Модифицированная синусоида ибп что это
Обновлено: 04.07.2024
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.
Бесперебойник — незаменимая вещь в хозяйстве любого масштаба. К ИБП подключают мелкую бытовую технику или что-то посерьезнее, например, газовый котел. Это правильно с точки зрения надежности: бесперебойники не только удерживают технику включенной, но и защищают от перепадов напряжения и других «электрических» проблем. Но такие «пары» живут долго и счастливо только в том случае, если они верно подобраны друг к другу. Об этом далее.
ИБП (источник бесперебойного питания) — автономная система, которая следит за напряжением в электросети и мгновенно переключается на аккумуляторы при его отсутствии. Эта технология не нова, она давно используется в промышленных масштабах. Распространение ИБП среди домашних юзеров началось с рынка компьютерной техники. Качество электроснабжения во многих населенных пунктах до сих пор оставляет желать лучшего, поэтому пользователи стараются обезопасить дорогостоящую электронику от разных факторов.
Технология бесперебойного питания быстро прижилась в этом сегменте, и пытливые умы домашних энтузиастов загорелись идеей перенести цивилизацию в сегмент бытовой электроники. Телевизор, холодильник и даже дежурное освещение можно подключить к мощному ИБП и радоваться жизни, пока остальные коротают время при свечах. Идея стала по-настоящему народной после того, как на рынке появилось несколько типов ИБП.
Какие ИБП бывают
Резервные. Это упрощенные модели бесперебойников, которые умеют переключаться между «розеткой» и внутренним аккумулятором в течение десятков миллисекунд.
Резервные ИБП не защищают подключенную к ним электронику от сетевых помех. Из-за простоты электрической схемы рекомендуется подключать только устройства с импульсными блоками питания. Это компьютеры и мониторы — техника, которая умеет работать с сигналом, далеким по форме от идеальной синусоиды.
Линейно-интерактивные. ИБП резервного типа, имеющие усовершенствованную схему работы. Теперь устройство не только переключается на батареи во время сильной просадки или полного отключения электричества, но и умеет фильтровать ток.
Во-первых, встроенный стабилизатор удерживает напряжение в рекомендуемых стандартами рамках. Во-вторых, система фильтрации, несмотря на свою примитивность, частично снижает уровень шума сигнала и делает выходящее напряжение более пригодным для употребления капризной электроникой.
Двойное преобразование. Системы, выполненные по типу Double Conversion, работают иначе. Если предыдущие ИБП просто пропускают входящий ток через ряд примитивных фильтров и «улучшайзеров», то выходящее напряжение из систем сложного типа оказывается гальванически развязанным со входным сигналом.
То есть, переменный ток поступает на вход бесперебойника, преобразуется в постоянный ток и направляется к аккумулятору. После чего ток аккумулятора снова преобразуется в переменный и уже поступает на выход ИБП. В таком случае система не просто фильтрует напряжение, а создает его заново — уже с предсказуемыми и правильными характеристиками.
Дельта-преобразование. То же самое, что и двойное преобразование, но с повышенными мощностными характеристиками и увеличенным КПД. Этого удалось достигнуть благодаря модернизированной схеме работы: ток может поступать не только через батарею, но и напрямую от конвертера AC-DC к инвертеру DC-AC.
Эффект тот же, а скорость работы и эффективность оказываются намного выше. Как результат — плавная синусоида и полное отсутствие паразитных примесей в выходном токе. То, что нужно для точной и сверхчувствительной электроники.
Что такое синусоида и частота
В домашних розетках течет переменный ток — это изначальная форма сигнала, который вырабатывается электростанциями. Если представить его в виде фигуры на системе координат, то получится идеальная синусоида.
Такая форма тока появляется благодаря электромагнитной индукции. Это отдельная история с электромагнитными полями, намагничиванием, полюсами, вращением и другими физическими и электрическими явлениями. Для домашнего пользователя важно понимать основное — переменный ток, которым питаются «розеточные» приборы, должен соответствовать неким стандартам.
Частота смены направлений или перехода тока от положительного к отрицательному полупериоду и обратно называется частотой тока. Она измеряется в герцах и влияет на работу электроприборов. Чем чаще колеблется ток, тем выше частота. Европейская и российская техника рассчитана на работу от напряжения 220 В с частотой 50 Гц. Соответственно, правильный ИБП и любой другой питающий элемент должны поддерживать ток в рамках этих стандартов.
