В современном мире, где технологии развиваются с невероятной скоростью, мы всё чаще сталкиваемся с различными электронными устройствами. Они окружают нас повсюду: дома, на работе, в транспорте. И одним из ключевых компонентов этих устройств являются синус-фильтры. В этой статье мы подробно рассмотрим, что такое синус-фильтры, как они устроены и для чего используются.

Что такое синус-фильтр?

Синус-фильтр — это электротехническое или электронное устройство, которое используется для фильтрации переменного тока. Он позволяет получить на выходе ток, форма которого максимально приближена к синусоиде. Это особенно важно для некоторых типов оборудования, которые чувствительны к качеству электроэнергии. Наиболее часто применение синус-фильтров связано с использованием преобразователей частоты с такими чувствительными устройствами как электродвигатели, трансформаторы, электронные устройства и т. д.

Как работает синус-фильтр?

Принцип работы синус-фильтра основан на использовании специальных фильтров, которые позволяют отсеять нежелательные гармоники из входного сигнала. Гармоники — это дополнительные частоты, которые возникают в результате нелинейных искажений в системе электроснабжения. Они могут негативно сказаться на работе оборудования, вызывая перегрев, снижение эффективности и даже выход из строя.

Синус-фильтры состоят из нескольких основных компонентов:

• Индуктивности — катушки, которая создаёт магнитное поле и препятствует прохождению высокочастотных гармоник.
• Ёмкости — конденсатора, который накапливает энергию и сглаживает колебания напряжения.
• Резисторов — элементов, которые ограничивают ток и предотвращают перегрузку системы.

Эти компоненты подобраны таким образом, чтобы обеспечить максимальную фильтрацию гармоник и получить на выходе сигнал, близкий к синусоидальному.

Использование синус-фильтров имеет ряд преимуществ:

• Улучшение качества электроэнергии. Снижение уровня гармоник позволяет повысить качество электроэнергии и продлить срок службы оборудования.
• Повышение эффективности. Уменьшение потерь на нагрев и улучшение работы оборудования приводит к повышению его эффективности.
• Снижение риска выхода из строя. Защита от перегрузок и перенапряжений предотвращает повреждение оборудования и снижает риск аварий.
• Продление срока службы. Благодаря снижению уровня искажений и помех, оборудование служит дольше.
• Соответствие стандартам. Использование синус-фильтров помогает соответствовать требованиям стандартов качества электроэнергии.

Таким образом, синус-фильтры являются важным компонентом современных систем с преобразователями частоты или другими типами устройств, использующими высокочастотную модуляцию. Они обеспечивают высокое качество электроэнергии, повышают эффективность работы оборудования и снижают риск выхода из строя. Применение синус-фильтров становится особенно актуальным в условиях постоянного роста количества электронных устройств и повышения требований к их надёжности и эффективности.

Типы синус-фильтров

Существует несколько типов синус-фильтров, каждый из которых имеет свои особенности и преимущества:

1. Пассивные фильтры. Состоят из индуктивностей, ёмкостей и резисторов. Отличаются простотой конструкции и низкой стоимостью, но могут иметь ограниченную эффективность.
2. Активные фильтры. Используют электронные компоненты для управления процессом фильтрации. Позволяют достичь высокой эффективности, но более сложны в изготовлении и дороги.
3. Гибридные фильтры. Сочетают в себе элементы пассивных и активных фильтров. Обладают хорошей эффективностью и относительно низкой стоимостью.

Выбор типа синус-фильтра зависит от конкретных требований и условий эксплуатации. Для небольших систем, например приводных систем, состоящих из преобразователя частоты и электродвигателя, могут подойти пассивные фильтры, а для крупных электрораспределительных систем с различными типами потребителей — активные или гибридные.

Схемы пассивных синус-фильтров

Пассивные синус-фильтры представляют собой дроссели, конденсаторы и резисторы, соединенные по схемам, соответствующим числу фаз питающей сети.

В качестве примеров синус-фильтров с полным набором пассивных компонентов можно привести синус-фильтры EPCOS (TDK) со следующими электрическими принципиальными схемами:

Чаще изготавливаются и применяются более простые схемы синус-фильтров, без резисторов.

Применение синус-фильтров в различных областях

Синус-фильтры находят применение в самых разных областях, где требуется высокое качество электроэнергии:

• Промышленность. В производственных процессах, где используются преобразователи частоты, электродвигатели и другое оборудование, использующее высокочастотную модуляцию или чувствительное к искажениям, синус-фильтры помогают повысить эффективность и надёжность.
• Транспорт. В транспортных системах, таких как метро, трамваи и троллейбусы, синус-фильтры обеспечивают стабильное напряжение для электродвигателей, питаемых от преобразователей частоты или инверторов (для систем с бортовой электросетью постоянного тока).
• Нефтедобывающая промышленность: синус-фильтры позволяют питать ШИМ-модулированным напряжением от преобразователей частоты электродвигатели погружных насосов, находящиеся на глубине несколько сот, а иногда и тысяч метров под землей.
• Энергетика. В электростанциях и подстанциях синус-фильтры защищают оборудование от перегрузок и улучшают качество электроэнергии.
• Телекоммуникации. В телекоммуникационных системах синус-фильтры предотвращают помехи и сбои в работе оборудования.
• Медицина. В медицинских учреждениях синус-фильтры гарантируют безопасность и надёжность работы медицинского оборудования.

