In che misura gli spin di marketing degli alimentatori "a onda sinusoidale pura"?

Di recente, ho notato una tendenza nei produttori di alimentatori a propagare i loro alimentatori (generatore, inverter batteria, ecc.) Con un'uscita sinusoidale pura.

Ho anche visto persone dire che le garanzie saranno invalidate se i dispositivi / case mobili ecc. Sono collegati a qualsiasi altra cosa che una fonte di alimentazione con un'uscita sinusoidale pura.

Mi chiedo cosa abbia fatto il mondo prima che esistessero tali fonti di energia.

C'è scienza dietro questo? Sicuramente un generatore di benzina standard con un buon regolatore di tensione automatico (AVR) o un regolatore di bobina vecchio stile sarà sufficiente per stabilizzare l'uscita per far funzionare l'elettronica sensibile come televisori LCD o computer?

Storicamente, gli inverter (circuiti elettronici che assorbono corrente continua e la convertono in corrente alternata per simulare la linea di alimentazione) erano piuttosto terribili nelle forme d'onda che producevano.

I primi inverter producevano poco meglio delle onde quadrate. Ciò significa che includevano una potenza significativa a frequenze che i dispositivi non erano progettati per gestire. La maggior parte dei dispositivi destinati a essere collegati all'alimentazione a parete assume la forma sinusoidale della tensione. Alcuni potrebbero contare che i picchi del seno siano una tensione particolare, mentre altri contano sull'RMS. Per un'onda sinusoidale, i picchi sono a volte l'RMS, mentre per un'onda quadra il picco e l'RMS sono gli stessi. Ciò presenta un problema nel decidere quale onda quadra di tensione produrre. Se abbini la linea di alimentazione in RMS, le lampadine, i tostapane e altri dispositivi "stupidi" funzioneranno in gran parte. Tuttavia, i dispositivi elettronici che a onda intera rettificano la linea vedranno una tensione significativamente più bassa. Se aumenti la tensione dell'onda quadra, potresti sovraccaricare e danneggiare i dispositivi che utilizzano RMS.$\sqrt{2}$

Le armoniche extra nell'onda quadra possono anche causare problemi da sole. I trasformatori progettati per la frequenza della linea di alimentazione, come 60 Hz, potrebbero non gestire bene le frequenze più alte. Oppure queste frequenze potrebbero causare corrente e riscaldamento extra senza che vengano sfruttate per maggiore potenza. Le transizioni brusche possono anche sovraccaricare l'elettronica che si aspetta una pendenza massima dalla tensione di alimentazione. Ad esempio, solo un semplice condensatore attraverso la linea CA in teoria condurrebbe una corrente infinita se la tensione cambiasse all'infinito rapidamente.

Il passo successivo negli inverter fu il "seno modificato", che aveva un "passo" di massa aggiuntivo nell'onda quadra. Il punto qui è che ciò riduce la potenza delle armoniche rispetto a un'onda quadra completa. Tuttavia, molti dei problemi con le onde quadrate erano ancora presenti, sebbene generalmente ridotti.

L'elettronica moderna che può commutare in modo efficiente a più volte la frequenza della linea di alimentazione può produrre una tensione di uscita che è abbastanza vicina a un seno, il che significa che ha poco contenuto armonico. Ciò elimina i problemi con onda quadra e uscite sinusoidali modificate, poiché la linea di alimentazione stessa è idealmente un seno. È ancora un po 'più costoso produrre inverter con uscite sinusoidali, ma il costo aggiuntivo non è più così tanto e sta diventando costantemente più basso. Oggi, gli inverter di uscita sinusoidali sono comuni.

Si noti che gli inverter destinati a guidare la linea di alimentazione all'indietro, chiamati inverter con collegamento a griglia , sono tutti uscite ad onda sinusoidale. Ciò è dovuto a molte normative che riguardano ciò che è consentito fare con la linea di alimentazione, in particolare quando si alimenta energia all'indietro.

Gli inverter con uscita "sinusoidale modificata" possono sollecitare ulteriormente alcuni dispositivi.

$2\over 3$

Non penso che l'avvertimento debba essere applicato a fonti di energia non elettroniche come i generatori convenzionali (di tipo non inverter).

La forma d'onda blu nel diagramma sopra è quella che viene definita (in termini di marketing) una "onda sinusoidale modificata" (come marcata) ed è ciò che produce la maggior parte degli inverter economici. Ha le caratteristiche desiderabili (o addirittura essenziali) che il valore RMS e i valori di picco sono gli stessi di un'onda sinusoidale, quindi un dispositivo sensibile ai picchi come un alimentatore a commutazione per un CFL vede la stessa tensione come se fosse un seno un'onda e un dispositivo sensibile a RMS come una lampadina a incandescenza o un riscaldatore vede la stessa tensione di se fosse un'onda sinusoidale.

Il lato negativo è che le cose sensibili alla velocità di variazione della tensione (i condensatori, sicuramente, e forse altri) vedono un dv / dt molto più alto rispetto a un'onda sinusoidale. Ciò può causare ulteriore stress.

Nella mia (limitata) esperienza, è più probabile che si manifesti come un requisito per il declassamento dell'inverter (iow potrebbe essere necessario utilizzare un inverter valutato per una potenza molto maggiore rispetto ai requisiti di carico o si spegnerebbe) piuttosto che causare danni reali a il carico.

I generatori di benzina di solito producono forme d'onda sinusoidali piuttosto buone, è solo la frequenza e l'ampiezza che possono essere disattivate.

Ciò che più preoccupa sono i design UPS a onda quadra e sinusoidale. Alcuni front-end del correttore del fattore di potenza più vecchi (e anche alcuni nuovi) non sono in grado di tracciare queste forme d'onda e non funzionano correttamente. Contengono molti contenuti armonici che possono far fluire correnti non progettate per il progetto originale, quindi possono essere un problema anche per i progetti non PFC.

La maggior parte dei produttori di qualità oggi prova con questi tipi di forme d'onda, ma alcuni possono ancora specificare solo il seno.

Vedi l'immagine allegata del mio misuratore WattsUP Pro ES quando è collegato all'uscita di una vecchia unità APC BackUPS Pro 650 per circa 30 secondi.

Avevo cambiato la batteria e stavo cercando di capire se l'autonomia della batteria indicata dal software fosse coerente con ciò che avrei ottenuto. Il carico era di circa 20-25 Watt. Il misuratore stava leggendo 179 Volt RMS (la tensione nominale è di 230 V qui) e mi chiedevo perché. Poi è uscito del fumo e ho scollegato immediatamente tutto.

Il misuratore è ancora funzionante e i resistori SMD da 10 Ohm continuano a leggere 10 Ohm, ma la plastica su quattro resistori si è sciolta, insieme ad alcuni dei fori chiusi (probabilmente questi sono stati inclusi perché sono state utilizzate parti passanti nel una revisione del prodotto).

Ho fatto due errori e ho imparato due cose nel processo:

1. Mi sono erroneamente ricordato che i modelli APC con "Pro" nel nome erano unità con uscita sinusoidale reale. Apparentemente non era così (e l'ho verificato trovando il manuale in seguito).
2. Il misuratore non è vero RMS. Leggi questa nota di APC per i dettagli. Se avessi letto prima, probabilmente disconnetterei il misuratore quando vedessi la lettura di 179 V RMS. Ciò non sarebbe dovuto al fatto che mi sarei aspettato un crollo ma perché avrei capito che il misuratore non avrebbe misurato correttamente la tensione e la corrente (cioè sarebbe inutile per quello che stavo cercando di fare).

Ho scritto questa risposta in risposta ai commenti che chiedevano esempi di "fallimento catastrofico". A proposito, l'unità alimenta ancora uno switch Ethernet, un lettore multimediale e una TV LED da 32 pollici.

Storicamente e in generale, è una cattiva idea usare un gruppo elettrogeno economico per costose apparecchiature elettroniche. Questo perché i gruppi elettrogeni economici hanno una scarsa regolazione della tensione. A parte lo scintillio, non si trattava in realtà della forma della forma d'onda.

Le alte tensioni possono distruggere le vostre costose apparecchiature elettroniche, le basse tensioni distruggeranno il vostro frigorifero e rapidi cambiamenti di tensione possono darvi risultati casuali sulle vostre costose apparecchiature elettroniche.

Ma le moderne apparecchiature elettroniche sono spesso molto meno sensibili a questo problema rispetto alle vecchie apparecchiature elettroniche: se il tuo plug pack può ricevere un ingresso da 70 a 250 V CA, non sarà disturbato dalla tensione di alimentazione che sale da 110 a 135.

L'alternativa all'utilizzo di un gruppo elettrogeno economico consiste nell'utilizzare un alimentatore CA correttamente regolato. In termini moderni, qualsiasi PSU adeguatamente regolato avrà un'uscita sinusoidale pura e qualsiasi PSU che non ha un'uscita sinusoidale pura sarà così antico, o così economico e cattivo, da non essere adeguatamente regolato.

Ai vecchi tempi, hai iniziato con l'aspettativa che a medio termine avresti distrutto le tue apparecchiature elettriche o elettroniche appendendole a un tipico generatore mal regolato. Inoltre, le tue lampadine non durerebbero a lungo. Ma almeno erano economici da sostituire.

E a proposito, quelle grandi centrali a carbone o nucleari emettono onde sinusoidali pure perché sono accuratamente avvolte per farlo. Se non fossero così attenti, si deformerebbero anche le forme d'onda. Le forme d'onda distorte non ti disturberebbero, ma le compagnie di alimentazione perderebbero sottostazioni.

Ho anche sentito persone dire che qualsiasi cosa diversa da una "onda sinusoidale pura" causerebbe presumibilmente "rumore" o "armoniche indesiderate" o "stress" o "danno" non specificato. Come te, sono scettico sui presunti benefici delle onde sinusoidali pure .

Con una sola eccezione finora (il problemi con il "dropper CR" tecnica ), ogni dispositivo che ho visto finora funzionerà altrettanto bene e in alcuni casi meglio con un semplice inverter a onda quadra rispetto a un inverter a onda sinusoidale pura .

Quando guardo l'alimentazione di rete locale con un o'scope, la forma d'onda effettiva è piuttosto lontana da un seno perfetto. E così questi dispositivi ipotetici che presumibilmente non funzioneranno su qualcosa di diverso da un seno quasi perfetto non funzioneranno quando sono collegati a una vera presa a muro che io abbia mai visto.