RU201014U1

RU201014U1 - ELECTROMAGNETIC INTERFERENCE FILTER

Info

Publication number: RU201014U1
Application number: RU2020111915U
Authority: RU
Inventors: Юрий Пантелеевич Лепеха
Original assignee: Юрий Пантелеевич Лепеха
Priority date: 2020-03-24
Filing date: 2020-03-24
Publication date: 2020-11-23

Abstract

Техническое решение относится к области электротехники и радиотехники и может быть использовано в качестве фильтров подавления электромагнитных помех, устанавливаемых в сети переменного тока однофазного или трехфазного электропитания, и снижения побочных электромагнитных излучений и наводок (ПЭМИН), а также может быть использовано для защиты информации, обрабатываемой техническими средствами (ТС), обеспечивая предотвращение утечки информации от несанкционированной деятельности по сетям электропитания и заземления в результате воздействия на сети электропитания и заземления информативных ПЭМИН.Фильтр подавления электромагнитных помех в двойном экранирующем корпусе, состоящий, по крайней мере, из двух индуктивных звеньев элементов фильтрации, включающих в себя помехоподавляющие индуктивно связанные синфазные дроссели фильтров с четырехпроводной для трехфазной сети или двухпроводной для однофазной сети структурой, конденсаторы, соединители, помехоподавляющие проходные конденсаторы, дроссели синфазных фильтров выполнены на тороидальных сердечниках на магнитопроводах, изготовленных из тонких нанокристаллических и аморфных лент, синфазные дроссели фильтров с намотанными медным изолированным проводом обмотками заливают затвердевающим компаундом, содержащим в своем составе нанокристаллические и аморфные измельченные фракции и ферромагнитные порошки.Варианты исполнения фильтров позволяют устанавливать их в однофазные и трехфазные цепи электропитания различных объектов энергопотребления. 2 ил.The technical solution relates to the field of electrical engineering and radio engineering and can be used as filters for suppressing electromagnetic interference installed in an alternating current network of single-phase or three-phase power supply, and for reducing spurious electromagnetic radiation and interference (PEMIN), and can also be used to protect information processed technical means (TS), ensuring the prevention of information leakage from unauthorized activity along the power supply and grounding networks as a result of the influence of informative PEMs on the power supply and grounding networks. An electromagnetic interference suppression filter in a double shielding case, consisting of at least two inductive links of filtering elements , including interference suppression inductively coupled common-mode filter chokes with a four-wire structure for a three-phase network or two-wire structure for a single-phase network, capacitors, connectors, interference suppressing capacitors, dross Whether in-phase filters are made on toroidal cores on magnetic circuits made of thin nanocrystalline and amorphous tapes, in-phase filter chokes with windings wound with copper insulated wire are poured with a solidifying compound containing nanocrystalline and amorphous crushed fractions and ferromagnetic powders. into single-phase and three-phase power supply circuits of various objects of energy consumption. 2 ill.

Description

Техническое решение относится к области электротехники и радиотехники и может быть использовано в качестве фильтров подавления электромагнитных помех устанавливаемых в сети переменного тока однофазного или трехфазного электропитания и снижения побочных электромагнитных излучений и наводок (ПЭМИН), а также может быть использовано для защиты информации, обрабатываемых техническими средствами (ТС), обеспечивая предотвращение утечки информации от несанкционированной деятельности по сетям электропитания и заземления в результате воздействия на сети электропитания и заземления информативных ПЭМИН.The technical solution relates to the field of electrical engineering and radio engineering and can be used as filters for suppressing electromagnetic interference installed in an alternating current network of single-phase or three-phase power supply and reducing collateral electromagnetic radiation and interference (PEMIN), and can also be used to protect information processed by technical means (TS), ensuring the prevention of information leakage from unauthorized activity on power supply and grounding networks as a result of the impact of informative PEMIN on the power supply and grounding networks.

Системный подход по снижению ПЭМИН включает в себя перечень технических мер, таких как экранирование, заземление, правильный электромонтаж и фильтрацию.A systematic approach to reducing PEMIN includes a list of technical measures such as shielding, grounding, correct wiring and filtration.

Технический прогресс в области радиоэлектроники навязывает потребителю использование технических средств работающих в более высокочастотной части электромагнитного спектра от 100 кГц до 8 ГГц и более. С появлением таких технических средств, в особенности средств обрабатываемых информацию, возникла проблема расширение частотного спектра подавления электромагнитных помех и их гармоник.Technical progress in the field of radio electronics imposes on the consumer the use of technical means operating in the higher frequency part of the electromagnetic spectrum from 100 kHz to 8 GHz and more. With the advent of such technical means, especially the means of processed information, the problem arose of expanding the frequency spectrum of suppression of electromagnetic interference and their harmonics.

