Регулирование яркости света (диммирование)

[Emotion]

Каким образом можно изменять яркость света для разных типов ламп.

Например для ламп накаливания (активная нагрузка) можно просто уменьшать подводимое напряжения путём тиристорного регулирования. Поставить последовательно с нагрузкой симмистор и с помощью угла управления управлять яркостью.

А какая зависимость яркости от величины протекающего тока?

А как регулировать яркость у других типов ламп (люминисцентные, газоразрядные и т.д)? То есть при реактивной наргузке.

[Old men]

какая зависимость яркости от величины протекающего тока?

Нелинейная в диапазоне малой яркости и приближенная к линейной в диапазоне 50 - 100 % максимальной. Хуже другое - при регулировке, особенно при малой яркости, меняется и спектр излучения, смещаясь в красную сторону.

как регулировать яркость у других типов ламп (люминисцентные, газоразрядные и т.д)? То есть при реактивной наргузке.

Возможно есть источники света из указанных, которые позволяют регулировать яркость электронным методом, но я их не знаю. Все известные мне системы (в основном для телевизионных съемок) используют системы фильтров и шторок. Это связано с инерционностью ламп при включении. В небольших пределах можно регулировать скважностью высокого напряжения, при условии поддержания горячей нити накаливания в газорязрядных лампах

[Valery]

Emotion: Для ламп накаливания существуют промышленные регуляторы, которые бывают как отдельные, так и устанавливаемые взамен выключателя. Но могу так же напомнить, что симисторные регуляторы могут вешать очень большую помеху по сети. Я одно время пользовался таким для паяльника. Немного лучше ведут себя регуляторы на высоковольтных транзисторах, они регулируют амплитуду, не искажая синусоиды. Но и те, и другие для люминисцентных я бы их использовать не стал, лампа просто может начать мигать.

[Emotion]

У меня система управления диммера будет построена на МК. А как мне расчитаь углы управления? Например мне нужно включить лампу на 10% яркости. С какой задержкой мне нужно включить симистор?

[Old men]

Посмотри сначала, как уже сделано

http://www.google.ru/search?hl=ru&q=%D...+Google&lr=

Первая же ссылка основана на микроконтроллере http://telesys.ru/electronics/projects.php?do=p131

[Emotion]

А стоит ли ставить входной фильтр в димере? Ведь ток будет потребляться не по синусоиде. И как его рассчитать. Можно тоже пару ссылок.

[Old men]

Именно потому, что ток будет не синусоидальным, входной фильтр необходим. Пассивный фильтр - двунаправленное устройство, в данном случае он защищает сеть от регулятора, иначе все ближайшие потребители будут сбоить.

И как его рассчитать.

Есть справочники по расчету фильтров. Сначала определись, какой тебе нужен (вероятно это фильтр Бесселя или Баттерворта), его порядок, а потом просто подстановка в формулы справочника, с учетом того, что надо будет определиться дополнительно с толщиной провода (от нее зависит величина нагрузки) и сердечником индуктивностей (чтобы не входили в насыщение) и с реактивной мощностью конденсаторов.

[sania]

http://www.rtcs.ru/files/news_file/95/Rtek...pNews_03-07.pdf вот про лампы газоразрядные....

http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/publ/ir/an998.htm а это схема люминесцентных ламп...

[Emotion]

Сначала определись, какой тебе нужен (вероятно это фильтр Бесселя или Баттерворта), его порядок,

Прочёл про эти 2 фильтра. Даже не знаю что ответить. Задача - чтобы меньше помех в сеть пускать и одновременно с этим массо-габаритные показатели были как можно меньше. Если будет большой, возможно, вообще откажусь.

Есть справочники по расчету фильтров.

Подскажите, где их можно отыскать.

Ещё возник вопрос по защите. Она будет точно. Варистор и предохранитель.

Варистор по идее нужно поставить на вольт 275 действующего напряжения. Или там нужен какой-то расчёт?

А вот с предохранителем (плавким) посложнее. Максимальное действующее (среднеквадратическое ) значения тока нагрузки - 4,5 А( мощность нагрузки - 1000Вт). Но в начальный момент времени сопротивление лампы накаливания в 10 раз (ориентировочно) меньше, чем в рабочем. То есть ток будет ампер 45. А предохранитель брать на сколько ампер? На 5 или 45? Слышал что они есть разные - по времени срабатывания.

[Old men]

Задача - чтобы меньше помех в сеть пускать и одновременно с этим массо-габаритные показатели были как можно меньше.