Чистый или модифицированный
Компьютерный бесперебойник выдает переменный ток, который проходит базовую систему фильтрации и стабилизации. Но это не значит, что любой ИБП одинаково хорошо подходит для всей техники, работающей от переменных 220 В.
Ток, поступающий из розеток обычного бесперебойника, тоже считается синусоидой. Но если рассмотреть форму подробно, окажется, что ИБП выдает не чистый синус, а меандр. Это приближенная к синусоиде фигура, которая отличается менее плавными переходами. Еще ее называют модифицированным синусом.
К такому току спокойно относится компьютер, ноутбук и другая техника с импульсным питанием. В список всеядных девайсов входят лампы накаливания или даже диодные источники освещения.
Зато напольный вентилятор начнет возмущаться при подключении к ИБП. Так же поведут себя холодильники, морозилки, стиральные машины, пылесосы и другая техника, в которой используются электродвигатели переменного тока и подобные им устройства.
Электродвигатель приводится в движение благодаря электромагнитной индукции. Создать эту индукцию может ток с чистым синусом. Если же на двигатель попадает модифицированный синус, то он начинает работать с перебоями, будто кто-то очень часто подает и прекращает питание. Такая работа двигателя сопровождается гудением, излишним нагревом и приводит к быстрому износу частей.
Какой ИБП нужен газовому котлу
Для каждой категории техники подходят только определенные типы бесперебойников. Они отличаются по характеристикам и имеют на выходе напряжение разного качества.
Для компьютерного блока питания достаточно примитивного ИБП с пороговой регулировкой напряжения и невысокой скоростью срабатывания. Для чувствительных потребителей эти характеристики выделяют в первую очередь. Например, к таким приборам относятся газовые котлы и циркуляционные насосы.
Во-первых, от «неправильного» тока страдает циркуляционный насос. Он может быть как встроенным в котел, так и внешним, который вручную устанавливается в систему отопления. Мы уже разобрались, что подключение устройств с электродвигателями к обычному бесперебойнику может влиять на работу и долговечность техники.
Во-вторых, современные газовые котлы требуют подключения к электрической сети для работы электроники, датчиков и защитных механизмов. Каждый из этих узлов щепетильно относится к качеству тока и может глючить, если вместо чистого синуса на вход котла подать меандр. Тем более, современные газовые котлы являются фазозависимыми — это важно для правильной работы датчика пламени. Если ток перестает течь от фазы к нулю, то автоматика прекращает подачу газа. Обычный компьютерный ИБП не имеет выраженного разделения фазы и нуля, поэтому даже в связке с линейно-интерактивным бесперебойником котел может просто не запуститься.
В-третьих, перебои с электричеством могут длиться от нескольких минут до нескольких часов. Как правило, стандартный компьютерный ИБП способен продержаться на заводском аккумуляторе 5-10 минут, после чего благополучно отключится в ожидании «розетки». Естественно, котел и встроенная в него автоматика отключатся вместе с ним. Чтобы такого не произошло в суровый зимний вечер, производители котлов настоятельно рекомендуют использовать специальные ИБП с двойным преобразованием и объемными аккумуляторами.
ИБП, предназначенные для подключения необычной техники, рассчитаны на долговременную работу от аккумулятора и способны работать с большей нагрузкой, нежели компьютерные аналоги. Кроме чистого синуса и надежности, специализированные бесперебойники имеют нулевое время переключения, поэтому при отключении электроэнергии успевают подхватить котел до того, как газовая автоматика заметит неладное.
Дополнительные аккумуляторы
Даже специализированные ИБП не способны работать без зарядки более 5-6 часов при максимальном энергопотреблении. Чтобы подключить сразу несколько приборов и использовать их хотя бы сутки, необходимо установить дополнительные батареи. Резервные и линейно-интерактивные ИБП не позволяют использовать внешние аккумуляторы без внесения изменений в конструкцию, поэтому сразу выбывают из игры. В дело снова вступают Online-системы.
При установке аккумуляторных сборок нужно помнить, что ИБП могут иметь разные характеристики. Например, в некоторых бесперебойниках преобразователи могут работать только с напряжением 12 В, а другие «понимают» только 24 В или даже 48 В. Поэтому аккумуляторы можно подключить двумя способами:
- Последовательно — когда источники питания соединяются друг с другом разными полюсами, а оставшиеся клеммы используются как выходы для ИБП. В таком случае две батареи по 12 В дадут 24 В при неизменной емкости.
- Параллельно — батареи подключаются друг за другом. То есть, минус к минусу, а плюс к плюсу. При этом напряжение остается заводским, а емкость увеличивается кратно количеству соединенных аккумуляторов.
ИБП — не панацея
Через ИБП можно подключать любую технику. Конечно, для каждого типа потребителя необходимо подбирать бесперебойник не только по типу, но и по мощностным характеристикам. Например, учитывать пусковые токи, а также максимальную мощность ИБП. Но не стоит гнаться за аккумуляторным питанием везде и во всем.
Тем более, при подключении различной техники через ИБП необходимо учитывать пусковые токи. Например, домашний холодильник может потреблять всего 300 Вт, но при включении он способен потребовать в два или три раза больше энергии. Это необходимо для запуска компрессора, который легче поддерживать в рабочем состоянии, но намного сложнее привести в движение после простоя. Даже для серьезного ИБП такой ток может стать критическим. Поэтому бесперебойник в домашней среде — это не панацея.
На самом деле ИБП важен не столько компьютеру, а сколько пользователю. Человек защищает себя от внезапного отключения компьютера и потери важных документов, которые он не успел сохранить. Однако защищать технику от перепадов, всплесков и других токовых неприятностей просто необходимо. И для этого не нужен сложный и дорогостоящий ИБП с комнатой из аккумуляторов. Достаточно установить качественный стабилизатор на вход и обезопасить всех потребителей разом. А ИБП лучше оставить для локальных целей — например, для котла.
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.
Многие клиенты Центра Альтернативной Энергетики «АльтЦентр» зачастую путают понятия "инвертор" и "ИБП” (Источник Бесперебойного Питания). Вследствие чего, у них возникают вопросы к работе данных устройств. Это приводит к тому, что автономные энергосистемы, с подобранным неправильно оборудованием, в ответственный момент просто отключаются. Разберем по порядку, что представляют собой эти два, на первый взгляд, аналогичных устройства.
Инвертор предназначен для преобразования тока постоянного напряжения в ток переменного напряжения (DC-AC). Обычно инвертор изготавливают для преобразования тока по стандартам 12В, 24В, 48В и 96В в общепринятый ток с переменным напряжением 220В с частотой 50Гц. Более сложные и дорогие, чаще промышленные, инверторы с тремя каналами преобразования способны преобразовывать в трехфазное напряжение 380В, которое необходимо для работы асинхронных двигателей.
Простой инвертор состоит из трансформатора и коммутатора. В коммутаторе задается частота переключения постоянного тока, к примеру, +12В, 0В, -12В с частотой 50Гц, а в трансформаторе происходит повышение величины напряжения до 220В. На выходе получается переменное напряжение 220В с частотой 50Гц.
По форме выходного напряжения инверторы подразделяются на:
- инверторы с модифицированной синусоидой. Такое напряжение подходит для простых электропотребителей, использующих импульсный блок питания.
- инверторы с чистой синусоидой. Такое напряжение необходимо для требовательных к качеству сигнала электроприборов (холодильники, котлы отопления, асинхронные двигатели, дроссели и т.д).
При правильном подборе мощности инвертора, и его условий эксплуатации, инвертор можно использовать непрерывно.
ИБП - более сложное устройство. ИБП, в первую очередь, предназначен для бесперебойного питания электропотребителей переменным напряжением. Он не допускает кратковременную потерю питающего сигнала, а также скачки и изменение других параметров сигнала. ИБП используется только при наличии электросетевого напряжения, которое сначала проходит через блок ИБП, и с него поступает к электропотребителям.
- Блока мощных быстродействующих реле для мгновенного переключения нагрузки с внешней электросети на внутренний источник, порядка нескольких миллисекунд (2-6) для исключения разрыва в электропитании потребителей.
- Инвертора, который служит для преобразования постоянного тока с аккумуляторов в переменное напряжение 220В.
- Встроенного зарядного устройства, для заряда аккумуляторных батарей от внешней электросети.
- Блока управления и отображения информации, для управления и регулировки работы ИБП.
Также, как и инверторы, ИБП подразделяются по форме выходного напряжения на:
- ИБП с модифицированной синусоидой. Такое напряжение подходит для простых электропотребителей, использующих импульсный блок питания.
