L'aria pulita è onnipresente, quindi alcuni dispositivi elettrici sono progettati con esso come presupposto iniziale.
Dispositivi che si preoccupano della qualità dell'alimentazione CA.
Un classico esempio di dispositivo che parte da tale presupposto è un amplificatore di potenza audio analogico progettato nei primi anni '70 o prima, o un pezzo più moderno progettato seguendo le stesse linee. La regolazione lineare emette troppo calore per essere pratica in un tale dispositivo, la tecnologia di regolazione a commutazione a basso rumore non era realmente disponibile al momento, e quindi gli amplificatori di quel tempo erano progettati con potenza sostanzialmente non regolata che guidava direttamente le fasi di amplificazione. La potenza sporca si presenta come una porzione del segnale di uscita, a seconda di quanto feedback ha l'amplificatore.¹ Questa è una delle due cause principali del ronzio di linea nei vecchi amplificatori.
Un altro esempio di un circuito in cui la qualità dell'alimentazione può influire sul funzionamento del dispositivo è qualcosa con un motore a corrente alternata, come un trapano elettrico a filo , in cui la velocità del motore è una funzione diretta della tensione che lo attraversa. La tensione che non aumenta e diminuisce uniformemente causerà variazioni di velocità. I passaggi sull'uscita di un'onda sinusoidale modificata si trovano nella regione delle centinaia di Hz, quindi è probabile che un UPS sinusoidale modificato causi un cambiamento nel modo in cui il motore gira che è possibile ascoltare.
Mentre non mi preoccuperei troppo di ciò che la scarsa qualità dell'alimentazione farebbe a un trapano elettrico, ci sono dispositivi motorizzati che non vorrei correre da un UPS di scarsa qualità, come una macchina CPAP .
Per quanto riguarda la questione se una qualsiasi delle apparecchiature nel rack SOHO si preoccupa della qualità della potenza erogata dall'UPS, ciò dipende dal design dell'alimentazione di ciascun componente.
Tipi di alimentazione
I dispositivi con un forte filtraggio e regolazione dell'alimentazione in genere non si preoccupano delle nonidealità in un'onda sinusoidale modificata. Tutto ciò che conta per un dispositivo del genere è che riceve una potenza RMS sufficiente e che la potenza rientri nei limiti di tensione di ingresso del dispositivo.
Il tipo più comune di alimentatore utilizzato per i moderni dispositivi elettronici è l' alimentatore a commutazione . I commutatori fanno cose molto più cattive della potenza rispetto a mettere alcuni dossi sull'onda sinusoidale in ingresso, quindi devono già avere un sacco di filtri se il circuito di carico richiede energia pulita. ⁴
L'altro principale tipo di regolazione dell'alimentazione è il regolatore lineare , che in genere sopprime il rumore in ingresso a bassa frequenza e l'ondulazione di 80-100 dB. Ciò significa che un po 'di irregolarità di input uscirà dalle fasi di filtraggio e regolazione come solo un po' di fuzz. Ho provato a trovare un esempio di un dispositivo che funzionerebbe male a causa di quel fuzz, ma non mi viene in mente nulla. Quando si spinge il rumore così in basso, diventa insignificante per la maggior parte dei circuiti, motivo per cui i regolatori lineari vengono ancora utilizzati, nonostante la loro inefficienza.
Ciò lascia alimentazioni non regolamentate. Questo è molto simile ai casi del motore CA sopra, tranne per il fatto che un trasformatore diminuisce la tensione CA, che viene quindi generalmente rettificata e filtrata per produrre una tensione CC irregolare. Questo processo in tre fasi riduce considerevolmente il rumore sul lato CA, ⁵ quindi è possibile che ci siano dispositivi costruiti partendo dal presupposto che il rumore e l' increspatura risultanti sull'uscita di tale alimentazione siano abbastanza puliti e si infastidirebbero Hash di centinaia di Hz proveniente da un UPS a seno modificato.
oscillogrammi
Dopo che fixer1234 ha aggiunto immagini alla sua risposta , ho pensato, il seno modificato non poteva essere così male, giusto? Voglio dire, useranno più di quattro passaggi per ciclo, giusto? Giusto?
