Трансформаторный фильтр 220 Вольт

По мере роста качества звуковоспроизводящей аппаратуры закономерно появляется проблема проникновения помех из электросети непосредственно в звуковой канал. Звучание музыки воспроизводимой в позднее вечернее или ночное время суток значительно отличается от дневного прослушивания. Многие ошибочно оправдывают эту разницу психоакустическим эффектом за счет лучшего эмоционального восприятия в ночное время (вспомним, что все концерты стараются проводить вечером или даже ночью). К тому же считается, что обычные бытовые электрические фильтры вполне справляются с возложенной на них функцией. А если возникает желание провести более глубокую «очистку», то достаточно просто приобрести дорогой сетевой фильтр, или стабилизатор электросети. Однако те любители качественного звука, которые уже перепробовали все вышеперечисленные устройства и не получили ожидаемого улучшения, по-прежнему задаются вопросом: «Каким образом получить натуралистичное звучание?» Особенно ярко эта проблема проявляется на этапе апгрейда хорошей аппаратуры на технически еще более лучшую, при этом качество звука остаётся на том же уровне. Возникает парадокс: параметры совершеннее, а звучание без изменения.

Благодаря форумам многие меломаны знают о существовании специальных  устройств для борьбы с явлением «грязной» электросети. Высокая стоимость не позволяет всем желающим приобрести эти устройства и очистить электросеть.

Но меломаны, обладающие навыками радиолюбителя, могут самостоятельно собрать подобные очистители сети. Ниже представлены примеры достаточно простых в сборке в домашних условиях и эффективных фильтрующих трансформаторов.

Для начала, рассмотрим обычный тороидальный трансформатор с соотношением 1:1 (Рисунок 1):

Первичная и вторичная обмотки находятся в непосредственной близости друг от друга – одна над другой. При таком расположении между катушками имеется не только индукционная магнитная связь через сердечник трансформатора, но и электрическая (ёмкостная электростатическая) за счет очень близкого расположения проводников первичной и вторичной обмоток. Из-за последней как раз и происходит проникновение высокочастотных составляющих из электросети.

На графике представлена АЧХ обычного тороидального трансформатора 1:1. Спад на частоте 20 кГц составляет 12 дБ (Рисунок 2):

Для того, чтобы минимизировать емкостную электростатическую связь логичным действием будет физическое разнесение обмоток друг от друга (Рисунок 3):

*Здесь и далее коричневым цветом будет обозначена первичная обмотка, а желтым – вторичная.

Существуют различные варианты изготовления трансформаторов с разнесением обмоток. Одна из самых громоздких и трудозатратных по сборке может считаться конструкция с четырьмя обмотками, расположенными напротив друг друга. (Рисунок 4):

Использование четырех обмоток позволяет более равномерно нагрузить магнитопровод.

На рисунке 5 представлен готовый трансформаторный фильтр (Вариант№1), имеющий магнитопровод сечением 25 мм2. Первичные и вторичные полуобмотки расположены на противоположных сторонах и намотаны проводом ПЭЛ1 диаметром 1,3 мм. Расчетная мощность – 550 Вт.

На рисунке представлена АЧХ такого трансформатора:

Спад АЧХ на частоте 20 кГц относительно рабочей частоты 50 Гц составляет 62 дБ.

Демонстрация работы источника сигнала и усилителя через этот трансформатор и без него в период с 12 до 15 часов дня показала очень хорошие фильтрующие свойства. Согласно набранной в течении года статистики, в данный промежуток времени электросеть является наиболее загрязненной.

Для получения того же эффекта можно собрать более простые конструкции фильтра, например, с использованием трёх обмоток, расположенных на одной линии (Рисунок 6):

Для изготовления такой конструкции можно взять в качестве основы обычный трансформатор с броневым ПЛ сердечником и готовой первичной обмоткой. Вторичные наматываются при помощи челнока до необходимого напряжения (Рисунок 7):

Спад на частоте 20 кГц для данного вида трансформатора с распределенными обмотками составляет 50 дБ (Рисунок 8):

Ещё один вариант – трансформатор с расположением первичной и вторичных катушек на одной оси, с металлическим экраном между ними (Рисунок 9):

Такой трансформатор можно собрать на основе удлиненных Ш-образных пластин (Рисунок 10):

Спад АЧХ для данного фильтра составляет более 52 дБ на частоте 20 кГц относительно рабочей частоты 50 Гц (Рисунок 11):

Самым простым и удобным решением можно считать конструкцию фильтрующего трансформатора, изготовленную из двух одинаковых типовых (промышленных) силовых трансформаторов со стержневыми сердечниками, например, ТСА270 (Рисунок 12):

Все имеющиеся вторичные обмотки и экран можно удалить за ненадобностью без разбора трансформаторов (Вариант №4) (Рисунок 13):

Включение последовательно двух полуобмоток (красные катушки на фото) на разных трансформаторах даёт первичную сетевую обмотку. А включение последовательно и синфазно оставшихся двух полуобмоток – вторичную (зеленые катушки на фото).