- ИБП с чистой синусоидой. Такое напряжение необходимо для требовательных к качеству сигнала электроприборов (холодильники, котлы отопления, асинхронные двигатели, дроссели и т.д).
Как мы видим, инвертор и ИБП - совершенно разные устройства, однако, почему же их путают?
Во-первых, ИБП известные широкому кругу потребителей, так как они часто используются для безопасной работы компьютеров. Поэтому у всех потребителей возникает ошибочное мнение, что ИБП - это "что-то для компьютера"
Во-вторых, есть доля "лукавства" самих производителей. Большинство производителей инверторов пытаются сделать их более универсальными, особенно это касается инверторов с их узкой направленностью. В инвертор добавляют возможность работать от электросети переменного напряжения, внедряют блок реле переключения с аккумуляторных батарей на внешнюю электросеть. Соответственно, в них появляется зарядное устройство и блок управления, что увеличивает номинальную стоимость устройства, но не всегда удовлетворяет требованиям клиента
При выборе инвертора для автономной электростанции на солнечных батареях или ветрогенераторе на своем объекте у клиентов Центра Альтернативной Энергетики «АльтЦентр» часто возникает вопрос, как правильно выбрать инвертор и не совершить ошибок при выборе.
Основные ошибки выбора инвертора:
Подключение и длительная работа нагрузки с мощностью обозначенной на корпусе инвертора. Часто производители инверторов пишут на корпусе инвертора максимальную или пиковую мощность инвертора, на которой инвертор может работать не более 10-30 минут на максимальной мощности и не более 5-15 секунд на пиковой. При этом номинальная мощность инвертора составляет на 30-50% меньше максимальной мощности, и на 50-100 % меньше пиковой мощности. Использование нагрузки с постоянной номинальной мощностью равной максимальной или пиковой мощности инвертора приведет либо к отключению инвертора по защите, если такая имеется, либо к перегреву и выходу из строя инвертора, проще говоря перегоранию. Также большинство подключаемых нагрузок имеют пусковую мощность от 1,5 до 10 раз превышающей номинальную мощность, соответственно для такого оборудования необходимо выбирать инвертор с максимальной мощностью равной пусковой мощности нагрузки, либо ее превышающей. К примеру, номинальная мощность двигателя компрессора холодильника 150-300 Вт, а пусковая мощность двигателя компрессора достигает 2000 Вт. Соответственно для работы холодильника от инвертора, максимальная мощность инвертора должна быть не менее 2000 Вт.
Инверторы подразделяются на два типа с идеальной синусоидой и с модифицированной синусоидой. Инверторы с модифицированной или аппроксимированной синусоидой можно применять для питания простых устройств типа лампочек, нагревателей или для устройств имеющих импульсный блок питания, компьютеры, цифровая техника, и другие устройства нетребовательные к качеству питающего тока. Инверторы же с идеальной синусоидой формы выходного сигнала необходимы для питания устройств, требовательных к питающему напряжению. К ним относятся, насосы отопительного оборудования, холодильники, асинхронные двигатели, дроссели и т.д). Для данных электроприборов ступенчатая форма питающего сигнала наводит помехи в работе, приводит к перегреву и выходу из строя. Лучше всего использовать инверторы с идеальной синусоидой, они подходят ко всему оборудованию, вследствие чего не возникает проблем.
Часто многие пользователи пытаются из источников бесперебойного питания для компьютеров, которые значительно дешевле автономных инверторов, сделать инвертор для питания электрооборудования в автономной электростанции, путем увеличения количества аккумуляторных батарей. Источники бесперебойного питания для компьютерной техники не подходят (. ) для этого по следующим причинам:
а) ИБП для компьютера не рассчитан на длительное время работы. Его рабочее время не более 15-30 минут, для сохранения данных на компьютере и безопасного завершения работы. Потом он автоматически выключится по перегреву, так как его номинальная мощность, указанная производителем, фактически равна максимальной. Соответственно и аккумуляторы у него используются встроенные небольшой емкости, рассчитанные на его рабочее время при номинальной мощности. Если убрать защиту то он просто сгорит, что может привести к пожару.
б) Увеличение емкости аккумуляторных батарей приведет к большему времени работы, если нет защиты, то инвертор может перегреться и сгореть что может привести к пожару.
в) Увеличение емкости аккумуляторных батарей приведет к повышенной нагрузке на встроенное зарядное устройство ИБП, вследствие чего оно перегреется и сгорит, что может привести к пожару.
Так как мощность компьютерного ИБП фактически указана максимальная и составляет менее 1500 Вт, а суммарная мощность стационарного компьютера не более 1000 Вт, и практически нет пусковых токов, то при подключении холодильника, ИБП не выдержит пусковой мощности двигателя компрессора холодильника и сгорит, что может привести к пожару, в чем, к сожалению, убедились многие «умельцы».ИБП для компьютера почти все имеют модифицированную синусоиду. Так как компьютер и его устройства имеют импульсные блоки питания, которым не важна форма синусоиды питающего напряжения. Соответственно подключение к таким ИБП холодильника, газового котла, и другого оборудования, чувствительного к форме сигнала питающего напряжения, приведет к их поломке, или от неправильной работы и помех они перегреются и сгорят, что может привести к пожару
Основная функция источника бесперебойного питания для компьютера – поддержание работы компьютера при колебаниях электрического сигнала в электросети и безопасное завершение работы компьютера с сохранением информационных данных при отключении электроэнергии.
Большинство автомобильных инверторов не имеют ограничения по разряду подключенных аккумуляторов, соответственно при отсутствии контроля, аккумуляторные батареи будут полностью разряжены, что значительно сократит их последующий срок службы. В автономных инверторах есть контроль заряда аккумуляторных батарей, и программное обеспечение, следящее за уровнем их заряда, величиной нагрузки. Автономный инвертор автоматически отключит питание от акб либо отключит питание части неосновной нагрузки в случае падения уровня заряда до установленного. Также в таких инверторах возможна ручная настройка уровня остаточного заряда АКБ. Данная функция позволят сохранять остаточный заряд АКБ, продляя срок службы аккумуляторных батарей.
При выборе инвертора для электростанции на своем объекте у клиентов Центра Альтернативной Энергетики «АльтЦентр» часто возникает вопрос, в чем отличие инверторов с чистой и модифицированной синусоидой?
Рассмотрим типы выходных сигналов с инверторов и метод их получения. Начнем с самого простого.
- П-образная синусоида, также называется меандр.
Данный сигнал получается на выходе самого простого инвертора, состоящего из коммутатора и трансформатора. В коммутаторе задается частота переключения постоянного тока, к примеру, +12В, -12В с частотой 50Гц, а в трансформаторе происходит повышение величины напряжения до 220В. На выходе получается переменное напряжение 220В с частотой 50Гц.
Такие инверторы практически не выпускаются, так как данный сигнал негативно влияет на работу оборудования и способен вывести его из строя.
В отличие от простого меандра имеет режим короткого замыкания в коммутаторе, в результате имеем паузу в нулевом значении напряжения, создающую определенную ступеньку в форме сигнала.
В коммутаторе задается частота переключения постоянного тока, к примеру, +12В, 0В и -12В с частотой 50Гц, а в трансформаторе происходит повышение величины напряжения до 220В, на выходе получается переменное напряжение 220В с частотой 50Гц форме модифицируемой синусоиды.
При использовании дополнительных задержек на различных уровнях напряжения можно получить многоступенчатую форму сигнала или аппроксимированную синусоиду, что тоже является модифицированной, но максимально приближенной к идеальной синусоиде формой сигнала.
Несмотря на близкую приближенность к идеальной синусоиде, и расширенное использование, данная форма сигнала все равно не подходит для многих типов устройств, так как для них любая ступень в форме питающего сигнала наводит помехи в работе и приводит к перегреву и выходу из строя оборудования.
Инверторы с модифицированной или аппроксимированной синусоидой можно применять для питания простых устройств типа лампочек, нагревателей или для устройств, имеющих импульсный блок питания, компьютеры, цифровая техника, и другие устройства нетребовательные к качеству питающего тока.
Получается только на выходе инверторов с другим способом преобразования. В данных инверторах постоянный ток сначала повышается до 300В, а потом через два канала высокочастотного коммутатора по мостовой схеме с частотой 50Гц получается две синусоиды с напряжением от -300В до +300В и сдвигом по времени на 180 градусов. Их наложение дает на выходе инвертора переменное напряжение 220В с формой идеальной синусоиды.
Инверторы с идеальной синусоидой формы выходного сигнала необходимы для питания устройств, требовательных к питающему напряжению. К ним относятся, насосы отопительного оборудования, холодильники, асинхронные двигатели, дроссели и т.д.
Читайте также: