“Saf sinüs dalgası” güç kaynakları ne ölçüde dönüş yapıyor?

Son zamanlarda, güç kaynağı üreticilerinde PSU'larını (jeneratör veya akü invertörü vb.) Saf sinüs dalgası çıkışı olarak tanıtan bir eğilim olduğunu fark ettim.

Ayrıca, cihazlar / motorlu evler vb. Saf sinüs dalgası çıkışına sahip bir güç kaynağının başka bir şeye bağlanması durumunda garantilerin geçersiz kılınacağını söyleyen insanlar gördüm.

Bu tür güç kaynakları var olmadan önce dünyanın ne yaptığını merak ediyorum.

Bunun arkasında bilim var mı? Şüphesiz, iyi bir otomatik voltaj regülatörü (AVR) veya eski moda bir bobin regülatörü olan standart bir benzinli jeneratör, çıkışı LCD televizyonlar veya bilgisayarlar gibi hassas elektronikleri çalıştırmak için stabilize etmek için yeterli olacak mı?

Tarihsel olarak, invertörler (DC gücünü alan ve güç hattını simüle etmek için AC'ye dönüştüren elektronik devreler) ürettikleri dalga şekillerinde oldukça korkunçtu.

İlk invertörler kare dalgalardan biraz daha iyi üretti. Bu, cihazların işlemek için tasarlanmadığı frekanslarda önemli güç içerdikleri anlamına gelir. Duvar gücüne takılması amaçlanan çoğu cihaz, verilen voltajın sinüs şeklini alır. Bazıları sinüs zirvelerinin belirli bir voltaj olduğuna güvenirken diğerleri RMS'ye güvenebilir. Sinüs dalgası için tepeler RMS'nin 2 katı, bir kare dalga için tepe ve RMS aynıdır. Bu, hangi voltaj kare dalgasının üretileceğine karar vermede bir sorun yaratır. RMS'deki güç hattıyla eşleşirseniz, ampuller, ekmek kızartma makineleri ve diğer "aptal" cihazlar büyük ölçüde çalışır. Bununla birlikte, tam dalgayı hattı düzelten elektronik cihazlar önemli ölçüde daha düşük bir voltaj görecektir. Kare dalga voltajını yükseltirseniz, RMS kullanan cihazlara aşırı hız verebilir ve cihazlara zarar verebilirsiniz.$\sqrt{2}$

Kare dalgadaki ekstra harmonikler de kendi başlarına sorunlara neden olabilir. Güç hattı frekansı için tasarlanan 60 Hz gibi transformatörler, daha yüksek frekanslarla iyi başa çıkmayabilir. Veya bu frekanslar daha fazla güç için kullanılmadan ekstra akıma ve ısınmaya neden olabilir. Keskin geçişler, güç voltajından maksimum eğim bekleyen elektronik cihazlara aşırı yük bindirebilir. Örneğin, AC hattının karşısındaki basit bir kapasitör, voltajın sonsuz bir hızla değişmesi durumunda teoride sonsuz akım iletir.

İnvertörlerde bir sonraki adım, kare dalgada fazladan bir "adım" a sahip olan "modifiye sinüs" dür. Buradaki nokta, bunun tam kare bir dalgaya göre harmoniklerdeki gücü azaltmasıdır. Bununla birlikte, genel olarak azaltılmış olmasına rağmen, kare dalgalarla ilgili sorunların birçoğu hala mevcuttu.

Güç hattı frekansını birçok kez etkili bir şekilde değiştirebilen modern elektronikler, sinüse oldukça yakın bir çıkış voltajı üretebilir, bu da çok az harmonik içeriğe sahip olduğu anlamına gelir. Bu, güç dalgasının kendisi ideal olarak bir sinüs olduğundan kare dalga ve modifiye sinüs çıkışlarıyla ilgili sorunları ortadan kaldırır. Sinüs dalga çıkışlı invertörler üretmek hala biraz daha pahalıdır, ancak ekstra maliyet artık o kadar fazla değildir ve giderek azalmaktadır. Günümüzde sinüs dalgası çıkış çeviricileri yaygındır.

