что значит чистый синус в инверторе
Чистый синус или модифицированный меандр
Чистый синус или модифицированный синус необходим для питания электрооборудования. ИБП с чистым синусом используются для электропитания оборудования с электродвигателями и компрессорами
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:
Требуют использования питания форме чистого синуса следующие приборы:
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.
Инвертор «чистый синус» своими руками (со схемой)
Дата публикации: 15 марта 2019
Инвертор — это необходимый элемент в системе автономного дома, который приспосабливает параметры вырабатываемой альтернативными источниками энергии к параметрам, необходимым для питания технических приборов. Почитайте подробнее об опыте выстраивания такой системы здесь.
Принцип работы
Инвертор — это прибор для преобразования напряжения. Например, он может преобразовать постоянный ток с напряжением в 12 Вольт (полученный при помощи солнечной панели) в переменный с напряжением в 220 Вольт (подходит для питания бытовых устройств). Без этого небольшого устройства практически невозможно полноценное использование энергии гелиопанелей и ветряков для домашних нужд.
Инверторы бывают разные. В зависимости от конструкции прибора и его предназначения он выдает выходной сигнал разной формы:
Увидеть форму можно, если подключить к цепи специальный измерительный прибор — осциллограф. Он как бы разворачивает сигнал во времени: по оси Х мы видим временной интервал, а по оси У — уровень напряжения.
Самое качественное напряжение, близкое по параметрам к внешней электросети, выдает инвертор «чистый синус». Принцип его работы заключается в следующем:
Плюсы и минусы
Если вы планируете превратить свое жилище в умный дом или поэкспериментировать с отдельными источниками альтернативной энергии, то рано или поздно вы придете к проблеме выбора инвертора для вашей системы. Иначе вы просто не сможете запитать бытовые приборы от сгенерированной и накопленной энергии.
Плюсы использования устройства с чистым синусом:
К минусам прибора можно отнести лишь его высокую стоимость по сравнению с инверторами, выдающими выходное напряжение другого вида. Но с этим недостатком можно бороться, если сделать прибор самостоятельно. Составляющие элементы стоят значительно дешевле готового устройства.
Самодельный инвертор с чистым синусом
Цена ценой, но это достаточно сложный прибор. Поэтому за самостоятельное его изготовление стоит браться только при наличии определенного опыта. Пригодятся уверенные знания схемотехники, а также навыки и опыт пайки, монтажа схем, использования измерительных приборов и настройки элементов микросхемы.
Инвертор «чистый синус»: схема
Рассмотрим эту простую, но популярную даже в промышленности схему чуть подробнее. Сигналы генерируются при помощи микросхемы КП1114ЕУ. Два транзистора IRFZ44N используются как ключи. Конденсатор служит фильтром высокочастотного шума, а трансформатор обеспечивает выходное напряжение в 220 Вольт.
В первый раз схему лучше собрать на макетной плате. Для получения чистого синуса многие элементы придется подбирать или дополнительно настраивать (ориентируясь на показания осциллографа). Неопытным схемотехникам потребуется изрядная доля терпения, поэтому лучше заранее найти специалиста, у которого можно будет попросить совета или помощи.
Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.
Аппроксимированная синусоида – что это и как с ней бороться
Отправим материал на почту
Для чего нам нужна аппроксимированная синусоида и что она может дать? Какими бы надежными ни были линии электропередач, снабжающие нас энергией от ГРЭС (КЭС), АЭС и ТЭС, всегда может случиться авария или рядовая поломка, что приведет к обесточиванию жилья и/или предприятия, организации, учреждения. И вот здесь зачастую потребитель переключается на автономные источники питания – ИБП или генератор (если они есть).
На первый взгляд все просто: при отключении света автоматически или вручную запускается какой-то дизельный или другой генератор и подача электроэнергии возобновляется, но это не совсем так. Загвоздка в том, что не все инверторы способны выдавать синусоидальное переменное напряжение, необходимое для бытового и промышленного оборудования. Конечно, в любом случае оно будет переменным, но без чистой синусоидальной формы. Если еще проще, то источник бесперебойного питания, предназначенный для лампы накаливания, не подойдёт для любого котла отопления.
