“ คลื่นไซน์บริสุทธิ์” กำลังหมุนด้านการตลาดในด้านใด?

เมื่อเร็ว ๆ นี้ฉันได้สังเกตเห็นแนวโน้มในผู้ผลิตแหล่งจ่ายไฟกำลังชักชวน PSU ของพวกเขา (เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือแบตเตอรี่อินเวอร์เตอร์ ฯลฯ ) ว่ามีเอาต์พุตคลื่นไซน์บริสุทธิ์

ฉันเคยเห็นคนพูดว่าการรับประกันจะถูกยกเลิกหากอุปกรณ์ / บ้านมอเตอร์ ฯลฯ เชื่อมต่อกับสิ่งอื่น ๆ ที่แหล่งพลังงานที่มีคลื่นไซน์บริสุทธิ์

ฉันสงสัยว่าโลกทำอะไรก่อนมีแหล่งพลังงานดังกล่าว

มีวิทยาศาสตร์อยู่เบื้องหลังสิ่งนี้หรือไม่? แน่นอนว่าเครื่องกำเนิดน้ำมันเบนซินมาตรฐานที่มีตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ (AVR) ที่ดีหรือคอยล์เครื่องควบคุมแบบเก่านั้นเพียงพอที่จะทำให้เสถียรภาพของผลผลิตที่จะทำงานกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อนเช่นโทรทัศน์ LCD หรือคอมพิวเตอร์?

ในอดีตอินเวอร์เตอร์ (วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้พลังงาน DC และแปลงเป็น AC เพื่อจำลองสายไฟ) ค่อนข้างแย่ในรูปคลื่นที่พวกเขาผลิต

อินเวอร์เตอร์ยุคแรก ๆ สร้างคลื่นได้ดีกว่าคลื่นสี่เหลี่ยมเล็กน้อย ซึ่งหมายความว่าพวกเขารวมพลังที่สำคัญที่ความถี่ที่อุปกรณ์ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อจัดการ อุปกรณ์ส่วนใหญ่ที่มีจุดประสงค์เพื่อเสียบปลั๊กไฟที่ผนังจะใช้รูปทรงไซน์ของแรงดันไฟฟ้าเพื่อรับ บางคนอาจนับยอดของไซน์เป็นแรงดันไฟฟ้าที่เฉพาะเจาะจงในขณะที่คนอื่น ๆ พึ่งพา RMS สำหรับคลื่นไซน์จุดสูงสุดอยู่ที่RMS คูณด้วย RMS 2เท่าส่วนสแควร์คลื่นสูงสุดและ RMS เท่ากัน สิ่งนี้นำเสนอปัญหาในการตัดสินใจว่าจะสร้างคลื่นแรงดันไฟฟ้าสี่เหลี่ยม หากคุณจับคู่สายไฟใน RMS หลอดไฟเครื่องปิ้งขนมปังและอุปกรณ์ "โง่" อื่น ๆ จะทำงานได้เป็นส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตามอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่คลื่นเต็มรูปแบบแก้ไขเส้นจะเห็นแรงดันไฟฟ้าลดลงอย่างมีนัยสำคัญ หากคุณเพิ่มแรงดันคลื่นสี่เหลี่ยมคุณอาจพิกัดเกินพิกัดและสร้างความเสียหายให้กับอุปกรณ์ที่ใช้ RMS$\sqrt{2}$

เสียงประสานพิเศษในคลื่นสี่เหลี่ยมยังสามารถทำให้เกิดปัญหาด้วยตนเอง หม้อแปลงที่ออกแบบมาสำหรับความถี่ของสายไฟเช่น 60 Hz อาจไม่สอดคล้องกับความถี่ที่สูงขึ้น หรือความถี่เหล่านี้อาจทำให้เกิดกระแสพิเศษและความร้อนโดยไม่ถูกควบคุมสำหรับพลังงานมากขึ้น การเปลี่ยนที่เฉียบแหลมสามารถทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทำงานหนักเกินไปซึ่งคาดว่าจะมีความชันสูงสุดจากแรงดันไฟฟ้า ยกตัวอย่างเช่นตัวเก็บประจุแบบธรรมดาที่ใช้สาย AC ในทางทฤษฎีจะดำเนินการกระแสไม่สิ้นสุดหากแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนไปอย่างรวดเร็วอย่างไม่สิ้นสุด