Необходимо иметь ввиду, что при таком виде включении общая индуктивность полученной сетевой обмотки будет недостаточной для нормальной работы фильтрующего трансформатора. Поэтому с помощью челнока необходимо добавить 75-125 витков, для получения общей индуктивности 1,1-1,3 Гн.

Из-за различия в материале сердечников трансформаторов распределение напряжения между полуобмотками будет несимметричное. Если напряжения отличаются более 5 вольт, то нужно дополнительно добавить витки к полуобмотке того трансформатора, у которого не хватает напряжения.

Для трансформатора, собранного на двух ТСА270 затухание составляет около 50 дБ  (Рисунок 14):

Несмотря на то, что использовано два трансформатора ТСА270, мощность, выдаваемая в нагрузку таким устройством, составляет 270 Вт. Ограничения связаны с не полным использованием магнитопровода. Тем не менее этой мощности вполне достаточно для питания источника сигнала (компьютера со звуковой картой) и усилителя мощности 4х25Вт.

С точки зрения эмоционального восприятия, все вышеперечисленные варианты трансформаторных фильтров заставляют звучать аудиоаппаратуру немного по-разному. Например, последний вариант создаёт эффект «воздушности» звучания, а вариант, представленный перед ним, ярче воспроизводит среднечастотный и низкочастотный диапазон и подойдёт, для питания активного сабвуфера.

Как видите, собрать фильтр, вычищающий высокочастотную грязь из электросети, можно без использования дорогостоящих компонентов, если брать за основу готовые трансформаторы.  Ключевым моментом сборки такого устройства является разнесение обмоток на значительное расстояние друг от друга, а не использование толстых изолирующих прокладок между обмотками, как например в медицинском трансформаторе с гальванической развязкой.

Автор: Станислав Мошев

31 комментарий: Трансформаторный фильтр 220 Вольт

  1. Александр Ростов-на-Дону пишет:

    Подтверждаю полезность применения такого фильтра для питания звуковой аппаратуры, сам впервые применил пробный вариант его на базе ТС-180 и получил явное улучшение звучания моей домашней системы. И не только моей. В дальнейшем стал использовать более мощный трансформатор ТАН-106. Был вариант тороида с разнесенными напротив обмотками , прекрасный результат.
    Добавлю, что подбором емкости во вторичной обмотке на 1-2мкф можно дополнительно увеличить крутизну спада ачх такого фильтра, заодно улучшить форму питающего напряжения . Ещё улучшить фильтрацию помогает дополнительная нагрузка фильтра, скажем, включением настольной лампы ватт на 60.
    Эффект от применения такого фильтра заметен сразу и уверенно. Система начинает звучать более музыкально и объемно. Минус такого фильтра-мягкая нагрузочная характеристика, мощные усилители на сотни ватт к нему подключать нельзя.А всю маломощную технику, вплоть до ламповых усилителей ватт на 5- вполне. проверено.

  2. ZLOIVOVAN пишет:

    Для грамотно сделанного усилителя, подключенного нормальными проводами к источнику звука такая приблуда совершенно бесполезна, а вот если ваш усилитель реагирует на включение- выключение электролампы в соседней комнате то да, мотайте, фильтруйте до бесконечности.

  3. Andrey_M пишет:

    Особенно забавно звучит предложение фильтровать питание для компьютера, в котором установлен импульсный блок питания, создающий столько “высокочастотной грязи”, что это сеть надо от него защищать, а не его от сети.

  4. Александр Ростов-на-Дону пишет:

    Чистить питание для компьютера разумеется, бессмысленно.
    Что касаемо того, что лезет в питание звуковой аппаратуры из розетки, то форму этого сигнала трудно назвать даже трапецией, настолько уродливо она выглядит.
    На выходе фильтра – совсем другая картина, почти синусоида . И как это влияет на звучание , понять несложно. Вся вч грязь остается за пределами блока питания , а как убрать её с помощью ” настоящих качественных кабелей ” я плохо представляю.
    К тому же я нигде выше не предлагал запитывать мощники киловаттные от такого устройства. А запитать источники, преды. корректоры от такого фильтра-благое дело.

