Чистый синус или модифицированный меандр
09-03-2013
Графики чистого синуса и меандра на экране осциллографа
Что такое «чистый синус» электропитания, и зачем он нужен? Давайте разбираться.
Качество электроэнергии, поставляемой в наши дома, отвечает определенным требованиям. Один из важных показателей качества — вид графика напряжения. График напряжения электрического сигнала в сети должен иметь правильную синусоидальную форму. Для такого графика часто используют определение «чистый синус».
В случае отключения сетевого электропитания используются источники бесперебойного питания. Однако далеко не все ИБП обеспечивают электропитание правильной синусоидальной формы.
Вид графика напряжения выходного сигнала источника бесперебойного питания зависит от типа и конструкции данного устройства.
Большинство обычных компьютерных ИБП генерируют на выход сигнал, называемый «модифицированный синус» или «меандр».
Различные типы графиков выходного сигнала, полученные с помощью осциллографа, представлены на следующем рисунке.
Методы аппроксимации графика чистого синуса
В этом разделе мы ознакомимся с различными методами аппроксимации графика чистого синуса, применяемыми на практике.
График напряжения в форме правильной синусоиды на следующих рисунках представлен красным цветом. Графики напряжения, имеющие приближенную к синусоиде форму, представлены другим цветом.
Самым простым приближением является график меандра. Меандр — простая ломаная линия, в данном случае имеющая форму прямоугольника в каждом полупериоде графика синуса. График простого меандра представлен на рисунке 1. На практике преобразователи такого типа не используются по причине резкого изменения значения напряжения в точках пересечения нулевого значения напряжения. Электрический сигнал такой формы создает большие электрические помехи и может вывести из строя подключенное оборудование.
Для снижения негативных эффектов применяется преобразование типа «меандр» с дополнительными «паузами» в точках смены полярности сигнала. График такого модифицированного меандра представлен на рисунке 2.
Более совершенные методы аппроксимации графика синусоиды напряжения позволяют получать график с большим количеством «ступенек». Такой подход позволяет снизить амплитуду перехода на следующую ступень и ближе подойти к графику «чистого синуса». Такой график носит название «модифицированный синус» и представлен на рисунке 3.
Когда нужен «чистый синус», а когда достаточно и «модифицированного»
Различные электроприборы и электрооборудование имеют разные требования к качеству электропитания. Ряд устройств корректно работает только с сигналом «чистый синус», другие приборы могут без проблем использовать электропитание в форме «модифицированного синуса». С другой стороны, источники бесперебойного питания с выходным сигналом в форме чистого синуса существенно дороже, чем ИБП с модифицированным синусом.
Не критичны к форме графика напряжения и могут использовать «модифицированный синус» следующие приборы:
- нагревательные приборы;
- компьютеры;
- бытовые приборы, имеющие импульсные источники питания.
Требуют использования питания форме чистого синуса следующие приборы:
- электродвигатели;
- котлы отопления;
- циркуляционные и погружные насосы;
- компрессоры;
- приборы и оборудование, имеющие трансформаторные источники питания;
- приборы и оборудование, чувствительные к электрическим помехам в сети.
Отклонения от правильной синусоидальной формы напряжения приводят к перегреву такого оборудования, повышенному трению и биению подвижных частей конструкции, к возможным авариям и поломкам. Использование источников питания с модифицированным синусом выходного сигнала приводит к существенному сокращению срока эксплуатации приборов, имеющих трансформаторные источники питания или электродвигатели.
ИБП с чистым синусом для питания котлов отопления
Для правильного и безопасного электропитания газовых котлов отопления необходимо использовать только ИБП с синусоидальной формой сигнала.
В конструкцию современного котла отопления входят: электронный блок управления, циркуляционные насосы, насосы или компрессоры для обогащения воздухом горючей смеси. Все эти устройства требуют правильного синусоидального электропитания.
Использование источников бесперебойного питания с формой сигнала в виде модифицированного синуса приведет к сбоям в работе электронного блока и повышенному износу и перегреву насосов котла отопления.
Надёжные российские источники бесперебойного питания компании БАСТИОН представлены в разделе Бесперебойное питание.
Читайте также по теме:
Тех. поддержка
Бастион в соц. сетях
Канал Бастион на YouTube
Почему нельзя использовать компьютерный ИБП для питания газового котла? / Хабр
Год назад я попытался понять, почему обычные автомобильные аккумуляторы нельзя использовать вместо специализированных в источниках бесперебойного питания. В той статье были рассмотрены несколько страшилок от продавцов специализированных аккумуляторный батарей, а так же произведены замеры ёмкости двух батарей, каждая из которых состоит из четырёх автомобильных аккумуляторов, проработавших в ИБП год. К сожалению, я не догадался сделать подобный замер сразу же после установки свежих батарей, но пообещал спустя год повторить замер, чтобы можно было понять, насколько за год уменьшилась ёмкость батарей. Планировал я это сделать в форме комментария с обновлёнными данными, но в процессе замера заметил, что пока ИБП работает от батарей — котёл подключенный к нему — не работает.Немного предыстории
Год назад, когда был установлен ИБП, газовый котёл был максимально простым, минимум электроники, ручной поджиг. Собственно, ручной поджиг был единственный минусом котла, ведь при отключении электричества котёл тушил факел в целях безопасности, а обратно его зажечь был не в состоянии. Эту проблему решил ИБП, но была ещё проблема: при сильном порыве ветра факел могло просто задуть. Это случалось не часто, но доставляло некоторые неудобства. И примерно полгода назад решено было заменить котёл на чуть более «умный», с возможностью автоматического поджига горелки, а также с турбиной, которая создаёт необходимую для работы котла тягу, в результате чего отпала необходимость в использовании длинной вытяжной трубы.
Пусть говорят
Стало интересно, что же об этом пишут продавцы специализированных ИБП для котлов. Ведь со стороны разница между ИБП для котла и для компьютера выглядят примерно так же, как аккумулятор для автомобиля и для ИБП. Основное их отличие, наверное, в том, что у одних провода для подключения АКБ длинные, рассчитанные на внешние батареи, а у других короткие. Но разве это повод поднимать цену в 2-3 раза за ту же мощность? Не говоря уже о том, что для целей DIY можно приобрести б\у ИБП, списанный по причине окончания гарантийного срока, по цене раз в 10 дешевле, чем аналогичный по мощности специализированный ИБП для котла.
