О помехах и не только…X- и Y-конденсаторы
Проблема электромагнитной совместимости и электромагнитных помех становится с каждым годом актуальнее. Связано это в первую очередь с увеличением числа потребителей и изменением схемотехники источников питания. Причем происходит как количественный рост (увеличение уровня помехи), так и качественный (меняется ее спектр). Помехи, как физическое явление присутствовали в электрических сетях всегда. Если раньше основным источником были коллекторные электродвигатели, с неизбежным искрообразованием на щетках, то сегодня – это импульсные источники питания с характерными для них ключевыми каскадами.
Как известно, помехи возникающие при работе устройства бывают двух видов: дифференциальные – когда ток помехи протекает в питающих проводах в разных направлениях и синфазные, когда ток помехи протекает в одну сторону, то есть дифференциальная помеха – это помеха между двумя проводами питания, а синфазная – между проводами питания и землей. Чтобы снизить влияние на электрическую сеть, между источником и потребителем устанавливается фильтр, типовая схема которого показана на рисунке слева.
Дифференциальные помехи в этой схеме подавляются дросселями Ld и конденсатором Сх, а синфазные помехи – дросселем Lc и конденсаторами Cy.
Остановимся подробнее на особенностях этих конденсаторов и попытаемся разобраться в том, зачем они нужны и чем отличаются от «просто конденсаторов».
Начнем с дифференциальной помехи.
Для её подавления используются конденсаторы класса X. Само название X происходит от английского “across-the-line”, буква X похожа на крест (“cross”). На рисунке это конденсатор – Cх.
К конденсаторам данного класса предъявляются повышенные требования – они должны выдерживать максимально допустимые в сети электропитания всплески, не загораться при выходе из строя и не поддерживать горение.
Сейчас используются два основных подкласса X-конденсаторов – X1 и X2:
Основные свойства конденсаторов типа Х
| Подкласс | Пиковое тестовое напряжение (Up), кВ | Область применения |
| Х1 | 2.5 < Up ≤ 4.0 | Трехфазные сети |
| Х2 | Up ≤ 2.5 | Общее применение |
- X1 – используются в промышленных устройствах, подключаемых к трехфазной сети. Эти конденсаторы гарантированно выдерживают всплеск напряжения не менее 4кВ.
- X2 – самый распространенный подкласс конденсаторов. Используется в бытовых приборах с номинальным напряжением сети до 250В, выдерживают всплеск до 2.5кВ.
Величина ёмкости X-конденсаторов варьируется от 0.1мкФ до 1мкФ. Для каждого конкретного случая она рассчитывается в зависимости от потребляемой мощности нагрузки и уровня помех в линии. Как правило, противофазная составляющая комплексной помехи — это напряжение помехи между фазой и нейтралью.
Для подавления синфазной помехи применяется конденсатор класса Y - CY. Схема их включения напоменает букву Y. Отсюда и название класса таких конденсаторов.
В качестве примера появления синфазной помехи рассмотрим структурную схему AC/DC преобразователя.
Все гальванически развязанные AC/DC преобразователи напряжения имеют в своём составе трансформатор. Ему присущ такой существенный недостаток, как паразитная межобмоточная ёмкость (Спар). Так как силовой ключ преобразователя напряжения гальванически связан с входным напряжением, а частота преобразования составляет порядка нескольких десятков килогерц, то величина сопротивления паразитной ёмкости трансформатора на этой частоте мала и будет являться причиной появления синфазной помехи на выходе, на обоих проводах сразу. В некоторых случаях напряжение помехи может достичь опасных для человека величин. Ток синфазной помехи обязательно отводится в провод заземления.
Для подавления синфазной помехи применяются конденсаторы – СY - конденсаторы класса Y. Ток синфазной помехи, который просочился через паразитную ёмкость трансформатора на выход устройства, стекает по более короткому пути в нейтраль через помехоподавляющие конденсаторы и исключает воздействие на выходные цепи.