Эффективным способом подавления электромагнитных помех является использование фильтров подавления электромагнитных помех в виде сетевых помехоподавляющих фильтров для электросетей переменного тока. Фильтрации, как средству снижения уязвимости телекоммутационного оборудования помехоподавляющими фильтрами, посвящено множество публикаций (например, Кечиев Л.Н., Степанов П. А. «ЭМС и информационная безопасность в системах телекоммуникаций» М.: Издательский Дом «Технологии», 2005.)An effective method of EMI suppression is to use EMI filters in the form of AC mains noise suppression filters. Filtration, as a means of reducing the vulnerability of telecommunication equipment with interference suppression filters, is devoted to many publications (for example, Kechiev L.N., Stepanov P.A. "EMC and information security in telecommunication systems" M .: Publishing House "Technologies", 2005.)

Известны однофазные и трехфазные сетевые помехоподавляющие фильтры фирм EPCOS, ТЕ Connectivity.Known single-phase and three-phase mains noise suppression filters firms EPCOS, TE Connectivity.

Известен сетевой помехоподавляющий фильтр ЛФС 100-ЗФ, предназначенный для защиты радиоэлектронных устройств и средств ЭВТ от утечки информации за счет наводок по трехфазным цепям электропитания напряжением до 380 В, частотой 50 Гц с максимальным рабочим током до 100 А, а также для подавления помех в заданном (0,1-1000 МГц) частотном диапазоне (http://gkshied-securitv.ru/catalog/lsf-100-3f.)Known network noise suppression filter LFS 100-ZF, designed to protect electronic devices and electronic equipment from information leakage due to interference through three-phase power supply circuits with voltage up to 380 V, frequency 50 Hz with a maximum operating current up to 100 A, as well as to suppress noise in a given (0.1-1000 MHz) frequency range (http://gkshied-securitv.ru/catalog/lsf-100-3f.)

Известно также Устройство защиты информации (Патент RU 2533640, опубликованный 20.11.2014).It is also known Information security device (Patent RU 2533640, published on 20.11.2014).

Известен также Сетевой помехоподавляющий фильтр (Патент RU 177627, опубликованный 02.03.2018).Also known is a network noise suppression filter (Patent RU 177627, published 03/02/2018).

Вышеперечисленные устройства в основном содержат помехоподавляющие фильтры для снижения уровней помех в цепях электропитания с различной эффективностью подавления ПЭМИН от 30 до 90 дБ, в частотном диапазоне от 0,1 до 6 ГГц.The above devices mainly contain noise suppression filters to reduce noise levels in power supply circuits with varying efficiency of PEMIN suppression from 30 to 90 dB, in the frequency range from 0.1 to 6 GHz.

Теоретическое описание работы электромагнитных экранов основано на том, что их действие состоит в отражении и направлении потока энергии, создаваемой источниками поля, предотвращая ее попадание в защищаемую область пространства. Механизм отражающего и направляющего действия экранов на потоки электромагнитной энергии неразрывно связан с возникновением на поверхности и в толще конструкций экранов зарядов, токов и поляризаций. В общем случае экран не только ослабляет, но и искажает поле источника в защищаемой области, поэтому эффективность экранирования оказывается различной для электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля. Электромагнитным экраном называют конструкции, предназначенные для ослабления электромагнитных полей, создаваемых источниками в некоторой области пространства, не содержащих этих источников. В большинстве случаев электромагнитные экраны изготавливаются из металлов.The theoretical description of the operation of electromagnetic shields is based on the fact that their action is to reflect and direct the flow of energy generated by the field sources, preventing it from entering the protected area of space. The mechanism of the reflective and directing action of the screens on the flows of electromagnetic energy is inextricably linked with the appearance on the surface and in the thickness of the structures of the screens of charges, currents and polarizations. In the general case, the screen not only weakens, but also distorts the source field in the protected area; therefore, the screening efficiency turns out to be different for the electric and magnetic components of the electromagnetic field. An electromagnetic shield is a structure designed to attenuate electromagnetic fields generated by sources in a certain area of space that do not contain these sources. In most cases, electromagnetic shields are made of metals.

Комплекс вопросов, связанных с разработкой эффективных экранов и экранирующих систем для технических средств, работающих в широком диапазоне частот, экранирующие материалы и покрытия, экранирование низкочастотных магнитных полей, конструкции экранирующих корпусов и их элементы подробно изложены в литературе (например, Кечиев Л.Н., Акбашев Б.Б., Степанов П.В. «Экранирование технических средств и экранирующие системы» М.: 2010 г.)A set of issues related to the development of effective shields and shielding systems for technical equipment operating in a wide frequency range, shielding materials and coatings, shielding of low-frequency magnetic fields, the design of shielding cases and their elements are detailed in the literature (for example, Kechiev L.N., Akbashev B.B., Stepanov P.V. "Shielding of technical means and shielding systems" M .: 2010)

Задача, на решение которой направлено заявленное технического решения заключается в расширении полосы подавления электромагнитных помех и ПЭМИН, увеличение значения вносимого затухания в полосе подавления фильтра, снижение массы и уменьшение габаритных размеров.The problem to be solved by the claimed technical solution is to expand the suppression band of electromagnetic interference and PEMIN, increase the value of the insertion attenuation in the suppression band of the filter, reduce the weight and reduce the overall dimensions.

Данная задача достигается за счет того, что фильтр подавления электромагнитных помех в двойном экранирующем корпусе, состоящий по крайней мере из двух индуктивных звеньев элементов фильтрации, включающих в себя помехоподавляющие индуктивно связанные синфазные дроссели фильтров с четырехпроводной для трехфазной сети или двухпроводной для однофазной сети структурой, конденсаторы, соединители, помехоподавляющие проходные конденсаторы, дроссели синфазных фильтров выполнены на тороидальных сердечниках на магнитопровододах, изготовленных из тонких нанокристаллических и аморфных лент, синфазные дроссели фильтров с намотанными медным изолированным проводом обмотками заливают затвердевающим компаундом, содержащим в своем составе нанокристаллические и аморфные измельченные фракции и ферромагнитные порошки.This task is achieved due to the fact that the filter for suppression of electromagnetic interference in a double shielding case, consisting of at least two inductive elements of the filtering elements, including noise suppression inductively coupled common-mode filter chokes with a four-wire structure for a three-phase network or two-wire structure for a single-phase network, capacitors , connectors, noise suppressing capacitors, common-mode filter chokes are made on toroidal cores on magnetic conductors made of thin nanocrystalline and amorphous tapes, in-mode filter chokes with windings wound with copper insulated wire are poured with a solidifying compound containing nanocrystalline and amorphous particles in their composition ...

Варианты исполнения фильтров подавления электромагнитных помех позволяют устанавливать их в однофазные и трехфазные цепи электропитания.EMI suppression filters can be installed in single-phase and three-phase power supply circuits.

Фильтры подавления электромагнитных помех могут быть использованы в вариантах исполнения, с различными значениями номинальных токов нагрузки (10, 16, 25, 40, 63, 100, 200 А) и соответственно значением вносимого затухания по напряжению до 100 дБ в полосе подавления от 100 кГц до 8 ГГц, для установки в однофазные 220 В и трехфазные 380 В цепи электропитания.EMI suppression filters can be used in versions with different values of rated load currents (10, 16, 25, 40, 63, 100, 200 A) and, accordingly, a voltage insertion loss value of up to 100 dB in a suppression band from 100 kHz to 8 GHz, for installation in single-phase 220 V and three-phase 380 V power supply circuits.

Входы и выходы фильтров подавления электромагнитных помех оснащены соединителями, к ответным частям которых, присоединены токопроводящие жилы выходного и выходного кабеля.The inputs and outputs of the EMI suppression filters are equipped with connectors, to the mating parts of which the conductive cores of the output and output cables are connected.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является расширение полосы подавления электромагнитных помех и ПЭМИН, увеличение значения вносимого затухания в полосе подавления фильтра, снижение массы и уменьшение габаритных размеров.The technical result provided by the above set of features is the expansion of the suppression band of electromagnetic interference and PEMIN, an increase in the value of the introduced attenuation in the suppression band of the filter, a decrease in weight and a decrease in overall dimensions.

Наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом показано в таблице 1.The presence of a causal relationship between the set of essential features of the claimed object and the achieved technical result is shown in Table 1.

Техническое решение поясняется чертежами: фиг. 1 - фильтр подавления электромагнитных помех для трехфазной сети, фиг. 2 - фильтр подавления электромагнитных помех для однофазной сети, где обозначено:The technical solution is illustrated by drawings: FIG. 1 - filter for suppression of electromagnetic interference for a three-phase network, FIG. 2 - filter for suppression of electromagnetic interference for a single-phase network, where it is indicated:

1. Корпус 11. Building 1

2. Корпус 22. Building 2

3. Дроссель синфазных фильтров3. Common mode filter choke

4. Конденсатор4. Condenser

5. Помехоподавляющий проходной конденсатор5. Interference suppression capacitor

6. Соединитель выхода6. Output connector

7. Соединитель входа7. Input connector

Для однофазного применения схема фильтра подавления электромагнитных помех остается аналогичной, только в конструкции дросселей синфазных фильтров содержится две обмотки и соответственно по два помехоподавляющих проходных конденсатора на каждое конденсаторное звено фильтрации.For single-phase applications, the EMI suppression filter circuit remains the same, only the design of the common-mode filter chokes contains two windings and, accordingly, two noise suppression pass-through capacitors for each filtering capacitor link.

Техническая осуществимость полезной модели вытекает из описания фильтра подавления электромагнитных помех в статике и динамике с практическим достижением указанного технического результата.The technical feasibility of the utility model follows from the description of the filter for suppression of electromagnetic interference in statics and dynamics with the practical achievement of the specified technical result.

Claims

EMI suppression filter in a double shielded case, consisting of at least two inductive elements of the filtering elements, including interference suppression inductively coupled common mode filter chokes with a four-wire structure for a three-phase network or two-wire for a single-phase network, capacitors, connectors, noise suppression feed-through capacitors characterized by the fact that the chokes of the in-phase filters are made on toroidal cores on magnetic circuits made of thin nanocrystalline and amorphous tapes, the in-phase chokes of the filters with windings wound with copper insulated wire are poured with a solidifying compound containing nanocrystalline and amorphous crushed particles and ferromagnetic particles.