создаваемых протекающими по проводникам шумовыми токами.

Известен фильтр питания (патент на изобретение Китая №202384765, опубликован 15.08.2012), включающий дроссель, состоящий из магнитного кольца, первой обмотки и второй обмотки, причем первая обмотка и вторая обмотка равномерно намотаны с обеих сторон магнитного кольца в противоположных направлениях, при этом первая обмотка и вторая обмотка выполнены из эмалированного провода. Магнитное кольцо представляет собой марганцево-цинковое ферритовое кольцо. Эмалированный провод, используемый для обмотки дросселя, представляет собой трехслойный изолированный провод.

Недостатками указанного технического решения является вероятность возникновения короткого замыкания вследствие использования марганцево-цинкового ферритового кольца. Кроме того, заявленный фильтр питания рассчитан на применение в технологиях ЖК отображения, что позволяет фильтровать помехи только свыше 100 МГц, в отличие от заявляемого кабеля питания, охватывающего гораздо более широкую часть спектра помех.

Известен помехоподавляющий кабель (патент на полезную модель РФ №194412, МПК H01B 11/10, опубликован 11.12.2019), содержащий токопроводящую жилу, помещенную в экранирующую помехоподавляющую оболочку из расположенных внахлест лент метастабильных быстроохлажденных сплавов, сверху покрытую внешним изоляционным покрытием. При этом кабель снабжен дополнительной экранирующей помехоподавляющей медной оболочкой в виде кабельного чулка, расположенного под внешним изоляционным покрытием и охватывающего экранирующую помехоподавляющую оболочку из лент метастабильных быстроохлажденных сплавов, и магнитопроводом кольцевой формы, размещенным на концевой части кабеля и охватывающим экранирующую помехоподавляющую оболочку из лент метастабильных быстроохлажденных сплавов. Магнитопровод может быть выполнен в виде литого феррита или из навитой ленты из метастабильных быстроохлажденных сплавов. Магнитопровод в виде литого феррита - это пассивный электрический компонент, изготовленный из феррита в виде кольца, использующийся в качестве фильтра, для подавления высокочастотных помех в электрических цепях.

Недостатками указанного технического решения является сложность изготовления помехоподавляющего кабеля, и как следствие, дороговизна конструкции.

Известен кабельный штепсельный разъем (патент на изобретение США №9349518 B2, МПК H01F 17/06, H02G 15/18; опубликован 24.05.2016), включающий штепсельный разъем, кабель, соединенный со штепсельным разъемом, магнитный элемент, охватывающий кабель, и корпус, закрывающий магнитный элемент. Корпус включает переднюю стенку, заднюю стенку и боковую стенку, соединяющую переднюю и заднюю стенки, внутреннюю полость, ограниченную корпусом и проходящую через переднюю и заднюю стенки с образованием первого отверстия в центре передней стенки и второго отверстия в центре задней стенки. Корпус включает в себя первый выступ между первым отверстием и внешним краем передней стенки для ослабления концентрированного напряжения, создаваемого кабелем, намотанным на корпус. Магнитный элемент выполнен в форме цилиндра и содержит сквозное отверстие, через которое проходит кабель. Кабель входит в сквозное отверстие с одной стороны и выходит с другой стороны, затем обвивает боковую стенку корпуса по второму выступу, проходит по первому выступу и снова пропускается через сквозное отверстие. Таким образом, кабель обвивается вокруг корпуса дважды вдоль осевого направления магнитного элемента.

Недостатками указанного технического решения является то, что размеры штепсельного разъема ограничивают возможность использования кабеля большего диаметра, а также не позволяют кабелю дополнительно обвить корпус, что ограничивает количество возможных витков.

