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Filtri di rete

Utilizzo dei filtri di rete

I filtri di rete hanno il solo scopo di filtrare ed attenuare i disturbi dalla rete di distribuzione dell'energia in modo che non possano interferire con il corretto comportamento degli apparati che dalla rete elettrica si alimentano. In genere i filtri sono progettati per:

- Attenuare i disturbi ad alta frequenza che si propagano sulla rete elettrica, causati da carichi non lineari.

- In qualche caso sono progettati per eliminare le sovratensioni transitorie, dove per sovratensioni transitorie si intendono rapide variazioni di tensione, picchi di tensione di breve durata, tipicamente da pochi microsecondi a 100 ms e oltre. Tali sovratensioni transitorie attraversano il fusibile, che non fonde, e si riversano sulle apparecchiature elettroniche e sono in grado di causare notevoli danni.

I filtri hanno la duplice funzione di proteggere l'apparato alimentato ma anche di proteggere la rete dall'apparato stesso, essendo la loro funzione bidirezionale.

I filtri di rete non sono utili per contrastare le fluttuazioni di tensione della rete elettrica.
In funzione della complessità e dell'efficienza è possibile metterne in cascata più di uno, tuttavia questo provoca una diminuzione della tensione all'uscita che è funzione dell'assorbimento e della resistenza serie di detti filtri.
In ogni caso quelli commerciali sono efficaci per disturbi la cui frequenza è superiore ai 100Khz.
Per filtrare frequenze inferiori occorre costruirsene uno adatto.
Più la frequenza di taglio è bassa e più saranno ingombranti i componenti del filtro, di pari passo andranno il peso, l'ingombro e il prezzo.

Filtro antidisturbo di rete Filtro antidisturbo di rete Filtro antidisturbo di rete
Filtro antidisturbo di rete Filtro antidisturbo di rete Filtro antidisturbo di rete

Sopra alcune foto di un filtro di rete monofase a singola cella di notevole potenza. Il circuito interno è incapsulato in una scatola metallica per evitare qualsiasi accoppiamento parassita con l'esterno.

Filtro antidisturbo a singola cella e doppia cella commerciali: circuito interno.

Filtro di rete a singola cella

Filtro di rete a singola cella. Si tratta di uno dei filtri di rete più semplici. I possibili valori dei componenti sono:

  • C1=0,1uF
  • C2=0,1uF
  • C3=4,7nF
  • C4=4,7nF
  • L1=4mH
  • L2=4mH
Filtro di rete a doppia cella

Sopra, un filtro di rete a doppia cella. Praticamente due filtri di rete a singola cella in cascata. Valori classici dei componenti:

Questi filtro commerciali sono pensati per eliminare tutti i disturbi che si propagano per conduzione sulla linea elettrica con una frequenza pari o superiore a 100Khz (in genere).

Studio del progetto di un Filtro a doppia cella adatto per gli impieghi hi-fi

Filtri adatti per eliminare disturbi della rete elettrica espressamente studiati per sistemi ad alta fedeltà ne esistono, ma sono realizzati con le stesse specifiche di quelli commerciali, tranne qualche raro e costoso caso.
Un tale filtro dovrebbe avere una frequenza di taglio molto più bassa, dell'ordine di qualche Khz.
Il nostro obbiettivo ottimale sarebbe eliminare tutte le frequenze più alte di quella di rete (50-60Hz), tuttavia ciò è abbastanza complesso e costoso vista la dimensione dei componenti in gioco.
La soluzione ideale sarebbe un filtro passa banda accordato sulla frequenza di rete.
Inoltre detto filtro non dovrebbe avere una grande resistenza serie per evitare di avere abbassamenti di tensione sotto carico.
Una buona soluzione sarebbe mettere un filtro commerciale a doppia cella che elimina le frequenze indesiderate fino a 100Khz e poi in cascata un filtro a singola cella con una frequenza di taglio di qualche Khz utilizzando dei condensatori poliestere e delle induttanze avvolte su nucleo ferromagnetico.

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