Şebeke bağlamalı çeviriciler olarak adlandırılan güç hattını geriye doğru sürmeyi amaçlayan eviricilerin hepsinin sinüs dalga çıkışı olduğunu unutmayın. Bunun nedeni, özellikle gücü geriye doğru beslediğinizde, güç hattı ile yapmanıza izin verilen şeyleri kapsayan birçok düzenlemeden kaynaklanmaktadır.

"Modifiye sinüs dalgası" çıkışına sahip inverterler bazı cihazlara ek baskı uygulayabilir.

(diyagram 50Hz dalga formlarını gösterir, 60Hz için döngü 16 ms yerine 3 ms.$2\over 3$

Uyarının geleneksel (inverter olmayan tip) jeneratörler gibi elektronik olmayan güç kaynakları için geçerli olduğunu düşünmüyorum.

Yukarıdaki şemadaki mavi dalga formu (pazarlamada konuşulduğunda) "değiştirilmiş sinüs dalgası" (işaretli olarak) olarak adlandırılır ve en ucuz inverterlerin ürettiği şeydir. RMS değeri ve tepe değerlerinin bir sinüs dalgası ile aynı olması arzu edilen (veya hatta gerekli) özelliklere sahiptir, bu nedenle CFL için anahtarlama güç kaynağı gibi zirveye duyarlı bir cihaz, sinüs gibi aynı voltajı görür ve akkor ampul veya ısıtıcı gibi RMS'ye duyarlı bir cihaz, sinüs dalgasıyla aynı voltajı görür.

Aşağı taraf, voltaj değişim hızına duyarlı olan şeylerin (kesinlikle kapasitörler ve belki diğerleri) sinüs dalgasından çok daha yüksek dv / dt görmesidir. Bu ek strese neden olabilir.

(Sınırlı) tecrübemde, inverteri düşürmek için bir gereklilik olarak kendini gösterme olasılığı daha yüksektir (yük gereksinimlerinden çok daha fazla watt için derecelendirilmiş bir invertör kullanmanız gerekebilir veya kapanacaktır) yük.

Benzin jeneratörleri genellikle oldukça iyi sinüs dalga formları üretir, sadece kapalı olabilen frekans ve genliktir.

Daha fazla endişe duyulan şey, kare dalga ve kademeli UPS tasarımlarıdır. Bazı eski (hatta bazı yeni) güç faktörü düzeltici ön uçları bu dalga formlarını izleyemedi ve düzgün çalışmaz. Orijinal tasarımda tasarlanmamış akımların akmasına neden olabilecek birçok harmonik içerik içerirler, bu nedenle PFC olmayan tasarımlar için bile bir sorun olabilir.

Çoğu kalite üreticisi bugün bu tür dalga formları ile test yapmaktadır, ancak bazıları hala sadece sinüs belirleyebilir.

Yaklaşık 30 saniye boyunca eski bir APC BackUPS Pro 650 ünitesinin çıkışına bağlandığında WattsUP Pro ES ölçüm cihazımın ekteki resmine bakın.

Pili değiştirdim ve yazılım tarafından bildirilen pil çalışma zamanının alacağımla tutarlı olup olmadığını anlamaya çalışıyordum. Yük yaklaşık 20-25 Watt idi. Cihaz 179 Volt RMS (burada nominal voltaj 230V'dur) okuyordu ve nedenini merak ediyordum. Sonra duman çıktı ve hemen her şeyi fişten çektim.

Ölçüm cihazı hala işlevsel ve 10 Ohm SMD dirençleri hala 10 Ohm okuyor, ancak dirençlerin dördündeki plastik, kapalı deliklerin bir kısmı ile birlikte eridi (muhtemelen bunlar dahil edildi, çünkü delik içi parçalar kullanıldı ürünün bir revizyonu).

