Как сделать чистый синус на выходе ибп
Обновлено: 06.07.2024
Имеет ли смысл собирать ИБП самому? Не знаю. В продаже есть киловаттные бесперебойники за 30 т. р. Эти изделия однозначно более высокого качества, надежности и энергоэффективности, чем самодельный. Стоимость самодельного, если собирать его из готовых блоков, получается в районе 20 т. р. Я собирал его тогда, когда еще в продаже ничего подобного не было. В любом случае, делюсь опытом. Мой UPS отлично работает уже 8 лет. Учтите, что это устройство постоянного функционирования. Он не выключается, когда есть напряжение в сети, а работает постоянно. Так что он реально проработал беспрерывно восемь лет. Изменить схему так, чтобы он автоматически выключался и включался, если это Вам нужно, не составит труда для специалиста, способного его собрать. Я использую именно непрерывно работающее устройство потому, что у меня в доме есть несколько критических по электроэнергии потребителей: компьютеры, сервер, система 'умного дома'. При переключении с сети на питание от аккумулятора возникает скачок напряжения, который недопустим.
Источник бесперебойного питания можно целиком собрать самому, тогда стоимость деталей к нему составит 10 т. р.
Вашему вниманию подборка материалов:
Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам
Что можно питать от бесперебойника?
В моем доме от данного изделия запитана система 'умного дома', освещение, циркуляционный насос системы отопления, дизельный котел, насос водоснабжения, компьютеры и телевизор. Все это, конечно, не работает одновременно. В среднем потребление не превышает 100 Ватт (освещение у меня все сплошь энергосберегающее, оборудование тоже высокого класса энергетической эффективности). Бывают и пики потребления. ИБП рассчитан на максимальную мощность 1 кВт, что достаточно для моих целей. Выходное напряжение - синусоида. Это позволяет питать практически любую бытовую нагрузку допустимой мощности. КПД источника бесперебойного питания при нагрузке 200 Вт составляет 70%.
Схема UPS и пояснения
Схема приведена на рисунке. Импульсный блок питания на 28.8 В, 50 А покупной. Хотя его, конечно, можно собрать самому. Собираюсь вскорости выложить схему, Подпишитесь, чтобы не пропустить. Важно, чтобы этот блок был с высоким КПД и выдавал ровно 28.8 В. Это напряжение позволяет подключать аккумуляторы непосредственно к источнику питания, без каких-либо переходников. Стабильное напряжение 28.8 В полностью заряжает два соединенных последовательно автомобильных свинцовых кислотных аккумулятора, поддерживает их в заряженном состоянии, компенсируя саморазряд, но не перезаряжает их. Аккумуляторы должны быть подключены к источнику питания именно так, как показано на схеме, на минимальном расстоянии от блока питания, чтобы падение напряжения на проводниках при больших токах не влияло на их работу.
Обратите внимание, чтобы при отключенном сетевом напряжении блок питания не потреблял энергию от аккумулятора. Часто встречаюсь с такими блоками, у которых вентилятор запитан от выходных клемм. Тогда при выключении питания вентилятор будет работать от аккумуляторов и сажать их. Такой блок надо переделать, запитать вентилятор по другой схеме. Имейте в виду, что вентиляторы - самый уязвимый элемент во всей конструкции. Именно они ломаются, а их остановка приводит к перегреву и выходу из строя других элементов. Я использую блоки с массивными охлаждающими радиаторами, без вентиляторов. Это и позволило беспрерывно эксплуатировать устройство много лет.
Инвертор тоже покупной, выдает меандр (прямоугольник) с амплитудой 310 В, коэффициентом заполнения 1 / (корень из двух). Такое напряжение производители почему-то называют модифицированной синусоидой. Отработанную схему самодельного инвертора тоже скоро опубликую.