    • ZLOIVOVAN пишет:

      Под нормальным соединительным проводом имеется в виду провод с плотной “плетеной” экранировкой центрального (сигнального) провода .Естественно центральный проводник и оплетка должны быть медными. Хорош МГТФЭ да и многие другие экранированные провода выпущенные при СССР.При покупке готовых желательно проверить сопротивление как сигнального так и экранирующего проводника – не более 0.1 Ома на метр погонный.

      • Александр Ростов-на-Дону пишет:

        Согласен с вами насчет МГТФЭ, добрый провод. Но в малосигнальных цепях (виниловая вертушка, микрофон) он звенит и шуршит, если задеть его.(тефлон-шикарный электрет) Микрофонный эффект выражен. Приходится искать провода с низким микрофонным эффектом либо подавленным особым проводящим слоем внутри на основе графита.
        Что касаемо сетевого фильтра, то это решение не новое и применялось в измерительных приборах очень давно. Видел фото таких трансформаторов на разнесенных катушках . Кстати, такое решение обеспечивает безопасность устройства при сгорании первички , нет замыкания сети на само устройство.
        Но вот поле рассеивания магнитное там приличное, трансформатор фонит и наводит на чувствительные цепи . Приходится выносить его подальше и экранировать.

        • ZLOIVOVAN пишет:

          Про микрофонный эффект МГТФа узнал впервые. Спасибо. В советское время часть мощной профессиональной аппаратуры изготавливалась с разнесенными в разные корпуса (стойки) блоками питания и усилителями мощности, не только ламповой но и транзисторной.Может по причине веса и габаритов, а может и для исключения влияния магнитного поля рассеивания силовых трансформаторов.

          • Александр Ростов-на-Дону пишет:

            да, стойка позволяла удалить блок питания от усилительной части и по части помех и по части нагрева.
            В любительских конструкциях можно обойтись проще, все в один корпус, не тягать по полу эти ящики.
            С этим трансфильтром у меня был забавный эффект пропадания фона в ламповом однотакте, лампы грелись переменкой и фонили чуток. Фильтр убрал фон очень сильно, а причина того- форма тока там уже не трапеция, с массой зудящих гармоник, а почти чистяй синус, его не слышно было на 50 гц.

  5. Александр Ростов-на-Дону пишет:

    Как-то попросил один ростовский удифил этот фильтр , послушать, сравнить с каким-то другим, повез на прослушку, ушастые собрались. Привозит обратно. Спрашиваю: ну что скажешь про фильтр? Важно рассказывает: ты знаешь, там посмотрели твой фильтр и сказали, что он не будет работать, в нем применили детали с ростовского радиорынка( кондер и резистор ).
    То есть, эти пингвины даже не включали ничего. На глаз послушали. Одно слово, удифилы.

    • шел мимо пишет:

      эт как вас макнули, батенька!)) что же вы не учли момент обязательной фирмовости?))
      просто анекдот))

      • Александр Ростов-на-Дону пишет:

        Знаете, мне удифилы столько крови попортили в свое время, что один придурок – картины не изменит.
        Когда понял, что это обычная секта людей, глухих на
        самое главное- на красоту музыки, прекратил с ними общение и не слушаю их бредовые речи.

        • RA9YUP пишет:

          Как я с Вами согласен! Однажды а Новосибирске зашел в аудио магаз, там парень лет 30 искал оптический кабель, там на витрине стоял готовый фильтр для акустики с какими то поющими конденсаторами и катушками, судя по цене они пели как Киркоров, сами без акустики :) а этот парень прмерно вот так же слух кинул реплику ,,в воздух,, тут сразу нарисовался какой то ,,златоухий,, и начался разговор про этот фильтр. ,,златоухий его так разрисовывал что аж сам в экстаз уходил от сказаного самим собой, после 8-10 минут ,,боготворений,, по поводу фильтра, парень сказал – типа ,, данахон нужен за такие бабки!?,, (цена примерно была около 600.000тр!), ,,златоухий обиделся и с таким отвращением ему сказал, – да ты обсос и лох если не можешь себе позволить купить такую вещь, чо ты вообще тогда заперся сюда, нищебродам здесь не место, иди в М-видео.Вот после этого я ненавижу этих ,,гуманоидов,, это больные люди, им ничего не докажешь они как нарки на своей игле..