Массо-габаритные показатели практически не зависят от типа фильтра, они зависят от пропускаемой мощности и порядка фильтра (числа звеньев). Думаю, тебя устроит фильтр Бесселя второго -т ретьего порядка. Я давно не работал с фильтрами, но, если мне не изменяет память, его подавление на звено 6 дБ на октаву. У Баттерворта кажется 9 дБ/октаву, у Чебышева 12 дБ/октаву, но если у Бесселя гладкая фазовая характеристика, то у Баттерворта она имеет точки разрыва в переходной области, а у Чебышева есть точки разрыва как в полосе пропускания, так и в полосе заграждения. Эти точки придется тщательно считать, чтобы они не попадали на гармоники тока.

Проще всего расчет будет у Бесселя, только усложни себе этот расчет, и преобразуй типовой фильтр в симметричный. Это позволит выполнить намотку индуктивностей на одном сердечнике на звено при встречных токах в обмотках, а это, в свою очередь, резко снизит требования к массе сердечника, за счет того, что средний ток через обмотки будет практически всегда равен нулю (кроме переходных процессов), и не надо будет сильно беспокоится о насыщении. Что касается определения порядка фильтра, то в ссылке sania есть упоминание о стандарте на качество питания, твой проектируемый фильтр должен ему соответствовать.

Подскажите, где их можно отыскать.

Справочники можно найти в библиотеке, а в сети можешь поискать программы для расчета фильтров. Они существуют уже несколько десятков лет, и наверняка где-нибудь лежат, тем более, что в справочниках обычно приводят их листинги, обычно на Паскале или Бейсике.

Варистор по идее нужно поставить на вольт 275 действующего напряжения. Или там нужен какой-то расчёт?

Расчет там только по максимально допустимому напряжению и току, фактически это задаваемые параметры.

Но в начальный момент времени сопротивление лампы накаливания в 10 раз (ориентировочно) меньше, чем в рабочем. То есть ток будет ампер 45. А предохранитель брать на сколько ампер? На 5 или 45? Слышал что они есть разные - по времени срабатывания.

Совершенно верно, они разные, поэтому тебе и надо определить тип предохранителя, чтобы он сработал за время, при котором твоя схема не успеет выйти из строя, а исходя из времени выбрать ток срабатывания. Учти при этом, что варистор тоже будет ограничивать ток (и, кстати, тоже имеет предел рассеиваемой мощности)

[Emotion]

Совершенно верно, они разные, поэтому тебе и надо определить тип предохранителя, чтобы он сработал за время, при котором твоя схема не успеет выйти из строя, а исходя из времени выбрать ток срабатывания. Учти при этом, что варистор тоже будет ограничивать ток (и, кстати, тоже имеет предел рассеиваемой мощности)

Где бы почитать по предохранителям, их типам(по быстродействию).

И ещё - как расчитать зависимость яркости света от угла управления?

Изменено 6 января, 2008 пользователем Emotion

[Old men]

Где бы почитать по предохранителям, их типам(по быстродействию).

IMHO, это только через поисковики.

И ещё - как расчитать зависимость яркости света от угла управления?

А никак. Для разных ламп разная светоотдача и надо искать информацию по конкретному типу ламп, смотреть графики или таблицы зависимости яркости от подводимой мощности, а оттуда уже считать угол упраления. Задача немного упрощается тем, что при углах примерно от 30 до 150 градусов можно считать зависимость примерно линейной, там не резкое изменение синусоиды. Можно еще больше упростить задачу, вспомнив то, что синусоида аппроксимируется треугольником с погрешностью менее 10%, а трапецией с погрешностью менее 5%.

[Emotion]

Для разных ламп разная светоотдача и надо искать информацию по конкретному типу ламп, смотреть графики или таблицы зависимости яркости от подводимой мощности

Моё устройство будет использовать только лампы накаливания. А где искать эти зависимости?

А если я сделаю плавный пуск - тогда можно взять обычный предохранитель? Если максимальный ток нагрузки - 4,5А. А предохранитель я возьму на 5А. То есть перед включением лампы на полную мощность или на промежуточную, я буду предварительно разогревать лампу. То есть сделаю задержку включения(плавное включение) на 3 секунды, например. Тогда не будет бросков тока и предохраниетль не будет гореть при включении.

[Old men]

Моё устройство будет использовать только лампы накаливания. А где искать эти зависимости?

Лампы накаливания тоже разные. Бытовые, для фото и теле студий и т.д. Берешь полное обозначение лампы и в поиск..

А если я сделаю плавный пуск - тогда можно взять обычный предохранитель? Если максимальный ток нагрузки - 4,5А. А предохранитель я возьму на 5А. То есть перед включением лампы на полную мощность или на промежуточную, я буду предварительно разогревать лампу. То есть сделаю задержку включения(плавное включение) на 3 секунды, например. Тогда не будет бросков тока и предохраниетль не будет гореть при включении.

Самое логичное решение :g:

[Тролль]

Как ни странно, характеристики ламп при изменении напряжения в широких пределах довольно трудно найти. Почему, в общем-то ясно: обычно никто не использует лампы накаливания при значительно сниженном напряжении и уж точно этим не интересуется производитель. Причин тому две: очень быстро снижается КПД ламп и спектр излучения быстро смещается в красную область. Насколько я помню свои впечатления от подобных схем, напряжение порядка четверти от номинального хорошо было бы использовать для оформления выступления Эдит Пиаф с ее песенкой "Вся жизнь моя в розовом свете". Между 10 ваттной лампочкой и лампочкой на 100 Вт при сниженном до потребления ею 10 Вт напряжении разница в цвете очень заметна. Зато по сроку службы такая лампа переживет пирамиды :g:

Если не удастся найти характеристики зависимости светоотдачи от напряжения, лучше всего снять их самостоятельно, тут уж комар носа не подточит. При ориентировочных расчетах обычно принимается, что светоотдача лампы пропорциональна степени 3,6 приложенного к ней напряжения, или степени 1,8 проходящего через нее тока (тут, тут, тут...). Но за точность для конкретной лампы тут ручаться, конечно, трудно, так что если важна практика, а не теоретическое обоснование, надо засучивать рукава. Вообще-то для таких измерений полагается найти люксметр, но голь на выдумки хитра, роль люксметра может сыграть цифровая камера, нацеленная на освещенный лампой лист бумаги, или старый экспонометр для пленочной камеры.

Или же просто предусмотреть возможность регулировки, и пусть яркость подбирает сам потребитель. Скорее всего, он будет только рад такой возможности.

В отношении предохранителя я сейчас скажу ересь: ИМХО роль предохранителя вовсе не в защите элементов схемы. Роль предохранителя в предотвращении вызова пожарной команды. Поэтому я бы особо не беспокоился в отношении перегрузочной характеристики предохранителя и точном подборе уровня его срабатывания. Важно, чтобы он не сгорал при нормальной работе устройства и сгорал до того, как сгорят провода или вышестоящий предохранитель. Что случится с элементами самой схемы, меня волновало бы крайне мало, предохранитель - именно на "пожарный случай". Если рабочий ток 4,5 А, я бы взял предохранитель не меньше, чем на 10 А. Конечно, можно посчитать точнее, но я не заморочивал бы себе этим голову.

Изменено 7 января, 2008 пользователем Тролль

[Васильевич]

Тролль:

Вообще-то для таких измерений полагается найти люксметр

Лучше фотометр сравнения (типа Луммера-Бродхуна), иначе никак не будет учтена кривая видности.

Emotion:

Я вот сейчас скажу еще большую ересь... Подобные устройства в Киеве продаются уже встроенными в настольные лампы (или, если угодно, настольные лампы оснащены регулятором яркости). Средняя цена - 40 грн, нет там ни предохранителя, ни фильтра. Но есть глубокая регулировка и полное отсутствие помех другому потребителю. Поэтому, покупка 1 (одной) такой лампы, похоже, решила бы поставленные задачи?

Если же все-таки нужна кривая зависимости угол отсечки/яркость, то и в этом случае, наверное, дешевле купить оборудование для проведения подобной лабораторной работы не удастся.

[Old men]

В отношении предохранителя я сейчас скажу ересь: ИМХО роль предохранителя вовсе не в защите элементов схемы. Роль предохранителя в предотвращении вызова пожарной команды.

Совершенно справедливо :g: , но не в том случае, когда речь идет о дипломе (а где-то в другой теме Emotion упоминал именно о нем)

Подобные устройства в Киеве продаются уже встроенными в настольные лампы (или, если угодно, настольные лампы оснащены регулятором яркости)

Тоже абсолютно верно (я не о Киеве, такие везде продаются :D ), но опять же, кому надо - купит, а кому-то считать...

P.S. Немного посидел и решил тоже сказать свою ересь. Если я ошибся, и речь идет не о дипломе, или курсовой, то микроконтроллер нужен в схеме только в одном случае - программное управление яркостью, например при съемках. Там действительно может понадобится часть времени малая освещенность, нарастание яркости с определенной скоростью и прочие эффекты. Во всех остальных случаях это стрельба из пушки по воробьям

Изменено 7 января, 2008 пользователем Old men

[Emotion]

Если не удастся найти характеристики зависимости светоотдачи от напряжения, лучше всего снять их самостоятельно

Вот здесь был произведён такой расчёт. Правда там указывается, что регулируется не яркость, а мощность. Но мне не понятно, как производился расчёт этих значений. Не подскажете?

Меня сейчас только осенило - ведь тема моего диплома - "Регулятор мощности электропотребления для систем домашней автоматизации", а не регулятор яркости. Получается мне нужно не яркость регулировать, а мощность. Неофициальная тема диплома - "Светорегулятор (диммер)". Потому яркость и фигурировала.

В обычных диммерах стоит обычный потенциометр, который тоже регулирует мощность.

Да, я занимаюсь дипломным проектом. Вкратце - построить исполняющие устройство для умного дома. Исполняющее устройство - диммер + реле. Диммер нужен для регулирования света. Реле для включения/отключения чего-либо - чайника, жалюзи и т.д. Устройство должно быть универсальным. Нужно регулировать мощность - запаивается симистор, нужно просто включить/выключить - запаивается реле. Используется фазовое регулирование. Устройство будет работать в связке с другими устройствами - модемом и центральным контролером. Данные от центрального контролера(панель управления), который должен находиться в пределах квартиры, будут передаваться всем исполняющим устройствам(в том числе и мне). Данные передаются по электропроводке. Для передачи на передающей и приёмной стороне используется модем. Далее модем передаёт команду (например, включить, или выключить, или включить на 50% мощности) моему устройству, которое должно её выполнить. Но у меня система управления построена на микроконтролере, а не на времязадающей RC-цепочке, как в простых диммерах.

Если рабочий ток 4,5 А, я бы взял предохранитель не меньше, чем на 10 А.

А что может случиться? Разве что пробъётся симистор. Но и сильно большой брать нельзя. Провода ведь, по-моему, больше чем 16А не расчитаны.

Да, чтобы было более понятно. Моя схема на данный момент

Подобные устройства в Киеве продаются уже встроенными в настольные лампы (или, если угодно, настольные лампы оснащены регулятором яркости).

Где-то месяц назад я купил 3 устройства из серии устройств MasterKit которые имеют прямое отношения к моей теме:

1)Регулятор мощности 800Вт/220В (набор NK008). здесь кратко о наборе + схема

Обычный диммер. С потенциометром. Управление за счёт времязадающей цепочки.Собрал. Работает. Покрутил ручку.

2)Оптореле 220В/10А (набор NF249). Описание + схема

Твердотельное реле. В зависимости от тока управления включает или отключает симистор. Тоже самое, если ток управления подавать не с источника, а с порта контролера.

3)Устройство регулирования яркости ламп накаливания 220В/300Вт. (набор BM070). Описание

Набор пользы не принёс, так как устройство уже продаётся собраное. В упаковке нет ни схемы, ни принципа действия, ни перечня элементов. Моя вина. Когда покупал - не посмотрел, что это уже готовый набор.

Первых 2 устройства собрал и они работают. Посмотрел осцилограмы. Очень важно, что теперь под рукой имеются реально работающие части моей общей схемы. Есть перечни элементов со всемы номиналами.

нет там ни предохранителя, ни фильтра. Но есть глубокая регулировка и полное отсутствие помех другому потребителю.

А как при фазовом регулирование возможно отсутствие помех без фильтра?

Принимается критика по всему - схеме, ходу мыслей,

[Old men]

Исполняющее устройство - диммер + реле. Диммер нужен для регулирования света. Реле для включения/отключения чего-либо - чайника, жалюзи и т.д. Устройство должно быть универсальным. Нужно регулировать мощность - запаивается симистор, нужно просто включить/выключить - запаивается реле.

Модульные конструкции придуманы очень давно и ничего там паять не надо. На основной плате, где стоит контроллер, и его связь с внешним миром, ставится один - несколько разъемов (обычная шинная структура), подключенный исполнительный модуль сам сообщает контроллеру что он такое умеет делать, опираясь на эту информацию контроллер принимает решение об управлении устройством. В таком решении действительно есть универсальность и заложены возможности расширения, хотя бы по типам модулей.