Для питания котла можно использовать только On-line бесперебойник
Довольно часто можно прочитать о том, что off-line (line-interactive) ИБП не подходят для питания котлов из-за того, что у них слишком большое время переключения с внешнего питания на АКБ. Но в действительности это легко проверить. Достаточно вытащить вилку питания котла из розетки и вставить обратно. Время переключения заняло пол секунды, но котёл не только не сообщил об ошибке, но даже и не заметил, что отключение вообще было. А за какое время line-interactive ИБП выполнил переключение? 5-10, может даже 50мс, но в любом случае это будет меньше, чем сделанное вручную отключение.
Но off-line ИБП не имеют функции стабилизации напряжения. Не смотря на то, что некоторые модели имеют 1-2 ступени для коррекции выходного напряжения, но переключение обычно выполняется с использованием реле и хорошо подходит для ситуаций, когда напряжение стабильно повышенное или пониженное. Но если напряжение постоянно гуляет, то ИБП довольно быстро израсходует ресурс реле, особенно если они работают на пределе мощности. В этом случае необходимо установить стабилизатор напряжения до ИБП, либо поставить сразу on-line ИБП, который вне зависимости от входного напряжения всегда будет стараться держать на выходе стабильное напряжение.
Для питания котла отопления необходим «чистый синус»
Самые дешёвые и простые компьютерные ИБП, при работе от батарей генерируют на выходе не синусоидальную форму сигнала, потому что импульсным блокам питания не сильно важна форма и частота входного напряжения. Но газовый котёл содержит в своей конструкции как минимум циркуляционный насос, которому почти наверняка не понравится «модифицированная синусоида», и он хоть и будет работать, но со страшным гулом. Мне не известно, насколько такой режим работы сказывается на сроке его службы, но звучит устрашающе, и появляется сильное желание его выключить.
Для корректного питания котла отопления необходима правильная фазировка
А теперь самое интересное. Котлы с автоматическим поджигом имеют датчик пламени, чтобы отключить газ в случае если зажигалка сломалась и не смогла его воспламенить. Эти датчики могут быть как механическими (в случае с котлами с ручным запуском), так электрическими, причём во втором случае они могут реагировать на нагрев, излучение или ионизацию. И вот в случае с ионизационными датчиками пламени и возникают проблемы при питании их от ИБП. В общем случае проблема решается очень просто: нужно соединить ноль до ИБП с нолём после ИБП. И это всё.
Правда есть один нюанс: если ИБП подключается к сети вилкой, то ноль желательно провести отдельным проводом прямо из розетки, ибо в противном случае имеется возможность вставить вилку не той стороной (можно конечно поставить автомат небольшого номинала на перемычку между нулями, но это будет скорее костыль, чем фикс). Ну и конечно же предполагается, что если это частный дом, то у него выполнен контур заземления, и он соединён с нулевым проводом (до УЗО, если оно имеется), т.е. выполнено повторное заземление нуля (если схема не ТТ!), и конечно же заземлён сам котёл. После ИБП в качестве нуля выбирается тот провод, который при питание от сети выполняет функцию нуля.
UPS для питания котла отопления должен иметь длительный резерв
Почему-то вместе с этим пунктом постоянно приводится в пример компьютерный ИБП типа %Company% Back Power 500, у которого АКБ имеет ёмкость 7Ач, а время работы от батарей специально ограничено перемычкой до 5 минут, из-за того, что используемый трансформатор при работе от батарей раскаляется настолько, что пластиковый корпус деформируется. Не смотря на это, даже такой слабый ИБП может работать длительное время от батарей, всего лишь нужно заменить батарею на более ёмкую и добавить активное охлаждение. В моём случае подобный ИБП проработал от автомобильного аккумулятора 20 часов поддерживая работу ПК с потреблением в районе 150Вт. Проще говоря, время резерва зависит не от ИБП, а от ёмкости батарей.
Зарядное устройство ИБП не рассчитано на такую большую ёмкость АКБ
Из предыдущего пункта часто выплывает следующий: раз в ИБП из коробки стоял АКБ на 7Ач, а теперь поставили на 70Ач, то зарядное устройство не в состоянии будет дать большим ток и полностью зарядить аккумулятор. Отчасти утверждение верно, зарядное устройство в ИБП действительно имеет ограничение по максимальному току, которым оно может заряжать аккумулятор, но это вовсе не означает то, что оно не сможет зарядить аккумулятор. Просто время зарядки увеличится. Конечно же это может стать проблемой в случае, если электричество дают по расписанию, несколько часов в день, и аккумуляторы просто не будут успевать заряжаться. Но в таком случае ничего не мешает параллельно с ИБП подключить к тому же аккумулятору более мощное зарядное устройство (или контроллер солнечных батарей, например). Главное помнить, что в инструкции к зарядному устройству, инвертору и ИБП наверняка написано, что так делать нельзя.
Лучше соединить батареи параллельно, чем последовательно
Бытует мнение, что лучше взять ИБП с напряжением аккумуляторов 12В и соединить параллельно несколько батарей для увеличения общей ёмкости, чем взять ИБП на 24/48В и соединить те же батареи последовательно. В качестве аргументации обычно приводится необходимость балансировки батарей в случае если они соединены последовательно, но упускается из виду то, что каждая батарея состоит из 6 элементов, балансировка которых в принципе не предусмотрена конструкцией батареи, и ведь работает же как-то. В моём случае к двум ИБП подключены 4 АКБ по 12В, после двух лет использования разница в напряжениях на батареях составила менее десятой доли вольта.
Важно после замены АКБ на более ёмкие произвести калибровку
В некоторых ИБП калибровка производится нажатием кнопки на передней\задней панели, на других она может быть выполнена только из сервисного меню при подключении по RS232/USB к ПК, а где-то она в принципе не предусмотрена. Но считается, что если не выполнить калибровку, то ИБП будет расходовать заряд АКБ не полностью, и даже при увеличении ёмкости АКБ буде работать от них так же мало, как со старыми батареями. Хотя на самом деле это не так. Без калибровки ИБП будет не корректно отображать оставшуюся ёмкость АКБ в процентах, но это никак не повлияет на то, когда ИБП решит, что аккумуляторы разряжены полностью. Это может повлиять лишь на оборудование, подключение подключено к интерфейсному разъёму ИБП, и в зависимости от настроек, после определённого уровня процентного остатка ёмкости АКБ, по команде отключает это оборудование.