          • ZLOIVOVAN пишет:

            Или хитрые ,расчетливые люди, впаривающие доверчивым гражданам непонятно что за бешеные деньги.

            • Александр Ростов-на-Дону пишет:

              Знаете, я не аскет и к кабелям нормально отношусь, но с одним условием. Когда все настроено и звучит на проводе от утюга, то можно украсить свою системку парой красивых кабелей, но не наоборот. Звука нет- а ты купи кабель у нас и звук появится. Угу. Как же ж.

            • шел мимо пишет:

              !!! в точку!!!
              именно, главное- втюрить!

          • Александр Ростов-на-Дону пишет:

            Из чувства протеста сочиняю фильтры колоночные на том, что есть на рынке, а там есть очень приличные детали, кроме катушек, их лучше самому мотать или купить готовые, по причине нехватки сил и времени.
            На звучание колонки влияет не тип деталей, а точность настройки и сведения полос, но это- с моей точки зрения, то есть лоха ушастого и нищеброда, не позволяющего себе золотые детальки из салона. ))) Зато мои колоночки поют и радуют людей музыкой, а салонные дрова по большей части воспроизводят мертвечину за безумные деньги. У каждого свой способ развлечения, видимо. У кого- музыку слушать, у кого- бабок ввалить и перед друзьями похвастать.

  6. NEULO пишет:

    Почитал. Ну да. Конечно. Фильтры вот разные дают аппаратуре разное звучание. Создатель фильтра в это верит. Вообще вешать себе на систему питания такую гирю (я имею ввиду габариты и массу) вряд ли есть какой либо смысл. Нормальный блок питания чхать хотел на форму синусоиды, он её выпрямляет и фильтрует. А если он этого не делает- значит что то не так именно с БП.
    Или вот если уж совсем припекло можно трансформатор сделать похожего конструктива только не 1:1 а нужных параметров. Будет тоже самое.
    Или добавить электростатический экран в транс. Тоже неплохо.

    • Александр Ростов-на-Дону пишет:

      Мне достаточно было услышать и сравнить звучание с фильтром и без, чтобы для себя сделать выводы о его пользе.
      А применять его или нет- дело личное каждого читателя.

  7. NEULO пишет:

    О вере спорить нет смысла.

    • Александр Ростов-на-Дону пишет:

      Веру мне заменяет спектрограмма сети до и после фильтра и ачх самого фильтра. А с хорошим спектром и верится крепче и спится лучше.

  8. Юрий пишет:

    Эта статья рассчитана на категорию “бедных аудиофилов”, только они любят эффект воздушного звучания)) .Началось всё серьёзно с помех и плавно переросло в натуральное и воздушное звучание.) Я бы определил её в категорию “юмор-сатира” , так как с аудиофилами спорить бессмысленно и бесполезно.

  9. NEULO пишет:

    А я скажу так. Недавно усилитель собирал и запитал его от компьютерного бп. А потом от обычного с 10000 мкф в фильтре и стабилизатором на LM317. Разницу на слух определить проблем никаких. Однако если поставить ещё вот такой чугунок перед трансформатором то услышать различия будет нереально. И даже спектрограмма вряд ли что скажет.

    • ZLOIVOVAN пишет:

      Спектрограмма чего?

      • NEULO пишет:

        Я думаю спектрограмма сети до и после бп.
        Не? а прежде чем спросить посты чуть повыше прочесть затруднился?)

    • Станислав пишет:

      И это говорит тот, кто не слышал разницу с “чугунком” и без оного. Как в одесском анекдоте: “Битлз”-туфта-мне сосед Мойша напел-картавит, щепелявит-таки нельзя это спокойно слушать!
      Кроме того этот как вы выразились “чугунок” не для владельцев ТДА2030 апгрейденых Мундорфами))

  10. ZLOIVOVAN пишет:

    Повторю еще раз – для грамотно сделанного усилителя все эти фильтры абсолютно бесполезны. Все транзисторные усилители питаются от постоянного напряжения, полученного в результате выпрямления переменного либо импульсного напряжения. Форма выпрямляемого напряжения влияет только на выпрямленное напряжение и абсолютно не должна влиять на “музыкальность и объем”. Если в Вашем усилителе все по другому то устраняйте причину (недоработки монтажа,схемы, экранировки,фильтрации БП ) а не последствия (низкая помехозащищенность и как следствие плохое отношение сигнал – шум)
    P.S. С непонятным праздником всех! Ну, чтоб играло!