Все низковольтные соединения нужно делать достаточно толстым проводом минимальной длины. Ток по этим цепям может импульсно достигать 100 А. Я использовал медный многожильный провод 12 мм. Особенно обратите внимание на присоединение проводов к аккумуляторам. В местах этих соединений могут образовываться отложения оксидов, которые имеют высокое сопротивление и будут препятствовать надежной работе устройства.
Недостатком самодельного ИБП является низкий КПД при низких нагрузках. Бесперебойник на холостом ходу, то есть без нагрузки, потребляет около 100 Ватт. Без всякой нагрузки UPS сажает аккумуляторы за 35 часов.
Не следует соединять аккумуляторы параллельно. При больших нагрузках, а здесь нагрузки большие, не удается обеспечить, чтобы параллельно соединенные аккумуляторы нагружались одинаково. Виной тому разные сопротивления проводов и мест контакта на клеммах. Таким образом, работать будет только один аккумулятор из всех, он и выйдет очень быстро из строя.
Эксплуатация и обслуживание источника бесперебойного питания
Не забудьте регулярно следить за уровнем электролита в аккумуляторах. Больше ничего особенного делать не надо.
Резонансный фильтр, преобразователь меандр - синус, синусоида. Отзыв, .
Практический опыт повторения конструкции преобразователя меандра в синусоиду на .
Зарядное устройство. Импульсный автомобильный зарядник. Зарядка аккуму.
Схема импульсного зарядного устройства. Расчет на разные напряжения и токи.
Инвертирующий импульсный преобразователь напряжения, источник питания.
Как работает инвертирующий стабилизатор напряжения. Где он применяется. Описание.
Изготовление дросселя, катушки индуктивности своими руками, самому, са.
Расчет и изготовление катушки индуктивности, дросселя. Типовые электронные схемы.
Давайте разберемся, чем принципиально отличаются ИБП по своей внутренней электрической схеме, и какое качество синусоиды у них на выходе.
1. Off-Line
Эти ИБП называют иногда Back или Standby. Принцип – когда уровень напряжения в допустимых пределах, напряжение идет со входа на выход как есть. Но когда сетевое напряжение выходит за определенные пределы, нагрузка подключается к выходу встроенного инвертора (генератора), преобразующего напряжение постоянного тока от аккумуляторной батареи (АКБ) в напряжение переменного тока стандартной частоты и напряжения.
С напряжением на выходе Off-Line ИБП не очень гладко. В том смысле, что на его выходе в автономном режиме нет привычной нам чистой и гладкой синусоиды. На выходе – так называемая аппроксимированная (ступенчатая) синусоида, а в самых дешевых моделях - импульсы со ступенькой около нуля.
Напряжение на выходе дешевого Offline UPS. Фото автора. Напряжение на выходе дешевого Offline UPS. Фото автора.По факту это напряжение с частотой 50 Гц и гармониками. Коэффициент гармоник может достигать 20%.
2. Line-Interactive
Такой тип ИБП ещё называют Smart-UPS, он в некоторых пределах стабилизирует выходное напряжения в дежурном режиме, напоминая работу релейного стабилизатора напряжения. Если же входное напряжение выходит за пределы, «умный стабилизатор» переключается на работу от АКБ (в автономный режим).
В остальном принцип действия Line-Interactive ИБП ничем не отличается от Off-Line ИБП, поэтому рассматривать его не будем.
3. On-Line
Это – лучшая из существующих схем ИБП. В On-Line ИБП происходит двойное преобразование энергии – из переменного напряжения в постоянное, а потом из постоянного в переменное. Получаем следующие плюсы:
· Постоянно работающий инвертор обеспечивает стабильное напряжение 230 В ±1% (как идеальный стабилизатор),
· "Чистый" синус на выходе с ничтожно малым коэффициентом гармоник,
Теперь давайте пройдёмся по понятию "чистый синус".
Что такое чистый синус?