Известен электрический соединитель (патент на изобретение США №8077887, МПК H01R 13/648, H01R 13/719, H01R 43/00, H04R 1/04, H04R 19/04, H04R 25/00; опубликован 13.12.2021), выполненный для применения в конденсаторном микрофоне и включающий цилиндрический корпус, вилку, служащую соединительным элементом, и кабель микрофона. В качестве микрофонного кабеля используется двухжильный экранированный кабель. На участке, в котором кабель проходит в корпус соединителя, помещается защитная насадка, изготовленная, например, из алюминиевого материала. Защитная насадка включает в себя цилиндрическую часть большого диаметра и цилиндрическую часть малого диаметра, к внешней стороне которой крепится постоянный магнит, выполненный в форме кольца. Внутри цилиндрического корпуса имеется магнитная жидкость, которая притягивается постоянным магнитом, что исключает ее вытекания из цилиндрического корпуса. Таким образом, даже если микрофонный кабель подвергается воздействию сильных электромагнитных волн, протекание высокочастотного тока, вызванного электромагнитными волнами, подавляется магнитной жидкостью в корпусе соединителя. Таким образом, магнитная жидкость оказывает действие, подавляющее высокочастотный ток, подобно сердечнику электромагнитных помех.

Существует риск вытекания магнитной жидкости из цилиндрического корпуса при его повреждении или ударе. Кроме того, указанная конструкция дорогостояща и сложна в изготовлении.

В качестве наиболее близкого решения принято устройство снижения шума сигнала (патент на изобретение Германии №202009018903, МПК H01R 13/719, H04B 15/00; опубликован 12.05.2014), содержащее источники магнитного поля и электрический компонент. При этом, в одном из вариантов осуществления изобретения, источники магнитного поля представляют собой постоянные кольцевые магниты, расположенные на расстоянии друг от друга и имеющие северный и южный полюсы. Кольцевой магнит имеет отверстие в центре, через которое проходит удлиненный электрический компонент, например, кабель, имеющий на конце штекерный разъем. Изменяющийся во времени сигнал тока, протекающий по линии, представляется как электрический сигнал. Кольцевой магнит обеспечивает экранирование линии от внешнего помехового излучения, а также приводит к уменьшению шумовых составляющих электрического сигнала, которые исходят от внутренних источников шума.

В указанном техническом решении кабель проходит внутри магнита, не обвивая его. При такой конструкции, для достижения шумоподавления в широком диапазоне частот требуется установка большого количества магнитов, что ведет к усложнению устройства.

Технической задачей заявляемой полезной модели является разработка кабеля питания с фильтрующими элементами, применяемого в широком диапазоне потребляемой мощности и обеспечивающего защиту электрооборудования от электромагнитных помех.

Техническим результатом является подавление помех в широком диапазоне частот для обеспечения стабильной работы электротехнического оборудования.

Технический результат достигается тем, что помехоподавляющий кабель питания содержит изолированные медные жилы, сетевую вилку и вилку для подключения к прибору, при этом вблизи сетевой вилки и вилки для подключения к прибору размещены постоянные магниты тороидальной формы и кабель намотан вокруг указанных магнитов.

Заявляемое решение иллюстрируется следующими чертежами:

Фиг. 1 - Конструкция помехоподавляющего кабеля питания.

Согласно настоящей полезной модели, рассматривается конструкция помехоподавляющего кабеля питания, построенного на базе принципа фильтрации через дроссели на ферритовых кольцах.

Кабель питания (фиг. 1) содержит вилку для подключения к сети 1, соединенную с многожильным гибким изолированным кабелем 2, магниты 3 и вилку для подключения к прибору 4.

На кабеле на расстоянии друг от друга размещены, по меньшей мере, два постоянных магнита 3, представляющих собой ферритовые магнитные тороиды. Тороидальная форма магнитов 3 позволяет снизить уровень возникающих помех, поскольку магнитное поле, создаваемое тороидом, сильно усиливается благодаря его геометрии и сосредотачивается внутри его структуры. Таким образом, достигается высокое качество экранирования электромагнитных помех.