    • Станислав пишет:

      Вы отчасти правы-грамотно спроектированный усилитель это хорошо. Но грамотная схемотехника в сочетании с хорошим усилителем – это ещё лучше.
      Мостовое (противофазное) включение ЦАПа позволяет снизить цифровые шумы и увеличить динамический диапазон с 100 Дб до 125 Дб.
      Мостовое (или лучше Цирклотронное) включение усилитетей позволяет увеличить помехозащищенность по питанию.

      Всем, кто не слышит разницу в своём звуке днем и поздно вечером-трансформаторный фильтр БЕЗПОЛЕЗЕН!
      Если водитель пользует “Жигули”-то ему бессмысленно покупать, например фирменную резину от “Мишлен”.
      А вот если наоборот: водитель “феррари” легко почувствует разницу между “стандартным” набором колес и “фирменным”.
      В данном случае мы имеем рассуждения владельцев “Жигулей” о не нужности лишней приблуды (Трансформаторного фильтра). И они правы, между прочим! Я сам, когда то давно, точно так же рассуждал, что комповый БП питающий источник сигнала-звуковую карту, гадит больше, чем все индустриальные помехи вместе взятые. А тут р-раз-и разрыв шаблона случился!! Оказывается не так страшен Чёрт, как его малюют))
      Для “владельцев Жигулей”, не в обиду сказазано-сам таким был-нет возможности приобрести готовые “феррари”-сделайте его сами. Для транзисторного усилителя-всё что выше Кг-0.003%…0.004% всё ещё “Жигули”, чего бы там не пели хором их владельцы.

  11. Александр Ростов-на-Дону пишет:

    оно бы так, как вы пишете, но я таскал макет фильтра в салон, там от него послушали несколько фирменных кирпичей . После чего мне было предложение делать такие устройства под заказ. Но идея не прошла, мои возможности в плане производства тогда были никакие, тема затихла.
    Свою домашнюю системку я запитывал через такой фильтр и разницу услышал сразу, без экспертов и их уверений в распахнутом звуке.

  12. Александр Ростов-на-Дону пишет:

    Цирклотрон, как типичный представитель двухтактной схемы с повторителем на выходе и общей обратной связью , никакими фильтрами не исправить, по сути, тот же транзисторный унч с его свистящими верхушками и агрессивно-взрывной подачей звука. Не годится такое устройство для меня , оно лишено главного, музыкальности. Остального -навалом. И многим нравится, и слово такое красивое.

  13. Александр Ростов-на-Дону пишет:

    Слух такое непредсказуемое дело, что нахваливать свое просто нет смысла, и кто слышит то же, что ты сам- услышит и без убеждения . Просто было время выслушать кучу всякого и из кучи выбрать свое подходящее. А доказывать другому, как жизнь показала- пустое.
    Мне нравится, слушаю и доволен. Чего и вам желаю.

  14. шел мимо пишет:

    “Как видите, собрать фильтр, вычищающий высокочастотную грязь из электросети, можно без использования дорогостоящих компонентов, если брать за основу готовые трансформаторы”
    Собственно говоря, спорить не буду, но сумлюваюся. И вот почему:
    зачем городить огород, если можно применить более компактные фильтры в самом БП? Схемотехника есть и довольно хорошо себя зарекомендовала.
    Громоздкий транс создает свое внешнее магнитное поле и оно тем больше, чем больше протекающий по обмоткам ток. http://ldsound.ru/transformatornyj-filtr-iz-3-x-faznogo-transformatora/comment-page-1/#comment-22273
    Получается, что чтобы избежать наводок от фильтра надо его ставить за версту от потребителя? Полнейший абсурд! не говорю, что магнитные поля и так не безвредны для живых существ. А экранировать нельзя)
    Не надо забывать, что трансформатор не есть идеальный прибор и он вносит свои искажения в проходящий ток-гистерезис, однако! Да еще и является приемником магнитных наводок от других источников.
    Можно приводить графики, делать замеры помех и тп, но меня никто не убедит в том, что это единственная панацея.
    И как влияют несколько приборов, включенных после этого фильтра, друг на друга? Где замеры?
    Я, скорее, соглашусь ZLOIVOVANом, что если у вас помеха из сети проходит в тракт, то у вас просто хреновенький БП.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *