RU222994U1 - 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. Причем разноименные полюсы магнитов обращены друг к другу. 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 быстроохлаждённых 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 быстроохлаждённых сплавов, и магнитопроводом кольцевой формы, размещенным на концевой части кабеля и охватывающим экранирующую помехоподавляющую оболочку из лент метастабильных быстроохлаждённых 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 №9349518B2, МПК H01F17/06, H02G15/18; 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.

В качестве наиболее близкого решения принято устройство снижения шума сигнала (патент на изобретение Германии №202009018903, МПК H01R13/719, H04B15/00; 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, вокруг которых намотан кабель, причем разноименные полюсы магнитов обращены друг к другу.

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 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.

При этом магнитные тороиды размещены относительно кабеля таким образом, что ось по меньшей мере одного постоянного магнита перпендикулярна кабелю.

Один из магнитов 3 расположен вблизи вилки для подключения к сети 1, а другой - около вилки для подключения к прибору 4. Магниты 3 устанавливают как можно ближе к вилкам 1 и 4, соответственно, чтобы минимизировать получение помех проводом после фильтрации. Данное расположение магнитов позволяет фильтровать не только входящий ток на потребителя, но и помехи от потребителя соответственно. При этом магниты расположены друг относительно друга таким образом, что их разноименные полюсы обращены друг к другу. Это обеспечивает эффективную фильтрацию помех в разных спектрах частотного диапазона.

Кабель 2 намотан вокруг магнитов 3, по меньшей 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 фильтровать помехи таким кабелем.

Поверх магнитов 3 может выполняться внешняя оболочка, полностью покрывающая их и фиксирующая от смещения. Внешняя оболочка представляет собой пластиковый корпус 6 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.

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 отличие 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;

работа фильтрации в широком спектре частот;

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, вокруг которых намотан кабель, причем разноименные полюсы магнитов обращены друг к другу.

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

3. Помехоподавляющий кабель питания по п.1, отличающийся тем, что кабель намотан вокруг магнитов по меньшей мере одним витком.

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

5. Помехоподавляющий кабель питания по п.4, отличающийся тем, что внешняя оболочка выполнена в виде пластикового корпуса или термоусадочной трубки.