О синусоиде
Давайте разберемся, чем чистая синусоида отличается от аппроксимированной, и для этого посмотрите на изображение вверху. Вы видите, что у чистого синуса линия ровная, без каких-либо сдвигов. Это очень важно, потому что большинство электродвигателей, индукционных катушек, дросселей и т.п. могут работать только в том случае, если форма выходного напряжения имеет чистый, гладкий синус. Конечно, идеально ровным он не может быть и на деле коэффициент гармонии должен быть менее 8%, но об этом чуть ниже.
Если на каком-либо ИБП или генераторе вы видите английский текст «Total Harmonic Distortion», а после него число с процентами, значит, вы столкнулись с добросовестным производителем. Дело в том, что приборы с аппроксимацией синусоиды зачастую продаются без информации об этом факте, так как такое устройство проще продать неосведомленному покупателю. А вот на устройствах или их документах с чистой синусоидой обязательно будет подтверждение, что это так и есть.
Видео описание
Обман от производителей инверторов.
Вот какими могут быть коэффициенты по отклонениям (обозначаются в процентах):
Источников бесперебойного питания существует немало – их производят почти во всех странах мира, но, по большому счету все приборы можно классифицировать только по трем типам:
В сопроводительных документах или на наружной маркировке (на корпусе) резервных ИБП (1) можно встретить обозначение «Back», но если оно двойное и выглядит, как «Back-UPS», то о гладкой синусоиде можно забыть. Здесь технические параметры полностью зависимы от инвертора, а в недорогих моделях такого типа встроенного преобразователя попросту не может быть. Если инвертор все-таки есть, то стоимость прибора значительно возрастет.
Когда вы выбираете линейно-активный источник бесперебойного питания line-interactive (2), то возможность купить прибор с преобразователем на чистый синус значительно увеличивается. По визуальным признакам наличие такого инвертора можно определить, если в документах или на наружной маркировке (на корпусе) увидите обозначение «Smart», но это только предположение, так как «Back-UPS» тоже стали порой использовать эти символы. Более точно вы сможете узнать у продавца или при тщательном изучении технических характеристик от завода-изготовителя.
И, наконец, модели on-line (3), в которых обязательно есть двойной инвертор на чистую синусоиду. Неоспоримое преимущество такого прибора в том, что он работает на выравнивание аппроксимированной синусоиды не только во время отключения ЛЭП (от аккумуляторов), но и в обычном режиме. Главный недостаток on-line модификаций, это их высокая цена.
Примечание: ИБП с двойным преобразователем позволяют производить подключение внешнего питания, что в значительной степени увеличивает автономный ресурс агрегата.
Видео описание
Как проверить форму напряжения ИБП без осцилографа.
Варианты применения ИБП с аппроксимированной синусоидой
Как вы уже поняли, можно допускать применение инверторов ИБП: синусоидальная аппроксимация присутствует и с чистой синусоидой. Все зависит от оборудования, которое будет получать электроэнергию через такие источники.
Где ступенчатая синусоида не мешает
Если оборудование не имеет в своей схеме диммеров (электронных приборов регулировки), конденсаторов, индуктивных катушек и использует активную нагрузку, то оно не восприимчиво к той или иной синусоиде. Таких приборов не очень много, но они все-таки есть, и мы их широко используем в быту:
Негативное влияние аппроксимации
В Сети иногда проскакивает мнение, что все осветительные приборы могут функционировать от ИБП с аппроксимированной синусоидой, но это только полуправда. В большинстве случаев мы не используем не «лампочку Ильича», а более современные светильники с преобразователем напряжения ≈220-230 V. Подавляющее большинство людей даже не задумываются над принципами работы таких осветительных приборов, но посмотрите результаты теста некоторых из них, которые представлены в таблице ниже.
В таблице сравниваются параметры разных моделей светильников при подключении к обычной сети ≈220-230 V и к источнику бесперебойного питания, где присутствует ступенчатая аппроксимация синусоиды. Для эксперимента был использован ИБП компании APC с мощностью 500 V*A.