Обратим внимание на то, что в данном случае конденсаторы CY связывают один из проводов питающей сети с выходом преобразователя. Это накладывает дополнительные требования к конденсаторам по его надёжности. Конденсаторы класса Y предназначены для работы в тех местах, где выход их из строя угрожает безопасности людей.
Конденсаторы класса Y – типа делятся на 2 основных подкласса:
Основные свойства конденсаторов типа Y
| Подкласс | Пиковое тестовое напряжение (UP), кВ | Номинальное переменное напряжение (UR), В |
| Y1 | UP ≤ 8.0 | UR ≥ 250 |
| Y2 | UP ≤ 5.0 | 150 ≤ UR ≤ 250 |
- Y1 – Работают при номинальном сетевом напряжении более 250В и выдерживают импульсное напряжение до 8кВ
- Y2 – Самый популярный тип, может быть использован при сетевом напряжении до 250В и выдерживает импульсы до 5кВ.
Подведем итог:
- Конденсаторы класса Y можно использовать вместо конденсаторов класса X, но нельзя использовать конденсаторы класса X вместо конденсаторов класса Y.
- Конденсаторы класса Y имеют обычно намного меньшую ёмкость, чем конденсаторы класса X.
- Если для конденсаторов класса X типа чем больше ёмкости, тем лучше, то ёмкость конденсаторов класса Y нужно выбирать как можно меньшей. Типовое значение обычно не превышает 2.2нФ.
- Если на конденсаторе присутствует обозначение X и Y, то возможно его применение для подавления противофазных и синфазных помех.
На сегодняшний день в группе компаний «Промэлектроника» конденсаторы классов X и Y широко представлены продукцией таких ведущих фирм, как Epcos и Vishay, Murata.
| Примеры расшифровки партнамберов Epcos | Примеры расшифровки партнамберов Vishay | Примеры расшифровки партнамберов Murata |
|---|---|---|
 |
 |
 |
B32024A3224M
0.22мкФ ±20% 300В e:27.5mm (11x19x31.5mm) max 110°C / Y2 class / MKP / bulk помехоподавляющий кондесатор
B32022A3103M
MKP Y2 0.01мкФ ±20% 300В (18x5x10.5mm) e:15mm 110°C (россыпью)
B32022A3223M
MKP Y2 0.022мкФ ±20% 300В (18x6x12mm) e:15mm 110°C (россыпью)
B81123C1332M
MKP Y1 0.0033 мкФ 500 VAC (18 X 8.5 X 14.5mm) радиальный, расстояние между выводами 15mm тип упаковки: россыпь
B81123C1222M
MKP Y1 0.0022 мкФ 500 VAC
B32022A3333M
MKP Y2 0.033мкФ ±20% 300В (18x8x14mm) e:15mm 110°C (россыпью)
B32922C3154M
MKP X2 0,15uF ±20% 305V
B32922C3474K
MKP X2 0.47 мкФ,10%, 305 В
B32021A3152M289
0.0015мкФ ±20% 300В e:10mm (4x9x13mm) max 110°C / Y2 class / MKP / лента в коробке помехоподавляющий кондесатор
B32921C3104M289
MKP X2 0.1 мкФ, 20%, 305 В, выв. 10мм
B32922C3104K
Пленочный помехоподавляющий конденсатор X2, 0.1uF ±10%, 305VAC, радиальные выводы с шагом 15mm, (18 x 5 x 10.5mm)
B32924C3335M
MKP X2 3.3 мкФ, 305 В
B32023A3104M
MKP Y2 0.1мкФ ±20% 300В (26.5x8.5x16.5mm) e:22.5mm 110°C (россыпью)
B32922C3104M
Пленочный помехоподавляющий конденсатор X2, 0.1uF ±20%, 305VAC, радиальные выводы с шагом 15mm, (18 x 5 x 10.5mm)
B32021A3222M
MKP Y2 0.0022uF ±20% 300V (13x4x9mm) e:10mm 110°C (россыпью)
B32923C3105M
305VAC 1µF ±20% e: 22,5mm 110°C X2 class конденсатор подавления ЭМП // bulk
B32922C3334M
MKP X2 0.33 мкФ, 305 В
B32922C3224M
MKP X2 0.22 мкФ, 305 В
B32923C3684M
Конденсатор помехоподавляющий пленочный X2 680nF 305В переменного тока ±20% радиальный 22.5мм 105°C россыпь, 26мм
B32923C3155M
MKP X2 1.5 мкФ, 305 В
B32924C3225M
MKP X2 2.2 мкФ, 305 В
B32922C3683K
0.068мкФ ±10% 305В~ e:15mm (5x10.5x18mm) max 110°C / X2 class / MKP / bulk помехоподавляющий кондесатор
B32912B3224M
Конденсатор помехоподавляющий пленочный X1 0.22мкФ 330В переменного тока ±20% (18х8.5х14.5мм) радиальный 15мм 110°C россыпь
B32921C3103M
305VAC 0,01µF ±20% e:10 мм 2 pins 110°C X2 class конденсатор подавления ЭМП // bulk
B32923C3334M
Конденсатор помехоподавляющий пленочный X2 0.33мкФ 305В переменного тока ±20% (26.5х6х15мм) радиальный 22.5мм 105°C автомобильного применения
B32922C3473M
Конденсатор помехоподавляющий пленочный X2 0.047мкФ 305В переменного тока ±20% (18х5х10.5мм) радиальный 15мм 105°C автомобильного применения россыпь
B32021A3472M
Пленочный помехоподавляющий конденсатор Y2, 0.0047uF ±20%, 300VAC, радиальные выводы с шагом 10мм, 13x5x11мм
B32022A3153M
0.015мкФ ±20% 300В~ e:15mm (6x11x18mm) max 110°C / Y2 class / MKP / bulk помехоподавляющий кондесатор
B32923C3105K
1.0мкФ ±10% 305В e:22.5mm (11x20.5x26.5mm) max 110°C / X2 class / MKP / bulk помехоподавляющий кондесатор
B32924C3105M
305VAC 1µF ±20% e: 27,5 мм 110°C X2 class конденсатор подавления ЭМП bulk
B32922C3224K
0.22мкФ ±10% 305В~ e:15mm (7x12.5x18mm) max 110°C / X2 class / MKP / bulk помехоподавляющий конденсатор
B32021A3102M
0.001мкФ ±20% 300В e:10mm (4x9x13mm) max 110°C / Y2 class / MKP / лента в коробке помехоподавляющий кондесатор
DE1E3KX102MA4BN01F
Конденсатор керамический помехоподавляющий радиальный X1/Y1 0.001uF 250VAC E 20% (7 X 7mm), длин. форм. выводы с шагом10mm, россыпь
DE1E3KX222MA4BN01F
Конденсатор керамический помехоподавляющий радиальный X1/Y1 0.0022uF 250VAC E 20% россыпь
DE1E3KX222MN4AN01F
Конденсатор керамический помехоподавляющий радиальный X1/Y1 0.0022uF 250VAC E 20% (9 X 7mm), длин. форм. выводы с шагом10mm, на ленте
DE1E3KX472MN4AN01F
Конденсатор керамический помехоподавляющий радиальный X1/Y1 0.0047uF 440Vrms/250Vrms E 20% (12 X 7mm), кор. форм. выводы с шагом10mm, в ленте
DE2E3KY102MA2BM01F
Конденсатор керамический помехоподавляющий радиальный X1/Y2 0.001uF 250VAC E 20% (7 X 5mm) шаг выводов 5mm 125C Bulk
GA255DR7E2104MW01L
Керамический ЧИП-конденсатор 2220 X7R 0.1мкФ ±20% 250В
GA355DR7GF472KW01L
Конденсатор помехоподавляющий X1/Y2/Y2 4700пФ 250В переменного тока X7R ±10% SMD 2220 125°C лента на катушке