Один из магнитов 3 расположен вблизи вилки для подключения к сети 1, а другой - около вилки для подключения к прибору 4. При этом магниты 3 устанавливаются как можно ближе к вилкам 1 и 4, соответственно, чтобы минимизировать получение помех проводом после фильтрации.

Кабель 2 намотан вокруг магнитов 3, по меньше мере, один раз каждой жилой. Количество витков влияет на степень фильтрации - чем больше витков, тем больше степень фильтрации. Кабель 2 включает медные жилы, покрытые изоляцией. При этом предложенное размещение магнитов 3 позволяет использовать кабель с сечением каждой жилы медного провода любого размера и формы и экранировать помехи от такого кабеля.

Поверх магнитов 3 может выполняться внешняя оболочка, полностью покрывающая их и фиксирующая от смещения. Внешняя оболочка представляет собой пластиковый корпус или термоусадочную трубку, накладываемые поверх магнита с намотанным на него кабелем, и защищающие от повреждений кабель 2 и магниты 3. В случае выполнения внешней оболочки в виде термоусадочной трубки, она окружает магнит 3 и после нагрева феном полностью его укрывает.

Магниты 3 выполнены на основе агломерированного феррита и могут быть расположены вертикально или горизонтально кабелю. При вертикальном расположении (Фиг. 1) достигается меньший эффект фильтрации, по сравнению с горизонтальным расположением, однако вертикальное исполнение значительно дешевле и технологичнее в исполнении.

Главным достоинством заявляемой конструкции является то, что можно использовать магниты и кабели любого размера в зависимости от поставленной задачи. Размеры магнита зависят от диаметра жилы, степени требуемой фильтрации, а также количества витков согласно формуле расчета. Размер кабеля ограничен размерами используемого магнита.

Устройство работает следующим образом:

Кабель подключается к электросети переменного тока с помощью вилки для подключения к сети 1 (фиг. 1) и к потребителю через вилку для подключения к прибору 4.

Принцип работы помехоподавляющего кабеля основан на работе дросселя, однако в отличии от обычного дросселя, заявляемая конструкция кабеля начинает работать при минимальных токах и не требует большого количества витков токонесущего провода.

Кроме того, осуществляется фильтрация сразу двух жил кабеля 2, что дает равномерный эффект на обоих проводах и исключает попадание помех из любой из жил провода.

Магнит 3, расположенный вблизи вилки для подключения к сети 1 фильтрует помехи из питающей сети. Другой магнит 3, находящийся поблизости к вилке для подключения к прибору 4 фильтрует помехи с тела кабеля 2 (кабель 2 принимает внешние радио и другие помехи), а так же от блока питания самого потребителя подключенного к вилке 4.

Преимуществом полезной модели является:

- повышение стабильности работы электрооборудования за счет исключения наведенных электромагнитных помех;

- эффективное подавление электромагнитных помех при использовании кабелей в широком интервале поперечных сечений;

- уменьшение вероятности фатальных последствий для потребителя из-за токов насыщения дросселя вследствие вынесения конструкции магнита на кабель.

Claims (5)

1. Помехоподавляющий кабель питания, содержащий изолированные медные жилы, сетевую вилку и вилку для подключения к прибору, отличающийся тем, что содержит вблизи сетевой вилки и вилки для подключения к прибору постоянные магниты тороидальной формы, при этом кабель намотан вокруг указанных магнитов.

2. Помехоподавляющий кабель питания по п. 1, отличающийся тем, что постоянные магниты расположены перпендикулярно кабелю.

3. Помехоподавляющий кабель питания по п. 1, отличающийся тем, что постоянные магниты расположены параллельно кабелю.

4. Помехоподавляющий кабель питания по п. 1, отличающийся тем, что постоянные магниты выполнены на основе агломерированного феррита.

5. Помехоподавляющий кабель питания по п. 1, отличающийся тем, что содержит внешнюю оболочку, размещенную поверх магнита с намотанным вокруг него кабелем.