Что касается диммера, то, IMHO, оно тебе вообще не надо, считать углы управления. Надо просто сделать управление с достаточно малой ступенью регулирования, чтобы перепады яркости казались плавными или близкими друг к другу. Ведь никого не интересует, если честно, при каком угле открывания лампа светит с определенной яркостью, нужную яркость выбирает сам потребитель. Куда интереснее решить схему по другому - ввести обратную связь, добавив в схему фотоэлемент (его характеристики выходного сигнала от освещенности найти существенно проще :blush2: ) и управлять лампой опираясь на сигнал обратной связи. В таком случае ты будешь не привязан к конкретным лампам, ведь регулирование будет идти по яркости, независимо от того, какая лампа ее обеспечивает.

регулируется не яркость, а мощность. Но мне не понятно, как производился расчёт этих значений.

Да элементарно. Если нужен точный расчет (а он не нужен), то берешь определенный интеграл в заданных границах, а расчет с любой заданной погрешностью делаешь кусочно-линейной или прямоугольной аппроксимацией и считаешь мощность (она пропорциональна квадрату площади под кривой. Квадрату потому, что площадь соответствует напряжению в течении какого-то времени, а ток зависит от напряжения и сопротивления нагрузки).

В обычных диммерах стоит обычный потенциометр, который тоже регулирует мощность.... Но у меня система управления построена на микроконтролере, а не на времязадающей RC-цепочке, как в простых диммерах.

Ты не прав. Там не времязадающая, а фазосдвигающая цепь, и потенциометром выбирается необходимый сдвиг фазы.

Набор пользы не принёс, так как устройство уже продаётся собраное. В упаковке нет ни схемы, ни принципа действия, ни перечня элементов.

Если там не полностью закрытая микросборка, как например в электроинструменте, а открытая печатная плата, то восстановить схему такой сложности задача нескольких часов, а уж по схеме и принцип действия понять несложно.

А как при фазовом регулирование возможно отсутствие помех без фильтра?

Васильевич в данном случае не совсем прав. Там стоят настолько примитивные фильтры, что их и фильтрами называть стыдно. Просто высокочастотный блокирующий конденсатор, который сглаживает фронты импульсов потребления тока. По крайней мере мне никакие электроустройства без таких конденсаторов не попадались.

[Emotion]

Что касается диммера, то, IMHO, оно тебе вообще не надо, считать углы управления. Надо просто сделать управление с достаточно малой ступенью регулирования, чтобы перепады яркости казались плавными или близкими друг к другу. Ведь никого не интересует, если честно, при каком угле открывания лампа светит с определенной яркостью, нужную яркость выбирает сам потребитель.

Мне нужно рассчитывать углы отпирания, чтобы знать константы для загрузки в таймер контролера.

[Old men]

Мне нужно рассчитывать углы отпирания, чтобы знать константы для загрузки в таймер контролера.

На мой взгляд, не надо. Тебе надо задать дискретность управления, при которой будет незаметен переход от одной градации к другой. Поскольку полупериод синусоиды составляет 180 градусов, то задав дискретность в 128 градаций полупериода ты получишь изменение угла примерно через 1.4 градуса, что с лихвой покажется настолько плавным, что для глаза будет незаметно

[Тролль]

Emotion:

Да, я занимаюсь дипломным проектом. Вкратце - построить исполняющие устройство для умного дома.

Внедряешь идеи Билла Гейтса? :bleh: Это его любимая тема.

Мне нужно рассчитывать углы отпирания, чтобы знать константы для загрузки в таймер контролера.

Рассчитывать исходя из чего? Можно равными ступенями регулировать угол отпирания, можно - среднее напряжение на нагрузке, можно - потребляемую мощность (считая нагрузку постоянной или учитывая ее нелинейность, как это у лампы накаливания). Простейший вариант, который предлагает Old men - равные ступени угла отпирания. Автор же приведенного тобой описания устройства использовал равные ступени среднего напряжения на нагрузке. Считалась таблица задержек включения симистора при условии одинаковых приращений среднего напряжения на нагрузке.

Расчет делался просто - значение среднего напряжения как функция от фазового угла включения - это интеграл от синуса, он с учетом начальных условий равен единице минус косинус. Находим обратную функцию (x=arccos(1-y) ), то есть значение угла включения при заданном среднем напряжении и вычисляем ее значения с нужным шагом при изменении аргумента y от 0 до 2 (2 - максимальное значение среднего напряжения в этом масштабе). Это будут значения угла при изменении среднего напряжения от нуля до максимума при одинаковом приращении на каждой ступени. Это можно рассчитать в Excel или на любом калькуляторе.

