W jakim stopniu marketingowe zasilacze „czystej fali sinusoidalnej” są obrotem?

Ostatnio zauważyłem trend, w którym producenci zasilaczy reklamowali swoje zasilacze (generator lub falownik itp.) Jako posiadające czystą falę sinusoidalną.

Widziałem także ludzi, którzy twierdzą, że gwarancje zostaną unieważnione, jeśli urządzenia / przyczepy kempingowe itp. Zostaną podłączone do czegokolwiek innego niż źródło zasilania o czystej fali sinusoidalnej.

Zastanawiam się, co zrobił świat, zanim istniały takie źródła energii.

Czy kryje się za tym nauka? Z pewnością standardowy generator benzynowy z dobrym automatycznym regulatorem napięcia (AVR) lub staromodny regulator cewki wystarczy, aby ustabilizować moc wyjściową, aby uruchomić wrażliwą elektronikę, taką jak telewizory LCD lub komputery?

Historycznie inwertery (obwody elektroniczne, które pobierają prąd stały i przekształcają go w prąd przemienny w celu symulacji linii energetycznej), były dość okropne w kształtach fal, które wytwarzały.

Wczesne falowniki produkowały niewiele lepiej niż fale kwadratowe. Oznacza to, że obejmowały one znaczną moc przy częstotliwościach, których urządzenia nie zostały zaprojektowane do obsługi. Większość urządzeń, które mają być podłączone do zasilania elektrycznego, przyjmuje sinusoidalny kształt napięcia za pewnik. Niektórzy mogą liczyć na to, że szczyty sinusa są szczególnym napięciem, podczas gdy inni liczą na RMS. Dla fali sinusoidalnej szczyty są w$\sqrt{2}$razy RMS, podczas gdy dla fali prostokątnej szczyt i RMS są takie same. Stanowi to problem przy podejmowaniu decyzji, jaką falę kwadratową napięcia wytworzyć. Jeśli dopasujesz linię zasilania w RMS, wtedy żarówki, tostery i inne „głupie” urządzenia będą w dużej mierze działać. Jednak urządzenia elektroniczne, które pełnofalowo prostują linię, zobaczą znacznie niższe napięcie. Jeśli podniesiesz napięcie fali prostokątnej, możesz przesterować i uszkodzić urządzenia korzystające z RMS.

Dodatkowe harmoniczne w fali prostokątnej mogą same powodować problemy. Transformatory zaprojektowane dla częstotliwości linii energetycznej, takiej jak 60 Hz, mogą nie radzić sobie dobrze z wyższymi częstotliwościami. Lub te częstotliwości mogą powodować dodatkowy prąd i ogrzewanie bez ich wykorzystania w celu uzyskania większej mocy. Ostre przejścia mogą również przeciążać elektronikę, która oczekuje maksymalnego nachylenia od napięcia zasilania. Na przykład zwykły kondensator przebiegający przez linię prądu przemiennego teoretycznie przewodziłby nieskończony prąd, gdyby napięcie zmieniało się nieskończenie szybko.

Następnym krokiem w falownikach był „zmodyfikowany sinus”, który miał dodatkowy „krok” uziemienia w fali prostokątnej. Chodzi o to, że zmniejsza to moc harmonicznych w stosunku do pełnej fali prostokątnej. Jednak wiele problemów z falami kwadratowymi było nadal obecnych, chociaż ogólnie zmniejszonych.

Nowoczesna elektronika, która może skutecznie przełączać wielokrotnie częstotliwość linii zasilającej, może wytwarzać napięcie wyjściowe zbliżone do sinusoidy, co oznacza, że ​​ma małą zawartość harmonicznych. Eliminuje to problemy z falą prostokątną i zmodyfikowanymi wyjściami sinusoidalnymi, ponieważ sama linia energetyczna jest idealnie sinusoidalna. Produkcja falowników z wyjściami fali sinusoidalnej jest nadal nieco droższa, ale dodatkowy koszt nie jest już tak duży i stale spada. Dzisiaj falowniki sinusoidalne są powszechne.