Какой бы ни был инвертор внутри ИБП, он не может физически генерировать то, что в рекламных текстах называют "Чистый идеальный синус". У чистого синуса присутствует только одна гармоника, в данном случае - 50 Гц. При этом коэффициент нелинейных искажений формы напряжения будет равен 0%. Это доля других гармоник, кроме основной.
Такого не бывает даже у высокоточных лабораторных измерительных генераторов.
Скриншот из статьи "Источник бесперебойного питания" в Википедии:
Сейчас в любых типах ИБП используется примитивная аппроксимация, когда выходная волна формируется высокочастотными импульсами с последующим сглаживанием на LC-фильтре или без оного.
Амплитуда и скважность каждого импульса задают необходимую для данного момента времени амплитуду выходного сигнала инвертора. В хороших Online ИБП коэффициент нелинейных искажений КНИ менее 3%, а это достаточно низкое значение.
Для примера, профессиональный ИБП от Schneider (MGE Galaxy 300, 15 кВ·А, 400 В)
К слову, по ГОСТ 32144-2013 (табл.5) в обычной городской сети коэффициент искажений формы напряжения может быть до 12%:
Происходит так, как и в преобразователях частоты, где напряжение формируется высокочастотными импульсами - это же и есть качественная аппроксимация, если импульсы (ступеньки) достаточно малы.
В Online UPS в этом смысле формирование синуса более качественное, и в лучших моделях КНИ около 1%.
Действительно, можно сказать, что форма волны нашего инвертора это качественная аппроксимация синусоиды. Только у нас не ступенчатая аппроксимация и импульсы это не ступеньки. В форме выходного напряжения инвертора нет ступенек, переход между уровнями амплитуды происходит плавно, а не скачками. Принципы формирования ступенчатой аппроксимации иные.
Офлайн ИБП. Переход из дежурного в автономный режим. Фото автора Офлайн ИБП. Переход из дежурного в автономный режим. Фото автораВ Offline ИБП принцип формирования выходного напряжения такой же, но другие схемотехнические решения, поэтому КНИ больше. В дорогих моделях он может быть и менее 5%, в дешевых - до 20%.
То есть, во всех типах ИБП на выходе стоит инвертор, выдающий аппроксимированную синусоиду, только в разных моделях аппроксимация разная по качеству, это качество выражается в проценте гармоник.
Выбор ИПБ по чистоте синуса
При выборе обращайте внимание на коэффициент нелинейных искажений (долю высших гармоник в выходном напряжении)! Например, в некоторых ИБП этот параметр не превышает 3%. А это говорит о том, что внутренний инвертор обеспечивает практически идеальную аппроксимацию синусоиды.
Если смотреть на тип ИБП, у Offline UPS может быть такая ситуация, что в дежурном режиме напряжение идёт из сети в нагрузку с искажениями 10%, а при переключении на инвертор синус будет более качественным, с КНИ 5%.
Поэтому, выбирая тип ИБП для котла, смотрите не на заверения продавцов, а на то, насколько чистый синус выдаёт внутренний инвертор. Часто бывает, что Offline, цена которого в 3-5 раз меньше чем у Online UPS, прекрасно подходит для работы котла.
Конечно, есть тонкости - сквозной ноль, внешние аккумуляторы, способность к перегрузкам, и т.д. но сейчас не об этом.
Иными словами, коэффициент гармоник - это первое, на что надо смотреть после мощности при выборе ИБП. Как правило, при плохой аппроксимации параметр КНИ запрятан где-то глубоко в инструкции.
А теперь подключите через этот ваш фильтр ту нагрузку, которая вам нужна. И посмотрите на форму синусоиды.
g8o8r8 написал :
А теперь подключите через этот ваш фильтр ту нагрузку, которая вам нужна. И посмотрите на форму синусоиды.
Я подключал насос в системе отопления, эта нагрузка меня и интересует.