Что можно извлечь поучительного из описания, это необходимость учета того, что частота в сети гуляет. Вообще, по-моему, по нормам это на 0,5% (могу ошибиться), но автор пишет, что в его сети это 5%. Без учета этого может оказаться, что при включении на минимум яркости лампа вспыхнет на полную мощность (таймер сработает уже в начале следующего полупериода), или надо предусмотреть принудительный сброс таймера при прохождении напряжения через ноль.

К тому же автор, как он пишет, применяет этот регулятор для использования настольной лампы в качестве ночного светильника и считает, что на этом экономит деньги. Хотя КПД лампы падает куда быстрее, чем потребляемая мощность. Впрочем, плавно регулировать освещенность, не спорю, удобно.

P.S. Впрочем, в схеме среднее напряжение определяется по времени от включения симистора до конца полупериода, а не от начала полупериода до включения симистора, так что по формуле получатся значения фазового угла, отсчитываемые от конца полупериода к началу. Ну, это несложно пересчитать, отняв их от 180°, или внести поправку прямо в формулу: x=Пи-arccos(1-y)

Для ясности: если надо иметь 101 значение углов (сто ступеней перехода), то меняем y от 0 до 2 с шагом 0,02 и получаем углы включения в радианах.

Изменено 8 января, 2008 пользователем Тролль

[Васильевич]

Emotion:

Да, я занимаюсь дипломным проектом. Вкратце - построить исполняющие устройство для умного дома.

Если так - то без обратной связи не обойтись. Посмотрите книгу "Осветительные установки" (В.В. Мешков, 1972) ,ч тобы отметить, сколько факторов надо учитывать. А в книге "Справочник по фотографии. Светотехника и материалы" (Д.С. Гурлев, 1986) можно найти некоторые графики изменения параметров вольфрамовых и люминесцентных ламп при разных напряжениях питания.

[Emotion]

Подскажите, как расчитать сетевой фильтр для фильтрации помех излучаемых диммером.

Схема:

Подробнее

Этот фильтр разработан для другого набора - NK008 - диммера.

Но на схеме фильтра отсутствуют номиналы элементов. И мне необходим фильтр на немного болшую мощность - 1кВт (вместо 750Вт).

И насколько я понимаю, 4 вывод на схеме должен быть подключён к заземляющему контакту. Но обычно его нет. То есть тогда отпадает смысл наличия конденсаторов C3, C4. А если их не будет, тогда синфазная составляющая помехи не будет фильтроваться. Верно?

И будет ли достаточно этого фильтра для диммера, чтобы устройство не мешало другим нормально работать?

И является ли данный фильтр "симметричным" - то есть фильтрующим в обоих направлениях?

И ещё - чем круче фронт переключения - тем шире полоса частот помех. От этих помех защитит фильтр. А вот токопотребление устройства идёт неравномерное, а по "обрезаной" синусоиде. Это ведь тоже плохо для сети. И даёт ли что-то в этот ситуации фильтр?

[Тролль]

Emotion:

Методику расчета сетевого фильтра отыскать довольно сложно. Во всяком случае я не знаю, где. Обычно подбирают экспериментально или ставят что-нибудь "чтобы было". Теоретически расчет должен исходить из норм ЭМС (электромагнитной совместимости). Готовые схемы промышленных сетевых фильтров с данными деталей можно найти тут.

Фильтр работает в обоих направлениях, хотя не обязательно одинако, если емкости конденсаторов на входе и на выходе разные, кроме того, такие фильтры часто совмещаются с защитой от КЗ и перенапряжений.

Насчет заземляющего контакта - без него эффективность фильтра резко падает

Обратите внимание, что на заземленную розетку рассчитаны все сетевые фильтры ("пилоты"), причем они работают только в том случае, когда заземление реализовано, иначе любой фильтр будет работать обычным "удлинителем".

( Рекомендации по заземлению компьютера )

ИМХО это не совсем так, но эффективность фильтра без заземляющего контакта снизится в несколько раз.

Насчет "Это ведь тоже плохо для сети" - я уже упоминал о нормах ЭМС. А вообще примерно до 20% таких нагрузок энергосистемы. если отвлечься от уровня помех в проводах, выдерживают без проблем, потом вылетают :D . Надеюсь, до перегрузки АЭС твоими регуляторами пока далеко ;)