Чиста храна
Напрежението в нашата мрежа е под формата на синусоида с честота 50 Hz. По-точно трябва да е синусоидално. Истинско ли е? Ако някога сте имали възможност да го разгледате с осцилоскоп, например, върху понижаващата намотка на трансформатор някъде в усилвател, тогава вероятно сте забелязали, че той далеч не е чиста синусоида. Защо? Факт е, че много оборудване консумира енергия от мрежата само за кратък интервал от време на периода на мрежовата честота. Енергията на постояннотоковото напрежение, която се използва за захранване на веригата, се съхранява във филтърния кондензатор. В зависимост от натоварващия ток той намалява повече или по-малко, а импулсният ток през токоизправителния диод отново зарежда капацитета на филтъра до максималното напрежение във всеки период от мрежовата честота. В действителност има много такива консуматори и натоварването с максимална амплитуда изкривява горната част на синусоидата.
Подобни пренапрежения се появяват и в първичната намотка на трансформатор, ако той влезе в насищане. Това се случва, когато му се отнеме повече власт, отколкото той може да даде. Припомнете си например такъв параметър като запас от мощност, който характеризира разликата между краткосрочния импулс и дългосрочната мощност на усилвателя. В повечето случаи тази разлика се дължи на недостатъчната мощност на захранващия трансформатор на усилвателя: при големи мощности с импулсно натоварване филтърните кондензатори все още поддържат постоянно захранващо напрежение (напрежението върху тях няма време да намалее значително ), но за дълъг период от време те се разреждат, а мощността на трансформатора е недостатъчна и захранващото напрежение пада., което води до намаляване на изходната мощност. Но в същото време ядрото на трансформатора влиза в режим на насищане и се появяват мощни токови импулси, причиняващи повишени смущения в мрежата и пикап.
Разбира се, вашият индивидуален усилвател няма да има значителен ефект върху мрежата. Но колко подобно оборудване има в целия град! Голям принос има индустрията, особено производството и транспорта, където също са възможни подобни ефекти, но при много по-висока консумация на енергия, поради което формата на променливото напрежение в мрежата се различава от синусоидалната. И пренапреженията, причинени от свързването (или прекъсването) на тези мощни производствени товари, са доста неприятни.
Възможно е да има и други източници на смущения. Например, помислете за вашите мобилни телефони и радиостанции. Радио сигнал е насочен към малката вградена антена, която можете да чуете перфектно (макар и след обработката му). И си представете антена под формата на най-дългите мрежови проводници. Там сигналът ще е по-голям. Разбира се, на някой все пак ще му се струва абсурдно малко, но в High End няма дреболии. Там понякога печалбата от качество също е по-малка, но те се хващат и от истински ценители.
До какво води наличието на смущения в първичната мрежа? Честотите на звуковия диапазон, например в усилващия път, естествено пречат на нормалното възпроизвеждане (например фона на мрежовата честота, въпреки че по-често се причинява от недостатъчно качество на собствения източник на захранване). По-високите честоти изглеждат нечуваеми, но когато взаимодействат със собствените смущения на устройството, те обогатяват спектъра на смущения поради интермодулация и някои от тях могат да попаднат в аудио диапазона. И, разбира се, изкривяванията се увеличават. Също така, вероятно много от вас са наблюдавали шум на телевизионния екран, когато наблизо са включени сешоар или бормашина. Като цяло е ясно, че намесата в мрежата в никакъв случай не е полезно нещо и човек трябва някак да избяга от тях. Много е трудно да се справите с него, след като е влязъл във вашия апарат. По-правилният начин е да я държите далеч. Смята се, че и мрежовият трансформатор, и токоизправителят вече са филтър и не се изисква допълнително. Всъщност, високите честоти не трябва да преминават през мрежовия трансформатор поради високата му индуктивност и например разликата между формата на вълната на мрежовото напрежение и синусоидата не играе особено важна роля, тъй като тя се коригира и изглажда от захранващия филтър. Симетрията на амплитудата и формата на положителните и отрицателните полувълни е по-важна, в противен случай ще се появи мрежовият фон. Трансформаторът обаче има паразитни капацитети, през които някои смущения могат да го заобиколят. А електролитните кондензатори на силовите филтри имат относително ниска работна честота (поради голямата паразитна индуктивност) и освен това не извършват много често филтриране с висока честота и т.н. Като цяло, както се казва, начините за намеса са непостижими. Това означава, че трябва да поставите добър филтър на входа, който преминава само мрежовата честота и не оставя останалото. Идеята е правилна, но има някои проблеми с изпълнението. Първо, един относително прост пасивен филтър все още ще има достатъчно широка честотна лента и няма да реши напълно проблема за филтриране на смущения. Пасивните филтри от по-високи порядъци при ниски честоти (50 Hz) имат значителни размери и също е доста трудно да се премахнат всички паразитни връзки тук. Накратко, пасивните методи подобряват ситуацията, но активните методи все пак са по-ефективни. В такива устройства също са вградени вериги за претоварване, късо съединение и други. И така, какво се предлага за подобряване на храненето?