ขั้นตอนต่อไปในอินเวอร์เตอร์คือ "แก้ไขไซน์" ซึ่งมี "ขั้นตอน" พื้นพิเศษในคลื่นสี่เหลี่ยม ประเด็นตรงนี้คือสิ่งนี้ช่วยลดพลังงานในเสียงประสานที่สัมพันธ์กับคลื่นสี่เหลี่ยมเต็มรูปแบบ อย่างไรก็ตามปัญหาหลายอย่างของคลื่นสี่เหลี่ยมยังคงปรากฏแม้ว่าโดยทั่วไปจะลดลง

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยที่สามารถเปลี่ยนได้อย่างมีประสิทธิภาพหลายครั้งความถี่ของสายไฟสามารถสร้างแรงดันเอาต์พุตที่ใกล้เคียงกับไซน์ซึ่งหมายความว่ามันมีเนื้อหาฮาร์มอนิกน้อย สิ่งนี้จะช่วยขจัดปัญหาคลื่นสี่เหลี่ยมและเอาต์พุตไซน์ที่แก้ไขเนื่องจากสายไฟนั้นเป็นไซน์ตามอุดมคติ ยังคงมีราคาแพงกว่าเล็กน้อยในการผลิตอินเวอร์เตอร์ที่มีเอาต์พุตคลื่นไซน์ แต่ค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมนั้นไม่มากและลดลงเรื่อย ๆ วันนี้อินเวอร์เตอร์เอาต์พุตคลื่นไซน์เป็นเรื่องปกติ

โปรดทราบว่าอินเวอร์เตอร์มีจุดประสงค์เพื่อขับเคลื่อนสายไฟด้านหลังที่เรียกว่าอินเวอร์เตอร์กริดผูกเป็นเอาต์พุตคลื่นไซน์ทั้งหมด เนื่องจากกฎระเบียบจำนวนมากครอบคลุมสิ่งที่คุณได้รับอนุญาตให้ทำกับสายไฟโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อคุณป้อนพลังงานย้อนกลับ

อินเวอร์เตอร์ที่มีเอาต์พุต "คลื่นไซน์ดัดแปลง" สามารถสร้างความกดดันให้กับอุปกรณ์บางชนิดได้

(แผนภาพแสดงรูปคลื่น 50Hz สำหรับ 60Hz รอบจะเป็น 16 ms มากกว่า 20ms$2\over 3$

ฉันไม่คิดว่าคำเตือนจะนำไปใช้กับแหล่งพลังงานที่ไม่ใช่อิเล็กทรอนิกส์เช่นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบธรรมดา (ไม่ใช่อินเวอร์เตอร์)

รูปคลื่นสีฟ้าในแผนภาพด้านบนคือสิ่งที่เรียกว่า (ในตลาด - พูด) "คลื่นไซน์ดัดแปลง" (ตามที่ทำเครื่องหมาย) และเป็นสิ่งที่อินเวอร์เตอร์ราคาถูกที่สุดผลิต มันมีคุณสมบัติที่ต้องการ (หรือจำเป็น) ที่ค่า RMS และค่าสูงสุดเหมือนคลื่นไซน์ดังนั้นอุปกรณ์ที่มีความไวสูงสุดเช่นแหล่งจ่ายไฟแบบสลับสำหรับ CFL จะเห็นแรงดันไฟฟ้าแบบเดียวกันกับว่ามันเป็นไซน์ คลื่นและอุปกรณ์ที่มีความไวต่อ RMS เช่นหลอดไส้หรือเครื่องทำความร้อนจะเห็นแรงดันไฟฟ้าแบบเดียวกับที่มันเป็นคลื่นไซน์

ข้อเสียคือสิ่งต่าง ๆ ที่มีความอ่อนไหวต่ออัตราการเปลี่ยนแปลงของแรงดัน (ตัวเก็บประจุแน่นอนและอื่น ๆ ) จะเห็นค่า dv / dt ที่สูงกว่าคลื่นไซน์ ที่อาจทำให้เกิดความเครียดมากขึ้น

จากประสบการณ์ของฉัน (มีข้อ จำกัด ) มีแนวโน้มที่จะเปิดเผยตัวเองว่าเป็นความต้องการที่จะลดทอนอินเวอร์เตอร์ (ถ้าคุณอาจต้องใช้อินเวอร์เตอร์ที่ได้รับการจัดอันดับสำหรับกำลังไฟที่มากกว่าความต้องการโหลดมากเกินไป โหลด

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเบนซินมักจะสร้างรูปคลื่นไซน์ที่ดีงามมันเป็นเพียงความถี่และแอมพลิจูดที่สามารถปิดได้

สิ่งที่น่าเป็นห่วงมากขึ้นคือคลื่นสี่เหลี่ยมและการออกแบบ UPS แบบก้าวเดิน ปลายด้านหน้าของตัวประกอบกำลังแบบเก่า (และแม้กระทั่งใหม่) บางตัวไม่สามารถติดตามรูปคลื่นได้และจะทำงานไม่ถูกต้อง พวกมันมีเนื้อหาฮาร์มอนิกจำนวนมากที่สามารถทำให้กระแสไหลไม่ได้ถูกออกแบบมาสำหรับการออกแบบดั้งเดิมดังนั้นจึงอาจเป็นปัญหาสำหรับการออกแบบที่ไม่ใช่ PFC

ผู้ผลิตที่มีคุณภาพส่วนใหญ่ทำการทดสอบรูปแบบคลื่นในวันนี้ แต่บางรายก็อาจระบุไซน์เท่านั้น

ดูรูปที่แนบมาของมิเตอร์ WattsUP Pro ES ของฉันเมื่อเชื่อมต่อกับเอาท์พุทของ APC BackUPS Pro 650 ตัวเก่าเป็นเวลาประมาณ 30 วินาที

ฉันเปลี่ยนแบตเตอรีและพยายามหาว่าแบตเตอรีที่รายงานโดยซอฟต์แวร์นั้นสอดคล้องกับสิ่งที่ฉันจะได้รับหรือไม่ โหลดได้ประมาณ 20-25 วัตต์ มิเตอร์อ่านค่า 179 Volts RMS (แรงดันเล็กน้อยคือ 230V ตรงนี้) และฉันก็สงสัยว่าทำไม จากนั้นควันก็ออกมาและฉันก็ถอดปลั๊กทุกอย่างทันที

เครื่องวัดยังคงใช้งานได้และตัวต้านทาน SMD 10 โอห์มยังคงอ่านได้ 10 โอห์ม แต่พลาสติกที่ตัวต้านทานสี่ตัวได้ละลายพร้อมกับรูปิดที่บางส่วน การแก้ไขหนึ่งครั้งของผลิตภัณฑ์)

ฉันทำผิดสองครั้งและเรียนรู้สองสิ่งในกระบวนการ:

1. ฉันจำรุ่น APC ที่มี "Pro" ในชื่อไม่ถูกต้องคือยูนิตที่มีเอาต์พุตคลื่นไซน์จริง เห็นได้ชัดว่าไม่ใช่กรณี (และฉันตรวจสอบนี้โดยการค้นหาคู่มือภายหลัง)
2. เครื่องวัดไม่เป็น RMS จริง อ่านบันทึกนี้โดย APCเกี่ยวกับรายละเอียด ถ้าฉันได้อ่านก่อนหน้านี้ฉันอาจจะตัดการเชื่อมต่อมิเตอร์เมื่อฉันเห็นการอ่านค่า 179V RMS นี่อาจจะไม่ใช่เพราะฉันคาดว่าจะมีการล่มสลาย แต่เพราะฉันจะเข้าใจว่าเครื่องวัดไม่สามารถวัดแรงดันและกระแสไฟฟ้าได้อย่างถูกต้อง (เช่นจะไม่มีประโยชน์อะไรกับสิ่งที่ฉันพยายามทำ)

ฉันเขียนคำตอบนี้เพื่อตอบสนองต่อความคิดเห็นที่ขอตัวอย่างของ "ความล้มเหลวรุนแรง" BTW, ยูนิตยังคงใช้สวิตช์อีเธอร์เน็ต, เครื่องเล่นสื่อและไฟ LED TV ขนาด 32 นิ้ว

