Inwieweit vermarkten „reine Sinuswellen“ -Netzteile den Spin?

Vor kurzem habe ich einen Trend bei den Herstellern von Netzteilen bemerkt, der ihre Netzteile (Generator oder Batteriewechselrichter usw.) für eine reine Sinuswellenausgabe wirbt.

Ich habe auch Leute gesehen, die sagten, dass Garantien ungültig werden, wenn Geräte / Wohnmobile usw. an etwas anderes angeschlossen werden, als an eine Stromquelle mit einem reinen Sinuswellenausgang.

Ich frage mich, was die Welt getan hat, bevor es solche Stromquellen gab.

Gibt es Wissenschaft dahinter? Ein herkömmlicher Benzingenerator mit einem guten automatischen Spannungsregler (AVR) oder einem altmodischen Spulenregler wird sicherlich ausreichen, um die Leistung für empfindliche Elektronik wie LCD-Fernseher oder Computer zu stabilisieren.

In der Vergangenheit waren Wechselrichter (elektronische Schaltkreise, die Gleichstrom aufnehmen und in Wechselstrom umwandeln, um die Stromleitung zu simulieren) in den von ihnen erzeugten Wellenformen ziemlich schrecklich.

Frühe Wechselrichter erzeugten wenig besser als Rechteckwellen. Dies bedeutet, dass sie eine signifikante Leistung bei Frequenzen enthalten, für die Geräte nicht ausgelegt sind. Die meisten Geräte, die an eine Steckdose angeschlossen werden sollen, nehmen die Sinusform der Spannung als gegeben an. Einige können sich darauf verlassen, dass die Spitzen des Sinus eine bestimmte Spannung sind, während andere sich auf den Effektivwert verlassen. Bei einer Sinuswelle liegen die Spitzen bei facher Effektivwert, während für eine Rechteckwelle der Peak und der Effektivwert gleich sind. Dies stellt ein Problem bei der Entscheidung dar, welche Spannungsrechteckwelle erzeugt werden soll. Wenn Sie mit der Stromleitung in RMS übereinstimmen, funktionieren Glühbirnen, Toaster und andere "dumme" Geräte weitgehend. Elektronische Geräte, die die Leitung vollwellig gleichrichten, weisen jedoch eine deutlich niedrigere Spannung auf. Wenn Sie die Rechteckspannung erhöhen, können Sie Geräte, die den Effektivwert verwenden, übersteuern und beschädigen.$\sqrt{2}$

Die zusätzlichen Harmonischen in der Rechteckwelle können auch von sich aus Probleme verursachen. Transformatoren, die für die Netzfrequenz ausgelegt sind, wie z. B. 60 Hz, können mit den höheren Frequenzen möglicherweise nicht gut umgehen. Oder diese Frequenzen können zusätzlichen Strom und Erwärmung verursachen, ohne dass sie für mehr Leistung genutzt werden. Die scharfen Übergänge können auch die Elektronik überlasten, die von der Netzspannung eine maximale Steigung erwartet. Beispielsweise würde nur ein einfacher Kondensator über der Wechselstromleitung theoretisch einen unendlichen Strom leiten, wenn sich die Spannung unendlich schnell ändert.

Der nächste Schritt bei Wechselrichtern war "modifizierter Sinus", der einen zusätzlichen Grundschritt in der Rechteckwelle aufwies. Der Punkt hier ist, dass dies die Leistung in den Harmonischen relativ zu einer vollen Rechteckwelle reduziert. Viele der Probleme mit Rechteckwellen waren jedoch immer noch vorhanden, wenn auch im Allgemeinen verringert.

Moderne Elektronik, die die Netzfrequenz um ein Vielfaches effizient umschalten kann, kann eine Ausgangsspannung erzeugen, die einem Sinus ziemlich nahe kommt, was bedeutet, dass sie nur einen geringen Anteil an Oberschwingungen aufweist. Dies beseitigt die Probleme mit Rechteckwellen- und modifizierten Sinusausgängen, da die Stromleitung selbst idealerweise ein Sinus ist. Die Herstellung von Wechselrichtern mit Sinuswellenausgang ist noch etwas teurer, aber die Mehrkosten sind nicht mehr so ​​hoch und werden immer geringer. Heutzutage sind Sinus-Ausgangsinverter üblich.

Beachten Sie, dass Wechselrichter, die dazu bestimmt sind, die Stromleitung rückwärts anzutreiben, sogenannte Grid-Tie- Wechselrichter, allesamt Sinuswellenausgänge sind. Dies liegt an einer Reihe von Vorschriften, die festlegen, was Sie mit der Stromleitung tun dürfen, insbesondere, wenn Sie die Stromversorgung rückwärts speisen.

Wechselrichter mit einem "modifizierten Sinus" -Ausgang können einige Geräte zusätzlich belasten.

(Das Diagramm zeigt 50 - Hz - Wellenformen, bei 60 Hz wäre der Zyklus 16 ms statt 20 ms.$2\over 3$

Ich glaube nicht, dass Vorsichtsmaßnahmen für nicht elektronische Stromquellen gelten sollen, wie beispielsweise für konventionelle Generatoren (ohne Wechselrichter).

Die blaue Wellenform im obigen Diagramm wird (im Marketing-Sinne) als "modifizierte Sinuswelle" (wie markiert) bezeichnet und wird von den kostengünstigsten Wechselrichtern erzeugt. Es hat die wünschenswerten (oder sogar wesentlichen) Eigenschaften, dass der Effektivwert und die Spitzenwerte die gleichen sind wie eine Sinuswelle, so dass ein spitzenempfindliches Gerät wie ein Schaltnetzteil für eine CFL die gleiche Spannung sieht, als ob es ein Sinus wäre Welle, und ein RMS-empfindliches Gerät wie eine Glühlampe oder eine Heizung sieht die gleiche Spannung, als ob es eine Sinuswelle wäre.

Die Kehrseite ist, dass Dinge, die empfindlich auf Spannungsänderungen reagieren (Kondensatoren und vielleicht auch andere), ein viel höheres dv / dt als bei einer Sinuswelle sehen. Das kann zusätzlichen Stress verursachen.

Nach meiner (eingeschränkten) Erfahrung ist es wahrscheinlicher, dass der Wechselrichter eine Leistungsreduzierung benötigt (möglicherweise müssen Sie einen Wechselrichter verwenden, dessen Nennleistung wesentlich höher ist als die Lastanforderungen oder der sich ausschaltet), als dass der Wechselrichter tatsächlich beschädigt wird die Ladung.

Benzingeneratoren erzeugen normalerweise recht gute Sinuswellenformen, nur die Frequenz und Amplitude können ausgeschaltet sein.

Was mehr Anlass zur Sorge gibt, sind die USV-Designs mit Rechteckwelle und abgestuftem Sinus. Einige ältere (und sogar einige neue) Leistungsfaktorkorrektur-Frontends konnten diese Wellenformen nicht nachverfolgen und funktionierten nicht ordnungsgemäß. Sie enthalten viele Oberschwingungsinhalte, die dazu führen können, dass Ströme fließen, für die das ursprüngliche Design nicht ausgelegt war. Daher kann dies auch für Nicht-PFC-Designs ein Problem sein.

Die meisten Qualitätshersteller testen heutzutage mit diesen Wellenformtypen, einige spezifizieren jedoch möglicherweise nur den Sinus.

Sehen Sie sich das angehängte Bild meines WattsUP Pro ES-Messgeräts an, wenn es etwa 30 Sekunden lang an den Ausgang eines alten APC BackUPS Pro 650-Geräts angeschlossen war.

Ich hatte die Batterie gewechselt und versuchte herauszufinden, ob die von der Software gemeldete Batterielaufzeit mit dem übereinstimmte, was ich bekommen würde. Die Belastung betrug ca. 20-25 Watt. Das Messgerät zeigte 179 Volt RMS an (die Nennspannung beträgt hier 230 V), und ich fragte mich, warum. Dann kam Rauch heraus und ich zog sofort alles aus der Steckdose.

Das Messgerät ist immer noch funktionsfähig und die 10 Ohm SMD-Widerstände zeigen immer noch 10 Ohm an, aber der Kunststoff an vier der Widerstände ist zusammen mit einigen der geschlossenen Löcher geschmolzen (wahrscheinlich waren diese enthalten, weil durch das Loch verlegte Teile verwendet wurden) eine Revision des Produktes).

Ich habe zwei Fehler gemacht und dabei zwei Dinge gelernt:

1. Ich erinnerte mich fälschlicherweise, dass die APC-Modelle mit dem Namen "Pro" Einheiten mit echter Sinuswellenausgabe waren. Anscheinend war das nicht der Fall (und ich habe dies überprüft, indem ich das Handbuch danach gefunden habe).
2. Das Messgerät hat keinen echten Effektivwert. Lesen Sie diesen Hinweis von APC in Bezug auf Details. Wenn ich das früher gelesen hätte, würde ich das Messgerät wahrscheinlich abklemmen, wenn ich eine 179-V-RMS-Anzeige sah. Dies liegt nicht daran, dass ich eine Kernschmelze erwarten würde, sondern daran, dass das Messgerät die Spannung und den Strom nicht korrekt misst (dh, es wäre für das, was ich versuchte, nutzlos).

Ich schrieb diese Antwort als Antwort auf Kommentare, die nach Beispielen für "katastrophales Scheitern" fragten. Übrigens versorgt das Gerät weiterhin einen Ethernet-Switch, einen Media-Player und einen 32-Zoll-LED-Fernseher mit Strom.

Historisch und allgemein ist es eine schlechte Idee, ein billiges Aggregat für teure elektronische Geräte zu verwenden. Dies liegt daran, dass billige Aggregate eine schlechte Spannungsregelung aufweisen. Abgesehen von der Funkenbildung ging es nicht wirklich um die Form der Wellenform.

Hohe Spannungen können Ihre teuren elektronischen Geräte zerstören, niedrige Spannungen zerstören Ihren Kühlschrank, und schnelle Spannungsänderungen können zu zufälligen Ergebnissen bei Ihren teuren elektronischen Geräten führen.

Moderne elektronische Geräte sind für dieses Problem jedoch häufig weitaus weniger anfällig als alte elektronische Geräte: Wenn Ihr Steckernetzteil 70 bis 250 V Wechselstrom aufnehmen kann, wird die von 110 auf 135 ansteigende Versorgungsspannung nicht stören.

Die Alternative zu einem billigen Aggregat ist die Verwendung eines ordnungsgemäß geregelten Wechselstromnetzteils. In modernen Begriffen hat jedes ordnungsgemäß regulierte Netzteil einen reinen Sinuswellenausgang, und jedes Netzteil, das keinen reinen Sinuswellenausgang hat, ist so uralt oder so billig und unangenehm, dass es nicht ordnungsgemäß reguliert wird.

Früher hatten Sie die Erwartung, dass Sie mittelfristig Ihr elektrisches oder elektronisches Gerät zerstören würden, indem Sie es an einen typischen schlecht geregelten Generator hängen. Außerdem halten Ihre Glühbirnen nicht lange. Aber zumindest waren sie billig zu ersetzen.

Übrigens geben diese großen Kohle- oder Atomkraftwerke reine Sinuswellen ab, weil sie dafür sorgfältig gewickelt werden. Wenn sie nicht so vorsichtig wären, würden sie auch verzerrte Wellenformen bekommen. Die verzerrten Wellenformen würden Sie nicht stören, aber die Energieversorgungsunternehmen würden Unterstationen verlieren.

Ich habe auch Leute sagen hören, dass alles andere als eine "reine Sinuswelle" angeblich "Rauschen" oder "unerwünschte Harmonische" oder "Stress" oder nicht spezifizierten "Schaden" verursachen wird. Wie Sie bin ich skeptisch gegenüber den angeblichen Vorteilen reiner Sinuswellen .

Bis auf eine Ausnahme (die Probleme mit der "CR-Dropper" -Technik) funktioniert jedes Gerät, das ich bisher gesehen habe, genauso gut und in einigen Fällen besser mit einem einfachen Rechteckwechselrichter als mit einem reinen Sinuswechselrichter .

Wenn ich die lokale Netzspannung mit einem Oscope betrachte, ist die tatsächliche Wellenform weit von einem perfekten Sinus entfernt. Und so funktionieren diese hypothetischen Geräte, die angeblich nur mit einem nahezu perfekten Sinus funktionieren, nicht, wenn sie an eine echte Wandsteckdose angeschlossen werden, die ich je gesehen habe.