Należy zwrócić uwagę, że falowniki przeznaczone do poprowadzenia linii zasilającej do tyłu, zwane falownikami sieciowymi , są wyjściowymi falami sinusoidalnymi. Wynika to z wielu przepisów dotyczących tego, co wolno robić z linią elektroenergetyczną, szczególnie w przypadku zasilania energią wsteczną.

Falowniki z wyjściem „zmodyfikowanej fali sinusoidalnej” mogą dodatkowo obciążać niektóre urządzenia.

$2\over 3$

Nie sądzę, że zastrzeżenie ma dotyczyć nieelektronicznych źródeł energii, takich jak konwencjonalne generatory (bez falownika).

Niebieski przebieg na powyższym schemacie jest nazywany (w marketingu) „zmodyfikowaną falą sinusoidalną” (jak zaznaczono) i jest tym, co wytwarzają najtańsze falowniki. Ma pożądaną (lub nawet zasadniczą) charakterystykę, że wartość skuteczna i wartości szczytowe są takie same jak fali sinusoidalnej, więc urządzenie wrażliwe na szczyt, takie jak zasilacz impulsowy dla CFL, widzi to samo napięcie, jak gdyby było sinusoidą fala, a urządzenie wrażliwe na RMS, takie jak żarówka lub grzejnik, widzi to samo napięcie, jakby to była fala sinusoidalna.

Minusem jest to, że rzeczy wrażliwe na szybkość zmian napięcia (kondensatory, na pewno i może inne) widzą znacznie wyższe wartości dv / dt niż w przypadku fali sinusoidalnej. To może powodować dodatkowy stres.

Z mojego (ograniczonego) doświadczenia wynika, że ​​bardziej prawdopodobne jest, że przejdzie on do obniżenia wartości znamionowej falownika (w takim przypadku może być konieczne użycie falownika o mocy znacznie większej niż moc obciążenia lub zostanie on wyłączony) niż spowodowanie faktycznego uszkodzenia ładunek.

Generatory benzynowe zwykle wytwarzają całkiem niezłe przebiegi sinusoidalne, tylko częstotliwość i amplituda mogą być wyłączone.

Bardziej niepokojące są konstrukcje zasilaczy UPS o fali prostokątnej i schodkowej. Niektóre starsze (a nawet nowe) interfejsy korektora współczynnika mocy nie mogły śledzić tych przebiegów i nie działałyby poprawnie. Zawierają wiele zawartości harmonicznych, które mogą powodować przepływ prądów, które nie zostały zaprojektowane w oryginalnym projekcie, więc może to stanowić problem nawet dla konstrukcji innych niż PFC.

Obecnie większość producentów wysokiej jakości testuje te typy przebiegów, ale niektórzy nadal mogą podawać tylko sinusoidę.

Zobacz załączony obraz mojego miernika WattsUP Pro ES po podłączeniu do wyjścia starej jednostki APC BackUPS Pro 650 przez około 30 sekund.

Wymieniłem baterię i próbowałem dowiedzieć się, czy czas działania baterii zgłoszony przez oprogramowanie był zgodny z tym, co dostanę. Obciążenie wynosiło około 20-25 watów. Miernik odczytywał 179 V RMS (tutaj napięcie nominalne wynosi 230 V) i zastanawiałem się, dlaczego. Potem wyszedł dym i natychmiast wyłączyłem wszystko z sieci.

Miernik nadal działa, a rezystory SMD 10 Ohm nadal odczytują 10 omów, ale plastik na czterech opornikach stopił się wraz z niektórymi zamkniętymi otworami (prawdopodobnie zostały one uwzględnione, ponieważ częściowe otwory zostały zastosowane w jedna wersja produktu).