ในอดีตและโดยทั่วไปมันเป็นความคิดที่ดีที่จะใช้ genset ราคาถูกสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ราคาแพง นี่เป็นเพราะเครื่องกำเนิดไฟฟ้าราคาถูกมีการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ไม่ดี นอกเหนือจากการจุดประกายนั่นไม่ได้เกี่ยวกับรูปร่างของรูปคลื่น

แรงดันไฟฟ้าสูงสามารถทำลายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีราคาแพงของคุณแรงดันไฟฟ้าต่ำจะทำลายตู้เย็นของคุณและการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าอย่างรวดเร็วสามารถให้ผลลัพธ์แบบสุ่มกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ราคาแพงของคุณ

แต่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยมักจะมีความไวต่อปัญหานี้น้อยกว่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์รุ่นเก่า: หากปลั๊กของคุณสามารถใช้อินพุต AC 70 ถึง 250V ก็จะไม่ถูกรบกวนจากแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นจาก 110 ถึง 135

ทางเลือกในการใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าราคาถูกคือการใช้แหล่งจ่ายไฟ AC ที่มีการควบคุมอย่างเหมาะสม ในแง่ที่ทันสมัย ​​PSU ที่มีการควบคุมอย่างถูกต้องจะมีเอาต์พุตคลื่นไซน์บริสุทธิ์และ PSU ใด ๆ ที่ไม่มีคลื่นไซน์บริสุทธิ์นั้นจะเป็นแบบโบราณหรือราคาถูกและน่ารังเกียจจนไม่สามารถควบคุมได้อย่างถูกต้อง

ในสมัยก่อนคุณเริ่มด้วยความคาดหวังว่าในระยะกลางคุณจะทำลายอุปกรณ์ไฟฟ้าหรืออิเล็กทรอนิกส์ของคุณด้วยการแขวนมันไว้กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีการควบคุมไม่ดีตามปกติ นอกจากนี้หลอดไฟของคุณก็ใช้เวลาไม่นาน แต่อย่างน้อยพวกเขาก็ถูกแทนที่

และโดยวิธีการโรงไฟฟ้าถ่านหินหรือพลังงานนิวเคลียร์ขนาดใหญ่เหล่านั้นส่งคลื่นไซน์บริสุทธิ์เพราะพวกเขาได้รับบาดเจ็บอย่างระมัดระวังที่จะทำเช่นนั้น หากพวกเขาไม่ระวังพวกเขาก็จะได้รูปคลื่นที่บิดเบี้ยวเช่นกัน รูปคลื่นที่บิดเบี้ยวจะไม่รบกวนคุณ แต่ บริษัท แหล่งจ่ายไฟอาจปล่อยสถานีย่อย

ฉันยังเคยได้ยินคนพูดว่าสิ่งอื่นนอกจาก "คลื่นไซน์บริสุทธิ์" ที่ถูกกล่าวหาว่าจะทำให้ "เสียง" หรือ "เสียงประสานที่ไม่พึงประสงค์" หรือ "ความเครียด" หรือ "ความเสียหาย" ที่ไม่ได้ระบุ เช่นเดียวกับคุณผมสงสัยเกี่ยวกับสิทธิประโยชน์ที่ถูกกล่าวหาจากคลื่นไซน์บริสุทธิ์

มีข้อยกเว้นเพียงข้อเดียวเท่านั้น ( ปัญหาเกี่ยวกับเทคนิค"CR dropper" ) อุปกรณ์ทุกชิ้นที่ฉันเห็นมาจะทำงานได้ดีและในบางกรณีจะดีกว่าด้วยอินเวอร์เตอร์แบบคลื่นสี่เหลี่ยมที่เรียบง่ายกว่าด้วยอินเวอร์เตอร์คลื่นไซน์บริสุทธิ์ .

เมื่อฉันดูพลังไฟท้องถิ่นด้วยสโคปรูปคลื่นที่เกิดขึ้นจริงนั้นค่อนข้างห่างไกลจากไซน์ที่สมบูรณ์แบบ และอุปกรณ์สมมุติเหล่านี้ที่ถูกกล่าวหาว่าจะไม่ทำงานกับสิ่งอื่นนอกจากไซน์ใกล้ที่สมบูรณ์แบบจะไม่ทำงานเมื่อเสียบเข้ากับเต้ารับติดผนังใด ๆ ที่ฉันเคยเห็นมา