В моём случае на ИБП APC Smart 3000 примерно год назад производилась калибровка, но не смотря на то, что батареи не менялись, график зависимости ёмкости АКБ в процентах и напряжения показывает, что ИБП привирает по поводу первого. По нему можно увидеть, что со 100 до 23% ИБП просто линейно уменьшает процентаж вне зависимости от напряжения на батареях, затем на 23% заряд «зависает» на несколько часов, а затем плавно уменьшается до 11%. К сожалению, дождаться полной разрядки у меня не получилось, пришлось подать внешнее питание, и в этот момент началось нечто непонятное. Судя по графику напряжение на АКБ начало подниматься, пошёл заряд, а проценты заряда наоборот пошли вниз, пока не опустились до 1%, и только после этого начали плавно подниматься, уже в зависимости от напряжения на АКБ. Возможно, для того, чтобы ИБП не врал, калибровку требуется производить чаще, чем раз в год, но великого смысла в этом нет, потому что отключение самого ИБП произойдёт по напряжению на батарее (если не установлен лимит времени работы от батарей), а никак не по процентам.
Заключение
В качестве заключения хотелось бы привести результаты замера ёмкости батарей. В новой табличке количество циклов разряда-заряда заменено на время работы от батарей, но ввиду того, что мониторинг параметров ИБП вёлся не 100% времени, в скобках приведено время работы от сети по мнению мониторинга, всё остальное время данные не писались. От первого ИБП были отключены холодильная и морозильная камера, которые при одновременном запуске, пусковым током превышали максимальную мощность ИБП и приводили к его отключению. Ко второму ИБП было подключено два ПК, один из которых работает круглосуточно, потому назван сервером.
| Параметр | АКБ №1 | АКБ №2 |
|---|---|---|
| Модель | BRAVO 6CT-90VL | Tyumen Batbear 75 |
| Ёмкость, макс. ток | 90Ач, 760А | 75Ач, 610А |
| Стоимость на момент покупки (за штуку) | 2200 руб | 2400 руб |
| Дата установки | 9 ноября 2014 | 11 ноября 2014 |
| ИБП | APC Smart-UPS 3000VA, 2700Вт, 230В, чистый синус 50Гц | |
| Нагрузка | газовый котёл, насос тёплого пола, насос скважины с водой, освещение | освещение, холодильник, сервер, ПК |
| Время работы от батарей за год | 25 часов (из 238 дней) | 120 часов (из 182 дней) |
| Производилась калибровка | нет | да |
| Дата контрольного замера | 24 сентября 2016 | 28 сентября 2016 |
| Контрольный разряд | 18 часов 30 минут, 42.7Ач | 7 часов 30 минут, 58.2Ач |
| Напряжение после разряда | 46.6В под нагрузкой, 48.8В без нагрузки | 45.6В под нагрузкой, 46.8В без нагрузки |
| Контрольный заряд | 12 часов, 42.9Ач | 14 часов, 54.0Ач |
| Напряжение после заряда | 55.2В плюс-минус 0.05В по АКБ | |
| Уровень электролита | Незначительное уменьшение уровня, по прежнему выше пластин | |
Измерения производились слегка обновлённой версией китайского ваттметра, который с виду похож на тот же, с помощью которого производились измерения в прошлый раз, но в отличии от него имеет чуть большую точность за счёт применения качественного шунта вместо стопки SMD резисторов. Из-за того, что разрядка АКБ первого ИБП происходила слишком долго, принял решение под конец подключить в качестве дополнительной нагрузки холодильную камеру, но во время её запуска на АКБ резко просело напряжение и ИБП решил что «всё», хотя по напряжению «под» и «без» нагрузки видно, что без мощных потребителей ИБП смог бы ещё работать от батарей, возможно так же сыграло то, что ватт-метр был подключен не шибко толстыми проводами (18 AWG), и из-за падения напряжения на них ИБП «видел» напряжение на батареях ниже, чем оно было на самом деле. Со вторым ИБП так же не обошлось без косяков, правда причина была банальней, не смог дождаться пока ИБП разрядится, потому что сильно хотелось спать, а оставалось не так много ёмкости, и не хотелось, чтобы всю оставшуюся ночь сервер был выключен.
В целом можно отметить, что ёмкость не только не уменьшилась, но даже увеличилась в случае с первым ИБП. Отчасти это связано с тем, что в этом году он работал в щадящем режиме, почти всё время был подключен в сеть (в первый год его каждый день отключали от сети), и с него были сняты две мощные нагрузки. В целом статья получилась слегка сумбурной, но надеюсь для кого-нибудь она окажется полезной, и конечно же я с удовольствием выслушаю критику, а также отвечу на вопросы в комментариях.
Чистая синусоида VS её ступенчатая аппроксимация. Часть I | ИБП | Блог
Временами приходится пользоваться устройствами для автономного или резервного питания. Это могут быть автономные инверторные бензогенераторы, автомобильные инверторы, источники бесперебойного питания в режиме работы от батарей. В общем, все те устройства, в составе которых присутствует инвертор. И все бы ничего, но не все подобные устройства выдают на выходе синусоидальное переменное напряжение, на которое, собственно, и рассчитано все электрооборудование. То есть переменное-то оно у всех, а вот форма этого напряжения может быть далеко не синусоидальная.
В таких случаях в характеристиках устройства, в строке «Форма выходного напряжения» пишут «Ступенчатая аппроксимация синусоиды» или «Модифицированная синусоида» или «Квазисинусоида» или как-то еще.
Это означает, что там совсем не синусоида, а разнополярные прямоугольные импульсы, которые следуют с определенной паузой. Ниже на осциллограммах показаны синусоидальная форма напряжения в бытовой электросети (слева) и осциллограммы так называемой «квазисинусоиды», снятые с разных устройств.
а) б) в)
Форма напряжения: а) в бытовой электросети; б) на выходе ИБП Back-UPS CS 500; в) на выходе инвертора 12/220 Mean Well
Нетрудно заметить, что амплитуды импульсов на осциллограммах с квазисинусоидой отличаются и составляют в первом случае 350–360 В, во втором — 290–300 В. Но их ширина подобрана таким образом, что среднеквадратичное значение получаемого переменного напряжения соответствует 225–230 В.