Ho deciso di catturare oscillogrammi di tutti gli UPS che ho qui per Science! Tutti sono realizzati dalla stessa azienda, ma provengono da punti diversi della linea di prodotti dell'azienda.
Per riferimento, ecco come appare la tensione della linea CA non filtrata nella posizione del test, con tensione vs tempo a sinistra e un diagramma di spettro della stessa forma d'onda a destra:
Il grande picco sul bordo sinistro del diagramma dello spettro è fondamentale a 60 Hz . Le grandi cime armoniche che vedi mostrano che la potenza della mia parete non è super pulita. La più grande è la seconda armonica a 120 Hz nel mezzo della trama, 30 dB in basso rispetto alla fondamentale, seguita dalla terza armonica a 180 Hz al margine destro della trama. Poi c'è quel picco misterioso a 85 Hz, per il quale non ho spiegazioni.
Questa è una distorsione sufficiente per apparire nell'oscillogramma a sinistra: notate i picchi un po 'appiattiti.
Ho testato un paio di UPS true-sinusoidali, entrambi piuttosto costosi. Il loro output è simile al seguente:
I tuoi occhi non ti ingannano: l'uscita CA a batteria di questo particolare UPS è più pulita della mia alimentazione a parete! Questo UPS eseguirà qualsiasi dispositivo elettronico entro i suoi limiti di carico, poiché la sua potenza a batteria è vicina all'alimentazione a parete ideale come non fa alcuna differenza pratica.
Se un UPS dura abbastanza a lungo, il costo delle batterie sostitutive supera il costo iniziale. Se stai acquistando UPS di qualità, quindi, considera più il costo di gestione dell'UPS che il prezzo di acquisto iniziale
Un UPS di fascia media dello stesso produttore costa circa ⅓ quello di un UPS sinusoidale con le stesse specifiche del titolo. Probabilmente sarà anche più piccolo e leggero. La presa? Questo:
Anche se è molto meglio dell'output che ci aspettiamo dal post di fixer1234, non è carino. Non solo c'è un sacco di rumore a banda larga e distorsione sull'uscita di questo UPS, ma quei due arretramenti che vedi su ogni ciclo possono infastidire i circuiti che presumono che la tensione di ingresso AC aumenti o diminuisca costantemente.
Tuttavia, un alimentatore ben filtrato e regolato eliminerà tutto questo, quindi tali dispositivi funzioneranno correttamente da quell'UPS. Non ho mai avuto problemi con i dispositivi collegati a questo UPS. Dal momento che è l'UPS che mantiene attivi i componenti principali della mia rete domestica, penso che noterei se si riavviavano ad ogni interruzione dell'alimentazione.
Uno dei motivi per cui non sto dando nomi di marchi e modelli qui è che non è un'ottima guida alla qualità di uscita a batteria. Ho testato un parente stretto del precedente UPS e ho ottenuto un risultato del test molto diverso:
Questa è fondamentalmente la versione reale della forma d'onda idealizzata mostrata nella risposta di fixer1234. La risposta alla mia domanda sopra, quindi, è "Sì, fanno davvero degli UPS con una qualità di uscita così scarsa".
E sì, in realtà può importare in pratica. In effetti, ho scelto di testare l'output di questo particolare UPS per questa risposta proprio perché ci ha dato problemi in passato.
Avevamo un PC di fascia alta collegato a questo UPS e su ogni interruzione di corrente, il PC - e solo il PC - si riavvierebbe spontaneamente. Tutto il resto collegato alle prese della "batteria" rimarrebbe in piedi. È stato così strano che in un certo momento ho scritto un programma Arduino per registrare "live-ness" per diverse settimane per cercare di rilevare interruzioni di corrente. Quella piccola scheda rimase in esecuzione tutto il tempo, anche quando il PC si riavviava. Alla fine abbiamo spostato quell'UPS su un vecchio grande server, aspettandoci che anche il carico più pesante avrebbe causato lo stesso sintomo, ma no: l'UPS ha mantenuto quel server in esecuzione attraverso diversi picchi di potenza ora.
La qualità dell'output di UPS non è in fondo al barile. Ti siedi? Ecco un UPS di fascia bassa della stessa azienda che ha realizzato tutti e tre gli UPS sopra:
Ahi!
Ora capisci perché questa linea di UPS di fascia bassa costa circa la metà di quella degli UPS di fascia media.
Detto questo, non ho mai visto uno dei dispositivi collegati al fatto che l'UPS non riesca a cavalcare un'interruzione di corrente.
conclusioni
Molti dispositivi semplicemente non si preoccupano molto della qualità dell'alimentazione CA. Un esempio estremo è una lampada da scrivania a incandescenza, ma qualsiasi dispositivo con un alimentatore ben regolato e ben filtrato dovrebbe far fronte a un brutto ingresso CA.
Come abbiamo visto sopra e in altre risposte, tuttavia, ci sono dispositivi che non faranno fronte a una cattiva alimentazione in ingresso. Per questi casi, è necessario un UPS sinusoidale.
digressioni:
Alcuni progetti di amplificatori hanno un feedback negativo molto limitato . È una questione religiosa nei circoli audiofili, con gli estremisti reazionari che credono che i migliori amplificatori abbiano un feedback minimo o nullo.
L'altra causa principale del ronzio dell'amplificatore è il circuito di massa .
Questo è il motivo per cui si vedono spesso alimentatori contrassegnati come in grado di accettare 90-260 V CA o simili. Se tale alimentatore riceve 200 V CA, assorbirà semplicemente metà della corrente come se avesse invece 100 V CA, consentendogli di fornire la stessa potenza al circuito alimentato. P = VI
Anche i dispositivi che non si preoccupano molto dell'alimentazione pulita devono spesso disporre di un filtro di ingresso dell'alimentazione per soddisfare le normative EMC .
Per un confronto con il caso di regolazione lineare, un'alimentazione non regolata tipica potrebbe ridurre il rumore sul lato CA di circa 20 dB.
I decibel sono una scala logaritmica in cui ogni 6 dB di differenza tra due tensioni raddoppia o dimezza. Pertanto, la riduzione del rumore di 80 dB di un regolatore lineare non è 4 volte migliore rispetto ai 20 ish ottenuti da un tipico alimentatore non regolato, è circa 1.000 × migliore! La caduta da 20 dB a 100 dB che si ottiene da un regolatore lineare davvero buono significa che l'uscita è 10.000 volte più silenziosa dell'ingresso.
Supponiamo che tu decida di acquistare un UPS a seno vero per $ 500 nonostante il fatto che puoi ottenere un UPS a seno modificato di buona qualità con le stesse specifiche del titolo per $ 150. Una tipica batteria UPS deve essere sostituita ogni 3 anni circa, il che potrebbe costare $ 150-200 per il modello true-sinusoidale. Ciò equivale a $ 50-66 / anno × 12 anni ≈ $ 600-800, facendo della batteria un elemento dominante nel calcolo dei costi.
Gli UPS di fascia alta tendono ad avere batterie fisicamente più grandi per un determinato livello VA, quindi il costo della batteria sostitutiva per una batteria UPS dipende in parte da quanto hai pagato per l'UPS originariamente. Pertanto, è possibile scegliere di acquistare un UPS di fascia inferiore rispetto a quello che si potrebbe desiderare di dare in base ai grafici sopra perché il costo operativo a lungo termine sarebbe troppo elevato con un UPS di fascia alta.