Во всех этих областях синус-фильтры играют важную роль в обеспечении стабильной и эффективной работы электрических систем.

Освоенные промышленностью синус-фильтр

Промышленные синус-фильтры классифицируются по значениям индуктивности, емкости, номинальному напряжению и номинальному току.

Синус-фильтры трехфазные с напряжением 400 В

№	Тип синус-фильтра	Мощность ПЧ	Индукт.	Ток	Емкость	Габаритные размеры*			Масса*	Тип подключения
		[кВт]	[мГн]	[А]	[мкФ]	L [мм]	B [мм]	H [мм]	[кг]
1	ФС-22,4/2,5 У3	1,1	22,4	2,5	1,5	165	145	187	5	А
2	ФС-16/3,5 У3	1,5	16	3,5	1,5	165	145	187	5	А
3	ФС-11/4,5 У3	2,2	11	4,5	1,5	165	145	187	5	А
4	ФС-8,4/6,5 У3	3	8,4	6,5	1,5	165	150	210	7	А
5	ФС-7,2/8 У3	3,7	7,2	8	1,5	165	150	210	7,5	А
6	ФС-4,2/10 У3	4	4,2	10	1,5	165	150	215	7,5	А
7	ФС-4,2/13 У3	5,5	4,2	13	1,5	175	145	220	8,6	А
8	ФС-3,5/18 У3	7,5	3,5	18	1,5	175	165	240	11,5	А
9	ФС-2,4/24 У3	11	2,4	24	1,5	220	165	280	20	А
10	ФС-2/32 У3	15	2	32	2	220	185	280	25	А
11	ФС-1,58/42 У3	18,5	1,58	42	6,8	240	210	340	33	А
12	ФС-1,5/48 У3	22	1,5	48	4	240	220	340	36	А
13	ФС-1,1/60 У3	30	1,1	60	4	315	250	290	40	Б
14	ФС-0,9/75 У3	37	0,9	75	4	315	250	290	43	Б
15	ФС-0,8/90 У3	45	0,8	90	5	315	250	310	47	Б
16	ФС-0,7/110 У3	55	0,7	110	5	420	230	420	74	Б
17	ФС-0,5/150 У3	75	0,5	150	6,8	420	240	420	77	Б
18	ФС-0,4/180 У3	90	0,4	180	10	430	280	470	105	Б
19	ФС-0,4/210 У3	110	0,4	210	10	430	300	470	120	Б
20	ФС-0,3/270 У3	132	0,3	270	12	430	350	470	160	Б
21	ФС-0,3/325 У3	160	0,3	325	12	430	360	470	215	Б
22	ФС-0,2/410 У3	200	0,2	410	20	540	380	520	230	Б
23	ФС-0,185/480 У3	250	0,185	480	20	500	390	610	322	Б
24	ФС-0,17/510 У3	280	0,17	510	20	500	390	615	330	Б
25	ФС-0,14/610 У3	315	0,14	610	25	500	390	680	352	Б
26	ФС-0,14/660 У3	355	0,14	660	25	500	400	680	367	Б

Синус-фильтры трехфазные с напряжением 690 В

№	Тип синус-фильтра	Мощность ПЧ	Индукт.	Ток	Емкость	Габаритные размеры*			Масса*	Тип подключения
		[кВт]	[мГн]	[А]	[мкФ]	L [мм]	B [мм]	H [мм]	[кг]
1	ФС-61/2,5 У3	1,5	61	2,5	1,5	165	140	210	8	А
2	ФС-43,5/3,5 У3	2,2	43,5	3,5	1,5	165	150	220	10	А
3	ФС-33,5/4,5 У3	3	33,5	4,5	1,5	165	160	230	12	А
4	ФС-23,5/6,5 У3	4	23,5	6,5	1,5	200	170	250	15	А
5	ФС-19/8 У3	5,5	19	8	1,5	200	170	250	18	А
6	ФС-15,2/10 У3	7,5	15,2	10	1,5	230	180	280	20	А
7	ФС-11,7/13 У3	11	11,7	13	1,5	230	180	280	25	А
8	ФС-8,4/18 У3	15	8,4	18	1,5	250	180	310	35	А
9	ФС-6,3/24 У3	18,5	6,3	24	2	250	180	310	40	А
10	ФС-4,7/32 У3	22	4,7	32	2	320	240	330	60	А
11	ФС-3,6/42 У3	30	3,6	42	5	320	250	330	70	А
12	ФС-3,1/48 У3	37	3,1	48	5	320	250	350	78	А
13	ФС-2,5/60 У3	45	2,5	60	5	400	280	470	105	Б
14	ФС-2,0/75 У3	55	2	75	6,8	420	300	470	110	Б
15	ФС-1,75/90 У3	75	1,75	90	6,8	430	300	470	115	Б
16	ФС-1,38/110 У3	90	1,38	110	10	430	300	470	120	Б
17	ФС-1,0/150 У3	110	1	150	10	430	360	470	205	Б
18	ФС-0,85/180 У3	160	0,85	180	12	430	360	470	210	Б
19	ФС-0,73/210 У3	200	0,73	210	20	430	360	530	240	Б
20	ФС-0,56/270 У3	250	0,56	270	20	430	380	560	275	Б
21	ФС-0,47/325 У3	315	0,47	325	25	500	390	680	350	Б
22	ФС-0,37/410 У3	355	0,37	410	33	500	400	680	370	Б
23	ФС-0,32/480 У3	400	0,32	480	40	500	420	770	430	Б
24	ФС-0,3/510 У3	450	0,3	510	40	500	440	770	465	Б
25	ФС-0,25/610 У3	500	0,25	610	50	500	535	790	580	Б
26	ФС-0,23/660 У3	630	0,23	660	66	570	450	850	630	Б