Казалось бы, нет проблем. Частота напряжения 50 Гц, среднеквадратичное значение соответствует 230 В. Но это только на первый взгляд. В сигнале, который отличается от синусоиды, присутствуют гармоники, т. е. получаемые разнополярные импульсы состоят не только из сигнала частотой 50 Гц, но и из сигналов более высоких частот, кратных основной частоте 50 Гц (150, 250, 350 и т. д.). Не будем углубляться в теорию, а просто скажем, что при запитывании оборудования подобной «квазисинусоидой» на него подается напряжение не только частотой 50 Гц, но и частотой 150 Гц, 250 и далее по нарастающей. При этом амплитуды этих напряжений хоть и уменьшаются с ростом частоты, но все же могут иметь достаточно высокий уровень. Уровень этих гармоник зависит от ширины импульса, его амплитуды и скорости нарастания.
Спектрограммы гармоник напряжения с выхода ИБП Back-UPS CS 500 (слева) и инвертора 12/220 Mean Well (справа) при нагрузке 25 Вт
Далее мы подробно рассмотрим различное электрооборудование и попробуем определить, насколько для него критична форма питающего напряжения.
Нагревательное электрооборудование
Оборудование, которое представляет собой активную нагрузку и не имеет в составе каких-либо регулирующих электронных устройств (диммеров), конденсаторов, индуктивностей, абсолютно не восприимчиво к форме питающего напряжения. Например, лампы накаливания, утюги, паяльники и другие нагревательные приборы. Но, к сожалению, такое оборудование всегда в меньшинстве.
Люминесцентные, светодиодные лампы и светильники
В конструкции таких ламп всегда присутствует устройство (драйвер), преобразующее напряжение 220–230 В в необходимое для питания светоизлучающих компонентов. Естественно, рядовой пользователь не знает принцип работы драйвера конкретной лампы или светильника и не может предположить, как они поведут себя при питании не синусоидальным напряжением, ведь они не рассчитаны на такие условия.
Проведем эксперимент, для статистики возьмем несколько ламп и светильников различных моделей и сравним их потребляемую мощность и другие параметры при подключении к обычной розетке и к устройству с «прямоугольной аппроксимацией синусоиды». Таким устройством будет источник бесперебойного питания фирмы APC с полной мощностью 500 В*А.
По результатам тестов заметно, что электрические характеристики ламп изменяются при питании квазисинусом. В большинстве случаев изменяются они в худшую сторону — увеличивается ток потребления и уменьшается коэффициент мощности. Критический случай, если в светодиодной лампе в качестве токоограничивающего элемента установлен конденсатор. При питании такой лампы квазисинусом со значительным уровнем гармоник потребляемая мощность может увеличиваться в разы, значит, и ток через светодиоды возрастает. Это можно наблюдать и визуально по изменению яркости свечения. Конечно, лампа в таком режиме прослужит недолго. Что интересно, при подключении такой лампы к автомобильному инвертору (12/230 В) подобного увеличения мощности не наблюдалось. Это связано с тем, что используемый для тестов инвертор выдавал разнополярные импульсы с меньшим уровнем гармоник, чем источник бесперебойного питания (рис. 2).
Напрашивается вывод: подключение светодиодных и люминесцентных ламп к источнику с прямоугольной апроксимацией синусоиды — это своего рода лотерея. Нет гарантии продолжительной работы ламп, и срок их службы будет зависеть от применяемого драйвера и конкретных параметров квазисинуса.
Устройства с трансформаторными источниками питания
Следующая группа электрооборудования — устройства, имеющие в своем составе трансформаторы. Для проведения тестов были выбраны два устройства — отечественный трансформатор ТС-40-2 и сетевой трансформаторный адаптер с выходным стабилизированным напряжением. Результаты тестов в таблице.
Схема классического трансформаторного источника питания
В тестировании трансформаторных источников питания помимо источника бесперебойного питания использовался инверторный преобразователь, который тоже имеет на выходе квазисинусоиду, но их параметры немного отличаются, о чем было сказано выше.
По результатам экспериментов можно наблюдать, что трансформаторные источники питания при питании их квазисинусом ведут себя вполне приемлемо и даже хорошо. Первое, что можно отметить это уменьшение тока холостого хода. И, как оказалось, чем больше уровни гармоник в питающем напряжении, тем этот ток меньше. Это связано с тем, что трансформатор в большей степени представляет собой индуктивную нагрузку, а реактивное сопротивление индуктивности с ростом частоты возрастает.
Из отрицательных моментов можно выделить следующее. Даже если у источника со ступенчатой аппроксимацией синусоиды среднеквадратичное напряжение будет составлять 230 В, но амплитуда импульсов будет завышена, то и на выходе выпрямителя мы получим завышенное напряжение. Это связано с тем, что фильтрующий конденсатор С (рис. 3) стремится зарядиться до амплитудного значения выпрямленного напряжения. Так, в указанной выше схеме при смене питающего синусоидального напряжения на квазисинусоиду напряжение на выходе повышалось с 16 до 19 В, что, естественно, повышало общую потребляемую мощность. Данный эффект наблюдался при питании этой схемы от источника бесперебойного питания, у которого при среднеквадратическом значении напряжения в 230 В амплитуда импульсов достигает 350 В.
Однако при питании данной схемы от автомобильного инвертора с амплитудой импульсов около 300 В наблюдалось даже некоторое уменьшение выходного напряжения. При этом среднеквадратичное значение напряжения инвертора также составляло 230 В.
Резюмируя, можно сказать, что, кроме возможного повышения напряжения во вторичных цепях трансформаторных источников питания, других негативных последствий для трансформаторов от квазисинусоиды не выявлено. Превышение же напряжения может в некоторой степени увеличить нагрев источника питания в целом, а будет это превышение или нет зависит от модели используемого ИБП или отдельного инвертора.
Необходимо отметить, что при питании трансформатора ступенчатой аппроксимацией синусоиды прослушивается характерный «звонкий» гул от трансформатора. «Звонкость» звука как раз и говорит о том, что в питающем напряжении есть составляющие с более высокими частотами, чем 50 Гц. Кроме возможных неприятных слуховых ощущений для человека этот звук не несет никаких негативных последствий для трансформатора.
В следующей части статьи будет рассмотрено поведение другого электрооборудования при питании его напряжением с формой, отличной от синусоидальной.
| «Энергия»
Сейчас на многих форумах можно прочесть о большом вреде модифицированной синусоиды и предложения скорее бежать прочь, как только эта надпись появится в зоне видимости или описании прибора. Но при всей осторожности, которую надо соблюдать, подбирая инвертор к тем приборам, с которыми вы их собираетесь использовать, не надо наводить заранее панику. Лучше внимательно прочитать инструкцию или паспорт электроприбора, а также выяснить как можно больше информации о конкретной марке инвертора, который вы присмотрели для покупки.
Когда можно без опаски брать инвертор с модифицированной синусоидой?
— если вы собираетесь подключать через него обычные бытовые приборы, которые не имеют в своем устройстве двигателя. Такие инверторы успешно и без вреда справятся с подзарядкой телефонов или ноутбуков, подключением осветительных приборов и большинства кухонной бытовой техники (кроме холодильника).
— допускается, но уже с осторожностью, применение с электроинструментом и, например, пылесосом. Всё зависит от паспортных требований к качеству напряжения у приборов. В любом случае, подключение техники с двигателем через инверторы с модифицированным синусом, будет незаметно, но не в лучшую сторону сказываться на сроке её эксплуатации.
В каких случаях лучше не думать, а точно брать инвертор только с чистой синусоидой?
— на защите газового котла (и его циркуляционного насоса – прибора с двигателем) лучше не экономить
— если задача инвертора – обеспечить бесперебойное питание медицинского оборудования. Помимо собственной высокой стоимости, от надёжной работы оборудования зависит здоровье пациентов.
— для другого дорогостоящего и высокочувствительного оборудования. К таким часто относятся аудиосистемы, профессиональное фотооборудование, а также дорогое серверное или телекоммуникационное оборудование.
Чистая синусоида VS её ступенчатая аппроксимация. Часть II | ИБП | Блог
В первой части публикации было рассмотрено, что такое ступенчатая аппроксимация синусоиды или, как ее еще называют, квазисинусоида, и как себя ведут светодиодные, люминесцентныелампы и устройства с трансформаторными источниками питания. Что ж, продолжаем эксперименты на эту тему.
Устройства, имеющие электродвигатели
Какие устройства с двигателями потенциально могут подключаться к системам питания с квазисинусом? В первую очередь электроинструменти вспомогательное электрооборудование — дрели, перфораторы, бетоносмесители, болгарки, шлифмашинки, погружные насосы и прочее подобное. В таких устройствах применяются коллекторные или асинхронные двигатели. В некоторых электроинструментах имеется встроенный регулятор мощности. Вряд ли данное оборудование будет запитываться от источника бесперебойного питания. В большинстве случаев для его автономного питания будет использован бензогенератор или мощный инвертор 12/220 В, например, в гараже, в котором нет электросети.
Сравним работу электроинструмента от розетки и от инверторного бензогенератора с квазисинусом. Параметры снимались при работе оборудования на холостом ходу, кроме насоса. Дополнительно проверялась работа под нагрузкой с целью оценить изменение мощности на валу.
По результатам данных тестов можно отметить неудовлетворительную работу электроинструмента и оборудования, имеющего в составе регулятор мощности. Это связано с тем, что большинство регуляторов мощности для переменного напряжения построены на симисторах или тиристорах, такие регуляторы часто называют диммерами. Так вот, диммеры могут правильно работать исключительно с синусоидальным напряжением. Так получилось не специально, просто, когда их придумывали, в исходных данных технического задания было написано, что напряжение будет синусоидальным.
В работе оборудования, не имеющего регулятора мощности, каких-либо значимых отрицательных изменений не отмечалось. При работе асинхронных двигателей от квазисинуса прослушивался характерный «звонкий» шум сердечника и обмоток частотой выше 50 Гц. Перегрева также не наблюдалось. При работе коллекторных двигателей из-за их шума оценить изменение звука не представлялось возможным.
Системы отопления
Часто возникает вопрос о возможности использования недорогих компьютерных источников бесперебойного питания (ИБП) с квазисинусом для резервного питания электрического оборудования в системах отопления — циркуляционных насосов, энергозависимых газовых котлов. В газовом котле с закрытой камерой сгорания кроме циркуляционного насоса установлен вентилятор принудительной тяги или, как его еще называют, вентилятор отвода продуктов горения. Проведем несколько тестов в этом направлении.
Как выяснилось, квазисинус не оказывает заметного негативного влияния на работу циркуляционного насоса. По крайней мере, непродолжительная работа от ИБП на время отключения основного электропитания уж точно ему не навредит. Единственный минус — это неприятные звуки, которые издает насос при питании квазисинусом.
Хуже дело обстоит с вентилятором принудительной тяги. При питании квазисинусом от ИБП вентилятор заметно снижал обороты и потребляемую мощность. А ведь в большинстве настенных газовых котлов установлены именно такие вентиляторы — асинхронные с одной обмоткой. Очевидно, что снижение производительности данного вентилятора негативно повлияет на процесс отвода продуктов горения, а значит на работу котла в целом.
Кроме того, в некоторых котлах применяется автоматическая регулировка оборотов данного вентилятора с целью оптимизации производительности котла. Так вот, регулировка эта также выполнена по принципу диммирования. А диммеры «плохо относятся» к квазисинусу, значит, поведение такого вентилятора может быть непредсказуемым.
Таким образом, если котел с закрытой камерой и имеет вентилятор принудительной тяги, то питание его квазисинусом настоятельно не рекомендуется.
В остальных случаях все не так страшно, но, не зная конструкции того или иного котла лучше не рисковать и не использовать ИБП с квазисинусом для его питания. Газовый котел — это серьезное оборудование, которое изначально рассчитано на питание синусоидальным напряжением.
Устройства с импульсными источниками питания
Как уже было сказано, недорогие ИБПв большинстве случаев выдают ступенчатую аппроксимацию синусоиды. И для временного резервного питания компьютеров это считается нормой. Посмотрим, как изменяются входные параметры импульсного блока питания компьютера при переходе на питание «аппроксимацией синусоиды». Блоки питания без корректора коэффициента мощности. Тестирование проводилось в режиме бездействия системы и при запуске стресс-теста, чтобы увеличить потребляемую мощность. Мониторы также не были забыты. Результаты ниже.