Bu süreçte iki hata yaptım ve iki şey öğrendim:

1. Yanlış adında "Pro" ile APC modelleri gerçek sinüs dalga çıkışı olan birimler olduğunu hatırladım. Görünüşe göre durum böyle değildi (ve daha sonra kılavuzu bularak bunu doğruladım).
2. Ölçüm cihazı gerçek RMS değil. Ayrıntılar için APC'nin bu notunu okuyun . Bunu daha önce okumuş olsaydım, 179V RMS okumasını gördüğümde muhtemelen ölçüm cihazının bağlantısını keserdim. Bunun sebebi bir erime beklemem çünkü sayacın voltajı ve akımı doğru bir şekilde ölçmeyeceğini anlayacağım (yani yapmaya çalıştığım şey için işe yaramaz).

Bu cevabı, "yıkıcı başarısızlık" örnekleri isteyen yorumlara yanıt olarak yazdım. BTW, ünite hala bir Ethernet anahtarına, bir medya oynatıcıya ve 32 inç LED TV parazitine güç veriyor.

Tarihsel ve genel olarak, pahalı elektronik ekipman için ucuz bir jeneratör kullanmak kötü bir fikirdir. Bunun nedeni, ucuz jeneratörlerin zayıf voltaj regülasyonuna sahip olmasıdır. Kıvılcım çıkarmanın yanı sıra, gerçekte dalga formunun şekliyle ilgili değildi.

Yüksek voltajlar pahalı elektronik ekipmanlarınızı yok edebilir, düşük voltajlar buzdolabınızı yok eder ve hızlı voltaj değişiklikleri size pahalı elektronik ekipmanlarınızda rastgele sonuçlar verebilir.

Ancak modern elektronik ekipman genellikle bu probleme eski elektronik ekipmanlardan çok daha az duyarlıdır: fiş paketiniz 70 ila 250V AC giriş alabilirse, 110 ila 135'e kadar giden besleme voltajından rahatsız olmaz.

Ucuz bir jeneratör kullanmanın alternatifi, uygun şekilde düzenlenmiş bir AC güç kaynağı kullanmaktır. Modern terimlerle, düzgün düzenlenmiş herhangi bir PSU saf sinüs dalgası çıkışına sahip olacak ve saf sinüs dalgası çıkışı olmayan herhangi bir PSU o kadar eski veya çok ucuz ve kötü olacak, düzgün bir şekilde düzenlenmeyecek.

Eski günlerde, orta vadede elektrikli veya elektronik ekipmanlarınızı tipik olarak kötü düzenlenmiş bir jeneratöre asarak yok edeceğiniz beklentisiyle başladınız. Ayrıca, ampulleriniz çok uzun sürmez. Ama en azından yerini almak ucuzdu.

Bu arada, bu büyük kömür veya nükleer enerji santralleri saf sinüs dalgaları çıkarırlar çünkü bunu yapmak için dikkatlice yaralanırlar. Eğer bu kadar dikkatli olmasalardı, dalga biçimleri de bozulurdu. Çarpık dalga biçimleri sizi rahatsız etmez, ancak güç kaynağı şirketleri trafo merkezlerini kaybeder.

İnsanların "saf sinüs dalgası" dışında herhangi bir şeyin "gürültü" veya "istenmeyen harmonikler" veya "stres" veya belirtilmemiş "hasara" neden olacağını söylediklerini duydum. Senin gibi, saf sinüs dalgalarının iddia edilen faydaları konusunda şüpheliyim .

Şimdiye kadar (tek istisna ile ilgili sorunlar "CR damlalık" tekniği), şimdiye kadar gördüğüm her cihaz sadece de çalışma ve o kadar iyi olur basit kare dalga invertör ile saf sinüs dalga invertör ile daha bazı durumlarda .

Yerel şebeke gücüne bir o'scope ile baktığımda, gerçek dalga formu mükemmel bir sinüsten oldukça uzak. Ve böylece, neredeyse mükemmel bir sinüs dışında hiçbir şey üzerinde çalışmadığı iddia edilen bu varsayımsal cihazlar, gördüğüm herhangi bir gerçek duvar prizine takıldığında çalışmayacak.