Даже неискушенный пользователь заметит, что электрические характеристики приборов освещения становятся другими при модифицированной синусоиде и эти изменения происходят с негативом – потребляемый ток возрастает, а КПД (яркость) падает. Возможна также ещё одна реакция, например, когда для ограничения мощности добавляют конденсатор, он соберет все реактивные токи, что одновременно будут делать диоды, и мощность, конечно же, увеличится в несколько раз, но это очень быстро выведет лампу из строя. Но при подключении к другому автономному ИБП 12/220 V такой картины не наблюдается, и лампа работает нормально.
Отсюда можно сделать вывод: подключение светодиодов или люминесцентных ламп на квази-синус зависит от случая: может сгореть, но может функционировать в нормальном режиме. Если говорить о правильной работе приборов, где в значительной степени присутствуют реактивные токи, а также для устройств, которые чувствительны к помехам, то придется использовать только источники типа on-line, выдающих чистую синусоиду.
Среди агрегатов, которым в любом случае противопоказана аппроксимированная синусоида можно назвать:
Видео описание
Чистый и модифицированный синус. В чем отличие.
Заключение
Подводя итоги можно сказать, что использование ступенчатой синусоиды для приборов, генерирующих реактивные токи, в лучшем случае обернется невозможностью их запуска, а худшие варианты – это падение коэффициента мощности и даже быстрый выход из строя. Потому источники бесперебойного питания типа on-line, где на выходе чистый синус, это лучший вариант бесперебойника как на промышленном, так и на бытовом уровне.
Как выбрать надёжный и недорогой инвертор с чистым синусом
Как выбрать надёжный и недорогой инвертор с чистым синусом? Я долго читал форумы и отзывы владельцев. Анализируя прочитанную информацию и личный опыт, я сделал некоторые выводы, которые могут помочь вам сэкономить время и деньги при выборе инвертора.
Например, нам нужен инвертор на 24 Вольта, который может выдерживать постоянную нагрузку 1.500 Вт в течение длительного времени.
Самый дешёвый вариант — купить (на Авито от 1.000 рублей) источник бесперебойного питания (ИБП или UPS по-английски) и переделать его в инвертор самостоятельно. Старые батареи вытаскиваются, через толстые провода подключатся внешние аккумуляторы, устанавливается розетка. Это всё можно сделать относительно легко, если хоть немного уметь работать с паяльником. В сети есть много руководств, вот например.
Есть конечно и свои нюансы.
Нам этот вариант не подходит, так как необходимая мощность 3.000 VA доступна только с батареей на 48 В, а у нас есть только 24 В. Тогда можно рассмотреть инверторы российского производства.
На российском рынке инверторов есть 3 крупных игрока — А-электроника, Сибконтакт и МАП. Если провести аналогию с автомобилями, то А-электроника — это УАЗ, Сибконтакт — Нива, а МАП — это Тойота) Если учитывать не стоимость покупки, а стоимость владения и эксплуатации, то в долгосрочном плане лучше покупать продукцию МАП.
А-электроника стоит очень дёшево. Соотношение цена/характеристики просто вне конкуренции, даже Китай нервно курит в сторонке) Например, инвертор DUALDSP-24-3000-UPS с номинальной мощностью 2.000 Вт стоит всего 12.000 рублей. Более мощный ПРОГРЕСС-24-6000-HYBRID на 4.000 Вт стоит 26.000 рублей. Но вот качество сборки не очень и дальнейший сервис печальный. Много негатива на форуме от владельцев.
Сибконтакт раньше производил продукцию для А-Электроники, но потом начал делать её самостоятельно. Это уже более качественно и соответственно подороже. Гарантийный сервис хороший и недорогой. Негатива от владельцев мало.
МАП Энергия — раньше были на уровне с другими российскими производителями, но за последние 4 года довели производство до ума. Отличное качество и сервис. Ну и цены самые дорогие.
С учётом, что самый мощный потребитель у нас на 1,5 кВт, нам нужен инвертор с запасом по мощности. На форуме очень рекомендуют запас по мощности вдвое в номинальном режиме. То есть, в нашем случае на 3 кВт.