Синус-фильтры трехфазные с напряжением 500 В

№	Тип синус-фильтра	Мощность ПЧ	Индукт.	Ток	Емкость	Габаритные размеры*			Масса*	Тип подключения
		[кВт]	[мГн]	[А]	[мкФ]	L [мм]	B [мм]	H [мм]	[кг]
1	ФС-13/4,5 У3	1,1-1,5	13	4,5	2	165	145	170	5	А
2	ФС-6,9/8 У3	2,2-3	6,9	8	5	175	155	205	8,5	А
3	ФС-5,2/10 У3	4	5,2	10	6,8	175	155	205	9	А
4	ФС-3,1/17 У3	5,5-7,5	3,1	17	10	250	210	240	15	А
5	ФС-2,4/24 У3	11	2,4	24	10	265	225	275	23	А
6	ФС-1,6/38 У3	15-18,5	1,6	38	10	260	225	330	30	А
7	ФС-1,1/48 У3	22	1,1	48	20	260	250	330	35	А
8	ФС-0,85/62 У3	30	0,85	62	30	320	360	265	47	Б
9	ФС-0,75/75 У3	37	0,75	75	30	320	360	270	50	Б
10	ФС-0,5/115 У3	45-55	0,5	115	20	420	220	450	70	Б
11	ФС-0,3/180 У3	75-90	0,3	180	33	430	280	490	110	Б
12	ФС-0,2/260 У3	110-132	0,2	260	47	430	300	500	130	Б
13	ФС-0,13/410 У3	160-200	0,13	410	66	430	320	585	180	Б
14	ФС-0,11/480 У3	250	0,11	480	94	500	360	630	205	Б
15	ФС-0,14/660 У3	315-355	0,14	660	141	610	800	580	380	Б
16	ФС-0,12/750 У3	400	0,12	750	165	610	850	585	480	Б
17	ФС-0,11/880 У3	400-500	0,11	880	188	800	950	750	700	Б
18	ФС-0,075/1200 У3	560-630	0,075	1200	282	850	950	800	750	Б

Синус-фильтры трехфазные с напряжением 690 В

№	Тип дросселя	Мощность ПЧ	Индукт.	Ток	Емкость	Габаритные размеры*			Масса*	Тип подключения
		[кВт]	[мГн]	[А]	[мкФ]	L [мм]	B [мм]	H [мм]	[кг]
1	ФС-11,7/13 У3	7,5	11,7	13	5	250	180	300	15	А
2	ФС-5,5/28 У3	22	5,5	28	10	250	180	400	30	А
3	ФС-3,4/45 У3	37	3,4	45	20	315	400	230	66	А
4	ФС-2/75 У3	55	2	75	33	360	320	400	80	Б
5	ФС-1,3/115 У3	90	1,3	115	47	430	300	500	130	Б
6	ФС-0,9/165 У3	132	0,9	165	66	500	400	500	160	Б
7	ФС-0,6/260 У3	200	0,6	260	94	500	645	360	250	Б
8	ФС-0,5/300 У3	250	0,5	300	136	550	500	650	275	Б
9	ФС-0,35/430 У3	355	0,35	430	272	700	600	680	350	Б
10	ФС-0,28/530 У3	450	0,28	530	340	700	500	800	450	Б
11	ФС-0,23/660 У3	630	0,23	660	408	750	550	800	560	Б
12	ФС-0,2/765 У3	710	0,2	765	476	850	650	900	590	Б
13	ФС-0,16/940 У3	900	0,16	940	612	1060	650	950	730	Б
14	ФС-0,12/1320 У3	1200	0,12	1320	816	890	750	1060	1040	Б