Что интересно, у некоторых устройств при питании квазисинусом электрические параметры даже улучшались. Например, в системном блоке № 1 потребляемая мощность не изменялась, но значительно увеличился коэффициент мощности, из-за чего уменьшился средний потребляемый ток. У системного блока с БП от Zalman данный эффект тоже имеется, но не так выражен.
Однозначно можно сделать вывод о совместимости блоков питания системников с квазисинусом.
Однако есть одно жирное «НО». В последнее время все большее количество моделей БП оснащаются корректором коэффициента мощности (PFC). Данные устройства призваны поддерживать коэффициент мощности как можно ближе к единице при питании от сети с синусоидальным напряжением, дабы не перегружать сеть большими пиковыми токами. Поэтому по определению БП с PFC корректно работают только с синусоидальным напряжением, но это не значит, что, если ИБП выдает аппроксимацию синуса, то любой БП с PFC работать с ним не сможет. На самом деле схемотехнические решения PFC могут быть разные и некоторые модели могут быть не восприимчивы к квазисинусу — это дело случая. Необходимо отметить, что квазисинус далеко не основная вероятная причина несовместимости ИБП и PFC. Но это уже совсем другая история.
А что с мониторами? У одного из тестируемых при питании квазисинусом энергетические параметры ухудшились, но незначительно. Блок питания ноутбука каких-либо проблем не показал. Так что данные устройства можно запитывать квазисинусом.
Подводя итоги всей публикации, можно сказать, что использование напряжения квазисинусоидальной формы для питания различного электрооборудования — это лотерея, даже для блоков питания компьютеров. Ведь любое оборудование на напряжение 220–230 В переменного тока разрабатывалось с условием, что форма этого напряжения будет синусоидальной. Всякие «аппроксимации» — это всего лишь допущения, которые возможны с той или иной степенью вероятности. Поэтому, если строится универсальная система резервного электропитания, форма и параметры ее напряжения должны быть идентичны параметрам промышленной электросети. В общем, квазисинус — это плохо.
Чистая синусоидапротив модифицированного инвертора синусоиды
Какой тип преобразователя мощности мне нужен? Простой взгляд на инверторы с чистой синусоидой и модифицированные инверторы с синусоидальной волной
В Интернете доступно множество статей, в которых анализируется разница между так называемыми синусоидальными инверторами мощности и модифицированными синусоидальными инверторами. Многие пользователи просто хотят знать, могут ли они выбрать менее дорогой модифицированный синусоидальный инвертор мощности и по-прежнему использовать свои устройства.В этой статье рассматриваются основы.
Все силовые инверторы преобразуют мощность постоянного тока (которая хранится в батареях) в мощность переменного тока, которая является мощностью, поставляемой электроэнергетической компанией и подаваемой в ваш дом. Электронным устройствам для работы требуется питание переменного тока, но силовые инверторы обычно выдают мощность в двух формах: модифицированная синусоида и чистая синусоида.
Проще говоря, мощность чистой синусоидальной волны течет ровными дугообразными волнами, тогда как мощность модифицированной синусоидальной волны поступает на ваши устройства короткими прямоугольными волнами.Прямоугольные волны дают энергию вашему устройству, так сказать, «все или ничего». Ваше устройство будет работать правильно или нет. Власть проходит менее гладко. Получение мощности в виде модифицированных синусоидальных волн не происходит так чисто и эффективно — она не поступает на устройство в таком «чистом» виде. Устройства
получат мощность, необходимую для работы, но когда дело доходит до таких устройств, как вентиляторы, телевизоры, радио и освещение, они будут иметь тенденцию гудеть, так как работают немного «горячее» из-за того, как энергия течет к их.
Минусы работы ваших устройств на модифицированной мощности синусоидальной волны заключаются в том, что они будут работать менее эффективно, что обычно приводит к неправильной работе устройства или устройства, возникновению помех или «гудению». Для нечувствительных устройств, таких как вакуум или водяной насос, это может вообще не иметь для вас значения. Они потребляют немного больше мощности и производят немного больше шума. Но для устройств, которым для правильного функционирования требуется равномерный поток энергии, например, электроинструментов с регулируемой скоростью, вы получите все или ничего.Независимо от того, насколько сильно или мягко вы нажмете на спусковой крючок дрели, она будет работать на полной скорости или выключена. Это не означает, что блендер с разными настройками нельзя использовать при высоких или низких настройках; конечно может. Но из-за того, что они получают менее эффективную энергию, устройства, которые вы используете на мощности с модифицированной синусоидой, могут изнашиваться быстрее, чем если бы они постоянно работали с чистой синусоидальной энергией, как в домах.
Некоторые устройства и устройства, требующие синусоидального инвертора:
- Микроволны
- Лазерные принтеры
- Инструменты с регулируемой скоростью
- Зарядное устройство для аккумуляторных инструментов
- Некоторые телевизоры
- Ключевые станки
- Аппараты CPAP с увлажнителями
- Медицинское оборудование
- Чувствительная электроника
Основным преимуществом использования ваших устройств на модифицированной синусоидальной мощности является то, что модифицированный синусоидальный инвертор на начальном этапе стоит вам меньше.
При рассмотрении чисто синусоидальных преобразователей постоянного тока в переменный по сравнению с модифицированными синусоидальными преобразователями постоянного тока в переменный, разговор может привести вас к странному взгляду на сторону электричества и мощности, которую вы никогда не хотели видеть. Однако следует учитывать типы используемых устройств и соответствующим образом взвешивать свои варианты.
Если у вас есть устройство, в отношении которого вы не уверены, требуется ли для него синусоидальный инвертор, позвоните нам.
.Измерение синусоидальной волны
- • Знайте измерения, связанные с синусоидальными волнами
- • а. Пиковое значение.
- • б. Амплитуда.
- • ок. Пиковое значение.
- • г. Периодическое время.
- • e. Средняя стоимость.
- • ф. Среднеквадратичное значение.
Рис 1.2.1 Характеристики синусоидальной волны
Форма волны — это график, показывающий изменение, обычно напряжения или тока, во времени.Горизонтальная ось показывает течение времени слева направо. Вертикальная ось показывает измеренную величину (это напряжение на рис. 1.2.1).
Шесть наиболее важных характеристик синусоиды:
Пиковое значение.
МГНОВЕННОЕ значение.
АМПЛИТУДА.
ПИКОВОЕ значение.
ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ВРЕМЯ.
СРЕДНЕЕ значение.
RMS значение.
Эти характеристики показаны на рис.1.2,1
Пиковое значение
Значение PEAK TO PEAK — это расстояние по вертикали между вершиной и основанием волны. Он будет измеряться в вольтах на осциллограмме напряжения и может быть обозначен как V PP или V PK − PK . В форме волны тока он будет обозначен как I PP или I PK-PK , поскольку I (не C) используется для представления тока.
Мгновенное значение
Это значение (напряжение или ток) волны в любой конкретный момент.часто выбирается, чтобы совпасть с каким-то другим событием. Например. Мгновенное значение синусоидальной волны на четвертой части цикла будет равно пиковому значению. См. Точку X на рис. 1.2.1.
Амплитуда
АМПЛИТУДА синусоидальной волны — это максимальное расстояние по вертикали, достигнутое в любом направлении от центральной линии волны. Поскольку синусоидальная волна симметрична относительно своей центральной линии, амплитуда волны составляет половину от максимального значения, как показано на рисунке 1.2.2.
Пиковое значение
Пиковое значение волны представляет собой наибольшее значение волновые достигает выше опорного значения.Обычно используемое эталонное значение — ноль. В форме волны напряжения пиковое значение может быть обозначено как V PK или V MAX (I PK или I MAX в форме кривой тока).
Если измеряемая синусоида симметрична по обе стороны от нуля вольт (или от нуля ампер), это означает, что уровень постоянного или постоянного тока волны равен нулю вольт, тогда пиковое значение должно быть таким же, как амплитуда, то есть половина от максимального до максимального значения.
Рис. 1.2.2 Определение максимального значения V PK
Однако это не всегда так, если также присутствует постоянная составляющая, отличная от нуля вольт, синусоидальная волна будет симметричной относительно этого уровня, а не нуля.Нижняя осциллограмма на Рис. 1.2.2 показывает, что пиковое значение теперь может быть даже больше, чем пиковое значение (однако, амплитуда волны остается той же самой, и это разница между пиковым значением и «центральной линией»). «формы волны).
Периодическое время и частота
ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ВРЕМЯ (обозначается символом T) — это время в секундах, миллисекундах и т. Д., Принятое для одного полного цикла волны. Его можно использовать, чтобы найти ЧАСТОТУ волны ƒ по формуле T = 1 / ƒ
Таким образом, если периодичность волны составляет 20 мс (или 1/50 секунды), то должно быть 50 полных циклов волны за одну секунду.Частота 50 Гц. Обратите внимание, что при использовании этой формулы, если периодическое время указывается в секундах, то частота будет в Гц.
Рис 1.2.3 Среднее значение синусоиды
Среднее значение
СРЕДНЕЕ значение. Обычно это означает среднее значение только половины периода волны. Если взять среднее значение полного цикла, оно, конечно, будет равно нулю, так как в синусоидальной волне, симметричной относительно нуля, есть равные отклонения выше и ниже нулевой линии.
При использовании только половины цикла, как показано на рис. 1.2.3, среднее значение (напряжение или ток) всегда составляет 0,637 от пикового значения волны.
В AV = В PK x 0,637
или
I AV = I PK X 0,637
Среднее значение — это значение, которое обычно определяет напряжение или ток, показываемые на измерительном приборе. Однако есть некоторые измерители, которые будут считывать значение RMS, они называются «измерителями True RMS».
Среднеквадратичное значение.
RMS или ROOT MEAN SQUARED значение — это значение эквивалентного постоянного (неизменяемого) напряжения или тока, которое будет обеспечивать такую же энергию в цепи, как измеренная синусоидальная волна. То есть, если синусоидальная волна переменного тока имеет среднеквадратичное значение 240 вольт, она будет обеспечивать такую же энергию в цепи, что и источник постоянного тока на 240 вольт.
Можно показать, что среднеквадратичное значение синусоидальной волны составляет 0,707 пикового значения.
В СКЗ = В PK x 0.707 и I RMS = I PK x 0,707
Кроме того, пиковое значение синусоиды равно 1,414 x RMS-значение.
Форм-фактор
Если V AV (0,637) умножить на 1,11, получится 0,707, что является среднеквадратичным значением. Эта разница называется форм-фактором волны, и соотношение 1,11 справедливо только для идеальной синусоидальной волны. Если волна имеет другую форму, изменится либо среднеквадратичное значение, либо среднее значение (или оба), а также отношения между ними.Это важно при измерении переменного напряжения с помощью измерителя, поскольку это среднее значение, которое фактически измеряет большинство измерителей. Однако они отображают среднеквадратичное значение, просто умножая напряжение на 1,11. Следовательно, если измеряемая волна переменного тока не является идеальной синусоидальной волной, показания будут немного неправильными. Однако если вы заплатите достаточно денег, вы можете купить истинный измеритель RMS, который фактически вычисляет значение RMS несинусоидальных волн.
Электроснабжение (Линия)
Чтобы продемонстрировать некоторые из этих характеристик при использовании, рассмотрим очень распространенную синусоидальную волну, напряжение сети или форму сигнала линии, которая во многих частях мира составляет номинальное напряжение 230 В.
Электрооборудование, подключаемое к электросети, всегда имеет этикетку с информацией о том, к какому источнику питания может быть подключено оборудование. Эти метки довольно разные по внешнему виду, но часто есть изображение синусоидальной волны, показывающей, что переменный ток. необходимо использовать поставку. Заявленное напряжение будет 230 В (или 120 В в США) или диапазон напряжений, включая эти значения. Эти напряжения фактически относятся к среднеквадратичному значению синусоидальной волны сети. На этикетке также указано, что частота источника питания составляет 50 Гц в Европе или 60 Гц в США.
Из этого небольшого количества информации можно определить другие значения:
а. Пиковое напряжение формы волны, как В PK = В RMS x 1,414
г. СРЕДНЕЕ значение сигнала, как V AV = V PK x 0,637
г. Значение PEAK TO PEAK формы волны. Это вдвое больше АМПЛИТУДЫ, которая (поскольку форма сигнала сети симметрична относительно нуля вольт) соответствует значению V PK .
Поскольку V PK уже известен из.следует, что V PP = V PK x 2
г. ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ВРЕМЯ, равное T = 1 / ƒ
.Модифицированные инверторы синусоидальной волны500w с контроллером заряда от солнечных батарей
1, Q: Почему ваше предложение выше, чем у других поставщиков?
A: На внутреннем рынке бренды инверторов высокого и низкого уровня используются одновременно. Есть много недорогих инверторов на самом деле некоторые собраны небольшие нелицензированные мастерские, это грубо, чтобы снизить затраты и использовать некачественные компоненты для сборки, существует очень большой риск для безопасности! В целях защиты личной и имущественной безопасности профессионала, пожалуйста, не стремитесь к низкой цене
, обязательно выберите надежный инвертор!
…………………………………………… ………………………………………….. ………………………………………….. …….
2, Q: Сколько категорий у него в соответствии с формой выходного сигнала?
A: Тип один: модифицированный синусоидальный инвертор JYM, который использует широтно-импульсную модуляцию PWM для генерации модифицированной синусоидальной волны. Благодаря использованию интеллектуальной специальной схемы и мощной полевой трубки, это значительно снижает потери мощности и увеличивает функцию плавного пуска, эффективно обеспечивая надежность инвертора.Если качество электроэнергии не очень востребовано, оно может удовлетворить потребности большинства электрического оборудования. Но при работе сложного оборудования все еще существуют проблемы с 20% гармоническими искажениями, которые также могут вызывать высокочастотные помехи для оборудования радиосвязи. Этот вид инвертора может удовлетворить основные потребности в большей части нашей мощности, высокой эффективности, небольшого шума, умеренной цены и, таким образом, стать основной продукцией на рынке.
Тип 2: инвертор JYP Pure Sine Wave, который использует конструкцию изолированной схемы связи, высокую эффективность, высокую стабильность формы выходного сигнала, высокочастотную технологию, малый размер, подходит для всех видов нагрузки, может быть подключен к любой обычной электрической сети. устройства и устройства индуктивной нагрузки (например, холодильники, электродрели и т. д.)) без каких-либо помех (например, жужжания и шума телевизора). Выходная мощность синусоидального инвертора такая же, как и мощность привязки к сети, которую мы ежедневно используем, или даже лучше, потому что не существует электромагнитного загрязнения связи с сетью.
…………………………………………. ………………………………………….. ………………………………………….. ………
3, Q: Стабильно ли выходное напряжение нашего инвертора?
A: Совершенно верно. Наш инвертор разработан с хорошей схемой регулятора.Вы даже можете проверить это при измерении истинного значения мультиметром. На самом деле выходное напряжение довольно стабильное. Здесь нужно сделать особое пояснение: многие клиенты обнаружили нестабильность при использовании обычного мультиметра для измерения напряжения. Можно сказать, что операция неправильная. Обычный мультиметр может проверять только синусоидальную форму волны и вычислять данные.
…………………………………………. ………………………………………….. …………………………………………………..
4, Q: Что такое приборы с резистивной нагрузкой?
A: Вообще говоря, такие устройства, как мобильные телефоны, компьютеры, ЖК-телевизоры, лампы накаливания, электрические вентиляторы, видеотрансляции, небольшие принтеры, электрические маджонг, рисоварки и т. Д. Все относятся к резистивным нагрузкам. Наши модифицированные синусоидальные инверторы могут успешно управлять ими.
…………………………………………. ………………………………………….. …………………………………………………..
5, Q: Что такое индуктивные устройства нагрузки?
A: Это относится к применению принципа электромагнитной индукции, создаваемому мощными электрическими продуктами, такими как тип двигателя, компрессоры, реле, люминесцентные лампы, электрическая плита, холодильник, кондиционер, энергосберегающие лампы, насосы и т. Д. Мощность этих продуктов намного больше номинальной мощности (примерно в 3-7 раз) при запуске. Таким образом, им доступен только синусоидальный инвертор.
…………………………………………… ………………………………………….. ………………………………………….. …….
6, Q: На что следует обратить внимание при установке инвертора?
A: Поместите изделие в хорошо вентилируемое, прохладное, сухое и водонепроницаемое место. Пожалуйста, не напрягайте и не вставляйте посторонние предметы в инвертор. Не забудьте включить инвертор перед включением прибора.
300w Power Convert Modified Sine Wave Чистая синусоида
Режим YH-6300 300 Вт преобразование мощности модифицированная синусоидальная волна чистая синусоидальная волна
* преобразование электроэнергии 12 В постоянного тока, подаваемой в автомобиль, в мощность переменного тока
* Широко используется с этим электрическим оборудованием, бытовой техникой и работами на открытом воздухе особенно автомобиль
* С несколькими схемами защиты, перегрузкой, коротким замыканием, перегревом, предохранителем, пониженным / повышенным напряжением
* Специальная универсальная розетка, подходящая для различных типов вилок.
| |||
1 | Модель | YH-6300 | |
2 | |||
3 | Вход | 11-15 В постоянного тока | |
4 | Выход | 72 220/110 В / переменного тока | 900|
5 | выходная частота | 50 Гц ± 5 Гц / переменный ток | |
6 | Непрерывная мощность | 270 Вт | |
7 900 0003 900 | более 85% | ||
8 | Диапазон температур | <65C | |
9 | Ток разгрузки | <200 мА | |
10 | защита от перегрузки | ||
11 | Защита от перегрева | 85 ° C ± 5 ° C | |
12 | сигнализация низкого напряжения | 10.5 В ± 0,5 В | |
13 | Отключение аварийного сигнала низкого напряжения | 10 В ± 0,5 В | |
14 | Автоматическая защита | перегрузка, короткое замыкание, перегрев, предохранитель, пониженное / повышенное напряжение | |
15 | Размер | 127,5x103x55 мм | |
Спецификация упаковки | |||
900 Упаковка | Блистерная упаковка | ||
2 | Размер | 235x180x95 мм | |
3 | Вес | 0.53 кг | |
4 | Количество | 20 шт. | |
Годовая гарантия | |||
Рисунок 1: Модифицированный синусоидальный преобразователь мощности 300 Вт волна чистая синусоида
Изображение 2: преобразование мощности 300 Вт модифицированная синусоидальная волна Чистая синусоида — выходы
мощность изменена волна чисто синусоидальная волна — упаковка
.