У МАП такой инвертор стоит 61.300 рублей.
http://www.invertor.ru/zzz/item/map_pro_24_4_5
Самый минимальный МАП для наших условий — это модель за 46.900 рублей, в номинальном режиме держит 2 кВт. Кратковременно, в течение 20 минут тянет 3 кВт. Пиковая мощность — 5 кВт.
http://www.invertor.ru/zzz/item/map_pro_24_3
С точки зрения надёжности и стоимости владения в долгосрочной перспективе на 10 лет — это самый лучший вариант. А лучше бы конечно взять вариант на 48 Вольт, он стоит столько же. Но это надо докупать ещё аккумуляторы, что выйдет в круглую сумму. Зато такая система будет уже надёжная и мощная.
Если денег мало, а надо срочно, то на мой взгляд можно попробовать взять инвертор от Сибконтакта на 3 кВт за 25.100 рублей. Его мощности хватит с запасом и в таком случае есть вероятность, что он будет служить беспроблемно хотя бы пару-тройку лет.
https://sibcontact.com/eshop/preobrazovateli-napryazheniya/vhodnoe-napryazhenie-24v/is-24-3000-invertor-dc-ac-24v-3000vt/
Ну и если совсем сложно с деньгами, то есть вариант на 1,5 кВт в номинале за 13.900 рублей. Тут запаса по мощности не остаётся и неизвестно сколько он прослужит.
https://sibcontact.com/eshop/preobrazovateli-napryazheniya/vhodnoe-napryazhenie-24v/is-24-1500-invertor-dc-ac-24v-1500vt/
Статья ещё будет дорабатываться по мере накопления информации.
Инвертор: синусоида или модифицированная синусоида?
Попутно инвертор может решать дополнительные задачи. Такие, например, как отключение нагрузки при критическом разряде аккумуляторов. Бывают инверторы включающие в свой состав контроллер заряда.
Обратите внимание, что обязательным это устройство является для резервного электроснабжения, т.к. основное питание осуществляется сетевым напряжением 220 В переменного тока с частотой 50 Гц. Поскольку резервное электроснабжение необходимо в моменты отключения основного питания оно и должно обеспечивать те же параметры, что и сетевое.
В случае же автономного электроснабжения, инвертор может использоваться, а может и не использоваться. Это зависит от вашего выбора схемы электроснабжения. Если вы используете в доме обычные бытовые приборы, питание которых рассчитано на напряжение 220 В переменного тока, то инвертор вам необходим. Некоторые являются сторонниками использования электроприборов питающихся от 12 В, тогда они обходятся без инвертора. И в том и другом случае есть свои достоинства и свои недостатки.
При выборе же инвертора прежде всего надо определиться какого характера нагрузка в вашем доме. Дело в том, что инверторы условно можно разделить на два типа.
Первый – инверторы синусоида, обеспечивающие на выходе синусоидальную форму напряжения. Инвертор, так называемый инвертор с чистой синусоидой, обеспечит питание любых ваших бытовых приборов. Его форма напряжения ни чем не отличается от формы напряжения централизованной сети.
Преимущества инверторов с чистой синусоидой выходного тока 220 вольт:
Второй же – инверторы, имеющие на выходе квазисинусоиду (как бы синусоиду), или модифицированную синусоиду. И вот эти инверторы использовать надо с осторожностью. Их можно эксплуатировать тогда, когда среди потребителей нет приборов с трансформаторными входами, электродвигатели и другие устройства представляющие индуктивный характер нагрузки.
Чем это грозит? Грозит это преждевременным выходом из строя ваших бытовых приборов, т.к. при питании их несинусоидальным током происходит, в лучшем случае, потеря мощности, а в худшем перегрев. С электронными приборами, отслеживающими качество напряжения, это может привести к отказам.
Будьте осторожны, отвергая модели инвертора с чистым синусом на выходе и приобретая с квазисинусоидой. Вы можете сэкономить несколько тысяч рублей, но целый ряд современной техники не сможет у вас работать. ак как общий коэффициент гармонических искажений выше в преобразователях напряжения с модифицированной синусоидой, то двигатели при работе будут сильнее нагреваться. Они будут менее эффективными, потребляя до 30% больше энергии, чем у модели инвертора с синусоидой на выходе. Кроме того, инвертор с прямоугольной волной будет вызывать сильный шум и помехи в аудио устройствах и других бытовых приборах, таких как вентиляторы или микроволновые печи.