Popełniłem dwa błędy i nauczyłem się dwóch rzeczy:

1. Niepoprawnie pamiętałem modele APC z „Pro” w nazwie to jednostki z prawdziwą mocą sinusoidalną. Najwyraźniej tak nie było (i zweryfikowałem to, znajdując instrukcję później).
2. Miernik nie jest prawdziwym RMS. Przeczytaj tę notatkę APC dotyczącą szczegółów. Gdybym to wcześniej przeczytał, prawdopodobnie odłączyłbym miernik, gdy zobaczyłem odczyt 179 V RMS. Nie byłoby tak, ponieważ oczekiwałbym krachu, ale dlatego, że zrozumiałem, że miernik nie będzie poprawnie mierzył napięcia i prądu (tj. Byłoby to bezużyteczne do tego, co próbowałem zrobić).

Napisałem tę odpowiedź w odpowiedzi na komentarze, prosząc o przykłady „katastrofalnej awarii”. BTW, urządzenie nadal zasila przełącznik Ethernet, odtwarzacz multimedialny i 32-calowy telewizor LED w porządku.

Historycznie i ogólnie, jest to zły pomysł, aby używać taniego zespołu prądotwórczego do drogiego sprzętu elektronicznego. Jest tak, ponieważ tanie agregaty mają słabą regulację napięcia. Poza iskrzeniem tak naprawdę nie chodziło o kształt fali.

Wysokie napięcia mogą zniszczyć kosztowny sprzęt elektroniczny, niskie napięcia zniszczą lodówkę, a gwałtowne zmiany napięcia mogą dać losowe wyniki na drogim sprzęcie elektronicznym.

Ale nowoczesny sprzęt elektroniczny jest często znacznie mniej wrażliwy na ten problem niż stary sprzęt elektroniczny: jeśli twój zestaw wtyczek może pobierać prąd zmienny o napięciu 70 do 250 V, to nie będzie przeszkadzało mu napięcie zasilające wzrastające ze 110 do 135.

Alternatywą dla korzystania z taniego zespołu prądotwórczego jest użycie odpowiednio regulowanego zasilacza prądu przemiennego. W nowoczesnych warunkach każdy właściwie regulowany zasilacz będzie miał czystą moc sinusoidalną, a każdy zasilacz, który nie ma czystej mocy sinusoidalnej, będzie tak stary, albo tak tani i nieprzyjemny, że nie będzie odpowiednio regulowany.

W dawnych czasach zaczynałeś od oczekiwania, że ​​w średnim okresie zniszczysz swój sprzęt elektryczny lub elektroniczny, zawieszając go na typowym źle regulowanym generatorze. Również twoje żarówki nie wytrzymają bardzo długo. Ale przynajmniej były tanie do wymiany.

Nawiasem mówiąc, te duże elektrownie węglowe lub jądrowe wytwarzają czyste fale sinusoidalne, ponieważ są do tego starannie uzwojone. Gdyby nie byli tak ostrożni, zniekształciliby również kształty fal. Zniekształcone przebiegi nie przeszkadzają, ale firmy produkujące energię straciłyby podstacje.

Słyszałem też, jak ludzie mówią, że cokolwiek innego niż „czysta fala sinusoidalna” rzekomo spowoduje „hałas” lub „niepożądane harmoniczne” lub „stres” lub nieokreślone „uszkodzenie”. Podobnie jak ty jestem sceptycznie nastawiony do rzekomych korzyści płynących z czystych fal sinusoidalnych .

Z jednym tylko wyjątkiem tej pory (na problemy z „CR” zakraplacz techniki), każde urządzenie jakie widziałem do tej pory będzie działać równie dobrze, aw niektórych przypadkach lepsze od prostego falownika prostokątnego niż z czystej fali sinusoidalnej falownika .

Kiedy patrzę na lokalną sieć za pomocą lunety, faktyczny przebieg jest daleki od idealnego sinusa. I tak te hipotetyczne urządzenia, które rzekomo nie będą działać na niczym innym niż prawie idealny sinus, nie będą działać po podłączeniu do dowolnego prawdziwego gniazdka elektrycznego, jakie kiedykolwiek widziałem.