В сети легко найти расчет такого фильтра. Нашли? И увидели железную зависимость от нагрузки. Лампочка и насос - не сравнимы.
g8o8r8 написал :
В сети легко найти расчет такого фильтра. Нашли? И увидели железную зависимость от нагрузки. Лампочка и насос - не сравнимы.
Совершенно с этим согласен , но через фильтр работал насос + маленький двигатель, лампочка отдельно.
да дроссель должен быть термоядерный если насос мощный. Но у мощных ибп как правило и форма близка к синусу.
Solovushka написал :
да дроссель должен быть термоядерный если насос мощный. Но у мощных ибп как правило и форма близка к синусу.
Ну особо мощных насосов в системме отопления дома не ставят а дроселя есть от ламп 250Вт-1КВт.
А насчет зависимости формы выходного сигнала от мощности ИБП, это врятли.
Испытания продолжаются, времени маловато.
Этот фильтр (который я так понимаю режет все высшие гармоники от "модифицированной синусоиды", а по сути от прямоугольных импульсов) сильно снижает КПД устройства. То есть, если без него ваш насос проработал бы, к примеру 8 часов от аккумуляторов, то с фильтром это будет часов 5.
satbugger написал:
Этот фильтр (который я так понимаю режет все высшие гармоники от "модифицированной синусоиды", а по сути от прямоугольных импульсов) сильно снижает КПД устройства. То есть, если без него ваш насос проработал бы, к примеру 8 часов от аккумуляторов, то с фильтром это будет часов 5.
satbugger , Фильтр РЕАКТИВНЫЙ в нём нет ни одного активного элемента рассеивающего мощность
poltavaagro вам повезло
такие включения очень опасны тем что нагрузка индуктивная (двигатель насоса) и
без расчёта такого фильтра можно попасть в резонанс при котором напряжение возрастёт в несколько раз и спалит всё нафиг.
Вы публикуете как гость. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.
Последние посетители 0 пользователей онлайн
Объявления
Набиуллина заявила, что продовольственная инфляция в России достигла двузначных значений https://tass.ru/ekonomika/12959333?nw=1637310058000 "Набиуллина пояснила, что на высокий рост цены продуктов питания повлияли и не очень хороший урожай, и рост глобальных цен, и удорожание рабочей силы в сельском хозяйстве из-за того, что сократилось число приезжающих в Россию на сезонные работы трудовых мигрантов."
Да и мне тоже. Только про табуретки мне не втирай. Окей? Ще й як зрозуміє. В мене ж розуміє!
Не применял сам, но в ДШ есть схема буфера для ЦАПа. Для видео, вроде. Биполярный вход, 300 V/us - возможно, душить придётся. Но попробовать можно.
Лично мне по барабану. Только с учётом с какой скоростью из Украины утекает древесина радоваться там особо нечему. Эти саженцы посажены вместо вырубленного леса, то бишь лесистость незалежной не повысилась. А с учётом роста цен на газ и электричество лесистость не повыситься.
Ну значит опытный, тоже там поработали и подписку на 5 лет давали о неразглашении.))
Понял, спасибо! И всё-таки, если вернуться к экземпляру №3, то есть ли основания, полагать, что там что-то не так с эмиссией ? Всё-таки 160 вольт на второй сетке при анодном токе вдвое меньшем номинального. Чтоб получить 10 мА при -1.5 вольт на сетке, вообще пришлось поднять потенциал G2 до 192-х вольт. Или это можно ещё списать на естественный разброс параметров ?
Да и зарядка правильнее будет, а то 18 последовательно АКБ - это аж 108 банок, и все разные одна выкипит, а другая недозаярядится, а если контакт где плохой, то до последней батареи на дойдёт нужное напряжение, и контакты там шевелить будет смертельно опасно! На каждом будет до 260 Вольт!!
Управление рольставнями и рулонными шторами Tuya Smart Life Wi-Fi. Поддержка голосовых помощников Яндекс Алиса, Google Home, Alexa
Читайте также: