Действующее значение синусоидального переменного напряжения – тока.
Действующее значение синусоидального
переменного напряжения – тока.
data-ad-client=”ca-pub-5076466341839286″
data-ad-slot=”1404500382″>
♦Переменный электрический ток в нашей бытовой электросети представляет собой синусоиду, как на рисунке 1.
Напряжение меняет свою величину от 0 до + Umax и от 0 до — Umax . Полный цикл этих изменений называется периодом.
Период измеряется в секундах и обозначается буквой Т.
Количество периодов переменного тока за 1 секунду, есть частота f.
Частота переменного тока f измеряется в герцах .
f = 1 / T.
Например.
Частота в нашей электрической сети 50 Гц. Период этих колебаний будет равен:
T = 1 / f = 1 / 50 = 0,02 сек.
Наибольшее значение изменяющегося переменного напряжения – тока называется амплитудным значением или амплитудой.
Umax = Ua и Imax = Ia
За один период напряжение принимает эти значения два раза: + Ua и — Ua .
♦ Если подключить в цепь переменного напряжения какую-нибудь активную нагрузку, например паяльник, в цепи потечет переменный электрический ток, так же принимающий значения +Ia и — Ia, и повторяющий форму синусоиды.
На нагрузке выделяется электрическая мощность в виде тепла. Неважно какой ток течет в цепи — переменный или постоянный. Выделение тепла не зависит от направления тока в цепи.
Выделенное тепло будет равно той энергии, которую затрачивает электрический ток при прохождении по сопротивлению нагрузки.
Введено понятие действующего значения переменного напряжения Uд и тока Iд.
Действующее значение переменного тока — это такое значение величины постоянного тока, который проходя по сопротивлению нагрузки за тот же промежуток времени, выделит такое же количество тепла, что и переменный ток.
♦ Переменный ток оказывает такое же тепловое действие, как и постоянный ток, если амплитуда синусоидального переменного тока превышает величину постоянного тока в 1,41 раз.
Следовательно действующее (или эффективное) значение переменного тока будет равно:
Iд = Ia / 1,41 = 0,707 Ia. – действующее значение переменного тока
Uд = Ua / 1,41 = 0,707 Ua — действующее значение переменного напряжения
На все эти теоретические размышления можно посмотреть иначе!
♦Имеем синусоиду переменного напряжения длительностью в 1 период как на рисунке 1.
После выпрямительных диодов оно принимает вид как на рисунке 2.
Нижняя половинка синусоиды перевернута вверх, чтобы удобнее было представить процесс преобразования.
♦На рисунке приняты обозначения:
Um = Ua = 1 — амплитудное значение величины переменного напряжения. Значение
Из формулы приведенной выше Uд = 1 / 1,41 = 0,707 — действующее напряжение равно 0,707 от амплитудного значения Ua = 1.
Заштрихованная часть синусоиды обозначает затраченную на нагревание паяльника электрическую энергию. В промежутках между половинками синусоид ток по цепи не протекает, а следовательно и не выделяется электрическая мощность.
♦Проведем линию, обозначающую Uд = 0,707.
Она отсекает верхнюю часть половинок синусоид.
Если эти отсеченные вершинки синусоиды уложить в провалы между полупериодами, получится полностью заполненная площадь соответствующая значениям постоянного напряжения U и тока I.
Получается, что мощность синусоидального переменного тока с амплитудными значениями Ua и Ia равна мощности действующего значения Uд и Iд переменного тока и равна мощности постоянного тока со значениями U и I.
Одна и та же электрическая мощность, выраженная в трех видах.
P = Ua х Ia = Uд х Iд = U х I
♦ Электрические приборы для измерения переменного напряжения и тока отградуированы на отображение действующих значений Uд и Iд.
В нашей бытовой электросети действующее, эффективное, напряжение переменного тока Uд равно 220 вольт.
Максимальное, амплитудное значение напряжения в сети равно:
Um = Ua = Uд х 1,41 = 220 х 1,41 = 310,2 вольт.
Процесс поэтапного преобразования переменного напряжения в пульсирующее напряжение, а затем в постоянное напряжение, наблюдается в схемах выпрямителей.
data-ad-client=”ca-pub-5076466341839286″
data-ad-slot=”1404500382″>
Инверторы с чистым и модифицированным синусом для сети 220В и их работа с различными электроприборами
Содержание:1. Вступление. Описание рассматриваемых типов инверторов: трансформаторный, с вч преобразованием, с синусоидальной формой напряжения.
3. Виды электроприборов с индуктивным характером нагрузки и особенности работы различных типов инверторов с данным видом нагрузки.
4. Виды электроприборов с емкостным характером нагрузки и особенности работы различных типов инверторов с данным видом нагрузки.
5. Виды электроприборов с выпрямителем на входе и особенности работы различных типов инверторов с данным видом нагрузки.
6. Сводная таблица отличий в работе различных типов инверторов с различными типами нагрузок. Заключение.
1. Вступление. Описание рассматриваемых типов инверторов: трансформаторный, модифицированный синус, чистый синус.
Инвертор- прибор преобразующий постоянное напряжение в переменное. Потребность в инверторах существует для решения задачи питания устройств для бытовой сети 220В 50Гц от источников постоянного напряжения, например аккумуляторов. С развитием электроники эта задача решалась все более сложными методами, дающими более качественные параметры выходной электроэнергии. Однако на практике применяются как современные, так и более архаичные приборы, поэтому рассмотрим основные типы инверторов в историческом порядке.
Рис. №1. Блок-схема трансформаторного инвертора.
Источник энергии постоянного тока, в самом распространенном случае аккумулятор 12В, подключается к трансформатору через трехпозиционный коммутатор. Коммутатор представляет собой набор электронных ключей, обеспечивающий 3 состояния: к первичной обмотке трансформатора подключен источник питания положительной полярностью, к первичной обмотке трансформатора подключен источник питания отрицательной полярностью и состояние когда первичная обмотка закорочена. Последовательно переключая эти состояния, на первичной обмотке формируется переменное напряжение частотой 50Гц и амплитудой 12В. На вторичной обмотке трансформатора при этом формируется напряжение с той же частотой и формой, однако эффективное напряжение составляет 220В. Графики напряжения на трансформаторе приведены на рис. №2. Выходное напряжение снимается с вторичной обмотки, поэтому имеет такие же параметры.
Рис. №2. Графики напряжения на трансформаторе
Данная форма напряжения называется «модифицированная синусоида» и широко применяется в инверторах для сети 50Гц, поэтому параметры, описывающие ее, рассмотрены более подробно. Вообще параметры, задающие форму модифицированной синусоиды, это амплитуда выходного напряжения и коэффициент заполнения, показывающий отношение длительности импульса к периоду сигнала. Эти параметры задаются при конструировании инверторов. Из соображений того, что инвертор должен заменять сеть 220В 50Гц, обычно выбирается амплитудное значение напряжения модифицированной синусоиды такое же, как и в сети, то есть 311В. При этом, чтобы обеспечить эффективное напряжение 220в, такое же как и в сети, коэффициент заполнения получается 0.5. Однако в инверторе этого типа амплитуда выходного напряжения получается зависящей прямо пропорционально от напряжения источника. Если в качестве источника энергии используется аккумулятор, а это самый распространенный случай, то его напряжение при разряде понижается, и амплитуда модифицированной синусоиды на выходе преобразователя также понижается, соответственно понижается и эффективное значение напряжение на выходе преобразователя. Для того чтобы улучшить качество энергии на выходе преобразователя в этих условиях часто применяют схемы управления, которые изменяют коэффициент заполнения выходного напряжения таким образом, чтобы поддерживать эффективное напряжение неизменным. Например, инвертор, рассчитанный на напряжение источника 12В, работает от разряженного аккумулятора с напряжением 10В. При этом амплитудное напряжение на выходе снижается пропорционально до 259В. Схема управления изменяет коэффициент заполнения выходного напряжения до 0.72, при этом эффективное напряжение остается равным 220В. Однако форма напряжения и его амплитуда меняется, что может быть недопустимо для некоторых нагрузок, что будет показано далее.
Рис. №3. Блок-схема инвертора с вч преобразованием.
Источник энергии постоянного тока подключается на вход высокочастотного преобразователя постоянного напряжения (dcdc преобразователь). Данный блок преобразует входное напряжение в напряжение, соответствующее амплитуде сетевого напряжения, 311В. Это преобразование происходит с помощью трансформатора, работающего на повышенной (десятки и сотни килогерц) частоте, поэтому габариты и материалоемкость инвертора значительно уменьшились. Выходное напряжение преобразователя подается на коммутатор, аналогичный коммутатору в инверторе трансформаторного типа. График выходного напряжения коммутатора имеет такой же вид, как и напряжение на выходе коммутатора в трансформаторном инверторе, однако амплитуда напряжения достигает 311В. Выход коммутатора является выходом инвертора, и график выходного напряжения соответствует напряжению на вторичной обмотке трансформатора в трансформаторном инверторе (рис.2). Соображения насчет формы выходного напряжения, изложенные выше, справедливы и для данного типа инвертора. Изменение же формы выходного напряжения в зависимости от величины входного напряжения может происходить либо нет, это зависит от топологии dcdc преобразователя. Если преобразователь стабилизированный, то при изменении входного напряжения выходное напряжение преобразователя не изменяется. При этом также форма и амплитуда выходного напряжения инвертора не изменяется. Однако существуют и более простые разновидности dcdc преобразователей, которые не являются стабилизированными, и выходное напряжение которых пропорционально входному. Для инверторов, собранных на основе таких преобразователей, справедливы заключения насчет изменения выходного напряжения для трансформаторных инверторов.
Рис. №4. Блок-схема инвертора с синусоидальным выходным напряжением.
Источник энергии постоянного тока подключается на вход высокочастотного преобразователя постоянного напряжения, как и в инверторе с вч преобразованием, рассмотренном ранее. Выходное напряжение инвертора может быть различным в зависимости от конструкции, однако оно должно быть выше амплитудного напряжения сети, то есть выше 311В. Выходное напряжение преобразователя поступает на вч инвертор (dc/ac), представляющий собой управляемый понижающий импульсный преобразователь. Данный преобразователь может устанавливать на своем выходе напряжение по сигналу от схемы управления в диапазоне от нуля до напряжения питания, то есть до напряжения больше 311В. Вч инвертор обычно содержит два таких канала по мостовой схеме, таким образом, напряжение между их выходами может достигать от -311В до +311В, как и в сети 220В. Графики выходного напряжения по обоим выходным проводам и результирующее выходное напряжение инвертора представлены на рис. №5. Из графиков следует, что схема управления подает особый сигнал на каждый канал вч преобразователя, изменяющийся во времени таким образом, что выходное напряжение каждого канала вч преобразователя изменяется по синусоидальному закону с частотой 50Гц, и смещено по фазе на 180? между каналами. Напряжение же между выходами представляет собой синусоиду без постоянной составляющей амплитудой 311В. Изменение формы выходного напряжения в зависимости от величины входного напряжения не происходит вследствие того что либо dc/dc преобразователь либо вч инвертор исполняются стабилизированными, то есть выходное напряжение не зависит от входного.
Рис. №5. Графики напряжения на выходах инвертора.
2. Виды электроприборов с активным характером нагрузки и особенности работы различных типов инверторов с данным видом нагрузки.
Электрические приборы с активным характером сопротивления распространены повсеместно. К ним относятся различные виды нагревательных приборов, а также осветительные приборы на основе ламп накаливания. Также распространены комбинированные нагрузки, в которых кроме основного потребителя с активным характером сопротивления присутствуют другие потребители с различным характером сопротивления, однако мощность этих потребителей значительно ниже. Например, нагревательный элемент со схемой контроля температуры. Такие нагрузки также можно считать приближенными к активными, степень приближения определяется отношением мощностей основной активной нагрузки и дополнительной не активной. Вообще активная нагрузка является наиболее простым видом нагрузки для инвертора, потому что выходной ток инвертора в любой момент времени, то есть при любом мгновенном значении выходного напряжения, ограничен и определяется законом Ома. Поэтому допустима любая форма выходного напряжения инвертора, например модифицированная синусоида. Также весь выходной ток инвертора идет на создание выходной активной мощности, поэтому эффективность работы (величина коэффициента полезного действия) инверторов любого типа будет максимальна при данном типе нагрузки.
Для корректной работы активных нагрузок важно лишь среднеквадратичное значение напряжения, а все рассмотренные ранее типы инверторов способны выдавать такое же среднеквадратичное напряжение, как и сеть 220В. Однако потенциально важным моментом для работы с активной нагрузкой является способность инвертора выдавать постоянное среднеквадратичное напряжение при изменяющемся напряжении питания. Все рассмотренные ранее типы инверторов имеют такую возможность при соответствующих функциях системы управления, однако каждая конкретная модель инвертора может иметь или нет подобную функцию.
Также нагрузки с активным характером сопротивления могут быть линейными или нелинейными, то есть сопротивление нагрузки может быть постоянным или меняющимся во времени. Типичным примером нелинейной нагрузки является лампа накаливания, причем отличие в сопротивлении в горячем и холодном состоянии может достигать 10 раз. При работе инвертора с таким типом нагрузки может возникать кратковременное, но значительное увеличение тока нагрузки. В этом случае возможна потеря работоспособности инвертора из-за срабатывания защиты по максимальному выходному току. Однако работа схемы защиты не зависит от типа преобразователя, поэтому различия между работой различных моделей инверторов будут происходить из-за различия в системах защиты, а не из-за принципиального различия в типах инверторов.
Различие между типами инверторов с различной формой выходного напряжения можно оценить с помощью частотного анализа по гармоническому составу выходного напряжения. Инверторы с синусоидальной формой выходного напряжения содержат в спектре выходного напряжения только основную гармонику 50Гц. Инверторы же с выходным напряжением в виде модифицированной синусоиды содержат в спектре выходного напряжения также высшие нечетные гармоники значительной амплитуды. Так как форма выходного тока при активной нагрузке повторяет форму напряжения, то подобные заключения будут справедливы и про спектр выходного тока. Практически оценить различия в форме выходного тока можно по производимому им акустическому эффекту. Акустический эффект может иметь различную физическую природу, например сила Ампера, вынуждающая колебаться проводники с током, или магнитострикционный эффект в материалах, находящимся в магнитном поле, возбуждаемом током. Акустический эффект может возникать во всех участках последовательной выходной цепи, например в потребителе или соединительных проводах, или в самом инверторе. Человек способен на слух различать гармонический состав производимого акустического эффекта. Так, звук от инвертора с синусоидальной формой выходного напряжения ощущается как однотонный гудящий (низкочастотный) шум. А звук от инвертора с формой выходного напряжения в виде модифицированной синусоиды более тембрально окрашен, с выраженными обертонами, более походящий на стук.
3. Виды электроприборов с индуктивным характером нагрузки и особенности работы различных типов инверторов с данным видом нагрузки.
Электрические приборы с индуктивным характером сопротивления часто встречаются в технике и в быту. К этим приборам относятся электровибрационные приборы, например бритвы и насосы, осветительные приборы с индуктивными балластами, электромеханические реле, электрические двигатели.
Реальная индуктивная нагрузка представляет собой частично чистую индуктивность и частично активную нагрузку. Для описания индуктивной нагрузки возможно использовать последовательную модель, в которой нагрузка представляется в виде последовательно соединенных индуктивности и сопротивления. Для описания соотношения влияния этих элементов на выходной ток преобразователя используют параметр «коэффициент мощности (КМ)», который определяет отношение активной мощности к полной мощности. При индуктивной нагрузке КМ<1. Таким образом, полная мощность, потребляемая нагрузкой с индуктивным характером сопротивления, будет больше, чем активная мощность, обычно указываемая на электроприборе в качестве номинальной. Поэтому индуктивная нагрузка представляет собой более сложный вид нагрузки для инвертора, потому что выходной ток инвертора идет как на создание выходной активной мощности, так и на запасание энергии в индуктивности (реактивная мощность). Потери энергии в инверторе при работе на нагрузку с индуктивным характером сопротивления будут больше чем при работе на нагрузку с активным характером сопротивления такой же номинальной (активной) мощности. Это очень важное свойство, поскольку часто при эксплуатации инверторов именно уровень потерь энергии, то есть тепловая мощность, нагревающая инвертор, является определяющей для обеспечения работоспособности. Однако для разных типов инверторов степень увеличения потерь при индуктивной нагрузке разная. Это связано с тем, что при различных топологиях построения инверторов путь выходного тока, нагревающего преобразователь, может быть различен и захватывать разное количество составных блоков преобразователя. Рассмотренные типы инверторов относительно данного вопроса разделяются на два вида: однокаскадные и двухкаскадные. Однокаскадным инвертором является трансформаторный инвертор. Выходной ток инвертора проходит через весь инвертор: через выходной трансформатор, в трансформированном виде через ключи инвертора и через источник входного напряжения. При этом нагреваются все вышеназванные компоненты цепи и потери велики. Отличием двухкаскадных инверторов является наличие внутреннего звена постоянного тока. Инвертор с вч преобразованием, с формой выходного напряжения как модифицированной синусоидой так и с чистым синусом, является двухкаскадным инвертором. Он содержит емкостной накопитель энергии на выходе dcdc преобразователя, через который протекает часть реактивного выходного тока. Поэтому через входную часть преобразователя, то есть через dcdc преобразователь и источник входного напряжения, протекает значительно меньшая величина переменного тока, и соответственно эти блоки инвертора меньше нагреваются. Поэтому двухкаскадные типы инверторов могут иметь КПД выше, чем однокаскадные для данного типа нагрузок.
При работе потребителей с индуктивным характером нагрузки от различных типов преобразователей проявляется различие эффективного тока нагрузки. Данный эффект существует потому что для индуктивной нагрузки кроме эффективного напряжения важно еще и среднее значение напряжения за период. Этот вывод следует из закона электромагнитной индукции, согласно которому размах амплитуды переменного тока на индуктивности пропорционален приложенным вольт – секундам (В*С). А среднее напряжение для синусоиды с эффективным напряжением 220В и для модифицированной синусоиды с пиковым напряжением 311В и эффективным напряжением 220В весьма различно и составляет 198В и 156В соответственно. Для определения численного значения различия эффективного тока и активной мощности нагрузки произведено моделирование в среде micro-cap, результаты которого представлены на рис.№6. В качестве нагрузки при моделировании использовалась RL цепочка с КМ=0.7, т.е. ее активное сопротивление и модуль индуктивного сопротивления равны и составляют по 100Ом (величина индуктивности 318мГ).
Ток в нагрузке. Красный график при источнике напряжения в виде чистой синусоиды, синий – при источнике напряжения в виде модифицированной синусоиды
Активная энергия, выделяющаяся в нагрузке. Красный график при источнике напряжения в виде чистой синусоиды, синий – при источнике напряжения в виде модифицированной синусоиды
Рис. №6. Графики тока и потребления активной энергии при индуктивной нагрузке.
Из графиков следует, что активная энергия более эффективно потребляется при синусоидальном источнике напряжения, причем разница составляет 16%. Такая же разница будет и в активной мощности. То есть, если подключить нагрузку, предназначенную для работы от сети 220В к инвертору с формой выходного напряжения в виде модифицированной синусоиды, то потребляемая активная мощность снизится на 16% . Эффективный ток при этом снизится на 9% . Для функционирования нагрузок данное понижение активной мощности будет иметь негативные последствия: электровибрационные приборы понизят механическую мощность, осветительные приборы будут светить тусклее.
4. Виды электроприборов с емкостным характером нагрузки и особенности работы различных типов инверторов с данным видом нагрузки.
Электрические приборы с емкостным характером сопротивления редко применяются как законченный блок, однако часто встречаются как часть других электроприборов, например емкостные компенсаторы реактивной мощности или фазосдвигающие емкостные цепи для электродвигателей. Так как остальные виды нагрузок рассматриваются в других разделах, имеет смысл рассмотреть отдельно работу инверторов различных типов на реальную емкость. Модель реальной емкости учитывает потери энергии в сопротивлении выводов применяемых конденсаторов и представляет собой последовательно включенные идеальный конденсатор и эмулирующий сопротивление выводов резистор.
Сначала рассмотрим работу инвертора с формой выходного напряжения в виде чистой синусоиды на реальную емкость. Процессы, протекающие в этой цепи аналогичны процессам при работе такой же нагрузки от сети 220В. Как известно, конденсатор в цепи переменного тока представляет собой реактивную нагрузку, то есть полная мощность нагрузки большей частью состоит из циркулирующей от нагрузки к сети и обратно реактивной мощности и лишь небольшая часть полной мощности представляет собой активную мощность потерь. При этом полезный эффект нагрузки создает именно реактивная мощность, а активная мощность представляет собой паразитный эффект, нагревающий как саму нагрузку так и инвертор. Величина активной мощности, выделяющейся в инверторе, пропорциональна выходному сопротивлению инвертора.
Теперь же рассмотрим работу на такую же нагрузку инвертора с формой выходного напряжения в виде модифицированной синусоиды. Для получения наглядных результатов использовалось моделирование в среде micro-cap. Модель инвертора с формой выходного напряжения в виде модифицированной синусоиды представляет собой источник напряжения с формой модифицированной синусоиды и последовательно включенного сопротивления потерь Rг. Для сравнения использовалось моделирование схемы с той же самой нагрузкой, но работающей от источника переменного напряжения 220В 50Гц с таким же выходным сопротивлением. Схемы для моделирования представлены на рис. №7. Номиналы элементов типичны для обычных применений и составляют: Сн=10мкФ, Rн=Rг=1Ом.
Рис. №7. Схемы для моделирования в среде micro-cap
Результаты моделирования представлены на рис. №8. Из графиков тока нагрузки видно, что форма и амплитуда токов весьма различны. Ток нагрузки с синусоидальным источником напряжения имеет также синусоидальную форму и амплитуду 977мА, а ток нагрузки с источником напряжения в виде модифицированной синусоиды имеет вид экспоненциальных импульсов с амплитудой 152А и весьма короткой (десятки микросекунд) длительностью. Такие различия обусловлены тем, что в случае с источником напряжения в виде модифицированной синусоиды конденсатор заряжается от импульсного источника напряжения с высокой скоростью изменения напряжения, для которого конденсатор имеет низкое сопротивление. Поэтому напряжения на сопротивлениях потерь Rг и Rн в импульсе заряда велики и соответственно велики потери. Исходя из графика выделения энергии на сопротивлении потерь, общая мощность потерь составляет для синусоидального источника напряжения 0.95Вт, а для источника напряжения в виде модифицированной синусоиды 98Вт, то есть отличается в сто раз.
Ток в нагрузке. Красный график при источнике напряжения в виде чистой синусоиды, синий – при источнике напряжения в виде модифицированной синусоиды
Энергия, выделяющаяся в сопротивлении потерь. Красный график при источнике напряжения в виде чистой синусоиды, синий – при источнике напряжения в виде модифицированной синусоиды
Рис. №8. Графики тока и энергии потерь для различных видов источников напряжения.
Можно показать, что мощность потерь при источнике напряжения в виде модифицированной синусоиды не зависит от сопротивления потерь, а только от величины конденсатора. Однако распределение потерь между инвертором и конденсатором пропорционально их внутренним сопротивлениям. Но в любом случае, такой высокий уровень пиковых токов и мощности потерь нежелателен как для инвертора, так и для нагрузки. Немногие типы конденсаторов для сети 220В способны работать с внутренними потерями в 100 раз большими, чем номинальные.
Также высокий уровень токов при источнике напряжения в виде модифицированной синусоиды создает повышенный акустический эффект при работе инвертора. Спектральный состав выходного тока инвертора с формой выходного напряжения в виде модифицированной синусоиды при работе на емкость весьма широкополосен, а амплитуда тока весьма велика, поэтому звуковой эффект производимый этим током весьма громкий и неприятный на слух.
5. Виды электроприборов с выпрямителем на входе и особенности работы различных типов инверторов с данным видом нагрузки.
Электрические приборы с выпрямителем на входе повсеместно встречаются в технике и в быту. К этим приборам относится бытовая электроника с трансформаторным или импульсным блоком питания. Эквивалентная схема подключения такой нагрузки представлена на рис №9. Источник питающего напряжения, в данном случае инвертор, представлен в виде генератора напряжения Vг с сопротивлением потерь Rг. Сам электрический прибор питается выпрямленным напряжением и представлен сопротивлением Rн. Блок питания электроприбора состоит из мостового выпрямителя и фильтрующего конденсатора Сн. Неидеальность конденсатора моделируется последовательным сопротивлением Rк. Сопротивление выпрямителя, входных проводников и трансформатора питания (в случае трансформаторного блока питания) моделируется последовательным сопротивлением Rп.
Рис. №9. Эквивалентная схема подключения электроприбора с выпрямителем на входе.
Работа такой нагрузки сильно отличается при использовании инверторов с различными видами выходного напряжения. Причина этого такая же, как и для емкостной нагрузки и заключается в том, что фильтрующий конденсатор Сн заряжается от входного источника напряжения. Если скорость изменения напряжения велика, как при работе от источника с формой напряжения в виде модифицированной синусоиды, то потери в элементах цепи увеличиваются многократно. Можно аналитически показать, что при работе от источника с формой напряжения в виде модифицированной синусоиды общие потери энергии будут зависеть лишь от амплитуды переменной составляющей напряжения на конденсаторе Сн и величины емкости этого конденсатора, и не зависеть от величины сопротивлений Rг, Rп и Rк. От величины этих сопротивлений будет зависеть только распределение потерь среди элементов схемы.
Для получения наглядных результатов снова использовалось моделирование в среде micro-cap. Для сравнения использовалось моделирование схемы с одной и той же нагрузкой, но работающей от инвертора с синусоидальной формой напряжения 220В 50Гц и от инвертора с формой напряжения в виде модифицированной синусоиды. Номиналы элементов схемы для моделирования составляют: Rн=500Ом, Сн=47мкФ, Rг=Rп=Rк=1Ом. Такие номиналы типичны для блока питания бытовой электроники мощностью 150Вт, например телевизора. Результаты моделирования представлены на рис. №10. Из графиков выходного тока инвертора видно, что форма и амплитуда токов весьма различны для инверторов с различными видами выходного напряжения. Ток инвертора с синусоидальным источником напряжения имеет плавную форму и амплитуду 3.1А, а ток нагрузки с источником напряжения в виде модифицированной синусоиды имеет вид экспоненциальных импульсов с амплитудой 20.2А и весьма короткой (сотни микросекунд) длительностью. Исходя из графика выделения энергии на сопротивлении потерь, общая мощность потерь составляет для синусоидального источника напряжения 3.5Вт, а для источника напряжения в виде модифицированной синусоиды 9.4Вт. Таким образом, общая мощность потерь при работе нагрузки от инвертора с формой напряжения в виде модифицированной синусоиды почти в 3 раза больше чем при работе той же нагрузки от инвертора с синусоидальной формой напряжения. Так как сопротивления потерь включены последовательно, распределение мощности потерь на каждом конкретном элементе будет тоже сохраняться, поэтому например сам инвертор будет выделять мощности в 3 раза больше, конденсатор и трансформатор блока питания также будут греться в 3 раза больше. Элементы бытовых приборов могут не иметь трехкратного запаса по выходной мощности и выйти из строя в результате питания от инверторов с формой напряжения в виде модифицированной синусоиды.
График тока в нагрузке. Зеленый график при источнике напряжения в виде чистой синусоиды, красный – при источнике напряжения в виде модифицированной синусоиды
Энергия, выделяющаяся в сопротивлении потерь. Зеленый график при источнике напряжения в виде чистой синусоиды, красный – при источнике напряжения в виде модифицированной синусоиды
Рис. №10. Графики выходного тока инвертора и энергии потерь для различных видов инверторов.
Как и для емкостной нагрузки, для нагрузки с выпрямителем на входе, высокий уровень токов при источнике напряжения в виде модифицированной синусоиды создает повышенный акустический эффект при работе инвертора. Спектральный состав выходного тока инвертора с формой выходного напряжения в виде модифицированной синусоиды при работе на нагрузку с выпрямителем на входе весьма широкополосен, а амплитуда тока весьма велика, поэтому звуковой эффект производимый этим током весьма громкий и неприятный на слух. При этом производить звуковой эффект может любой элемент схемы, через который протекает выходной ток инвертора, этот элемент может находиться в инверторе или в подключаемом электроприборе, или в соединительных проводах.
6. Сводная таблица отличий в работе различных типов инверторов с разными видами нагрузок. Заключение.
Для того чтобы систематизировать выявленные в предыдущих частях статьи отличия в работе различных типов инверторов с разными видами нагрузок была составлена табл. №1. Для сравнения акустического эффекта, тепловых потерь в нагрузке и эффективной мощности для одинаковых нагрузок в качестве отсчета была выбрана сеть переменного напряжения 220В 50Гц. Для сравнения потерь в инверторе разных типов, но с одинаковым выходным сопротивлением, в качестве отсчета был выбран инвертор с синусоидальной формой выходного напряжения.
Табл. №1. Сводная таблица отличий в работе различных типов инверторов с разными видами нагрузок.
| . | . | Виды инверторов | ||
|---|---|---|---|---|
| Виды нагрузок | Параметры | Трансформаторный | ВЧ модиф. синус | Вч чистый синус |
| Активная | Эффективная мощность | Как при работе от сети 220В | Как при работе от сети 220В | Как при работе от сети 220В |
| . | Акустический эффект | Больше, чем при работе от сети 220В | Больше, чем при работе от сети 220В | Как при работе от сети 220В |
| Индуктивная | Эффективная мощность | Меньше чем в сети 220В | Меньше чем в сети 220В | Как при работе от сети 220В |
| Емкостная | Потери в нагрузке | Больше, чем при работе от сети 220В | Больше, чем при работе от сети 220В | Как при работе от сети 220В |
| . | Потери в инверторе | Больше, чем с инвертором с синусоидальной формой напряжения | Больше, чем с инвертором с синусоидальной формой напряжения | . |
| . | Акустический эффект | Больше, чем при работе от сети 220В | Больше, чем при работе от сети 220В | Как при работе от сети 220В |
| С выпрямителем | Потери в нагрузке | Больше, чем при работе от сети 220В | Больше, чем при работе от сети 220В | Как при работе от сети 220В |
| . | Потери в инверторе | Больше, чем с инвертором с синусоидальной формой напряжения | Больше, чем с инвертором с синусоидальной формой напряжения | . |
| . | Акустический эффект | Больше, чем при работе от сети 220В | Больше, чем при работе от сети 220В | Как при работе от сети 220В |
Как следует из таблицы, применять для питания всевозможных типов нагрузки, не опасаясь негативных эффектов возможно только инверторы с выходным напряжением в виде чистой синусоиды. Инверторы с выходным напряжением в виде модифицированной синусоиды, возможно применять без опасений для питания активных нагрузок при невысоких требованиях к акустическому эффекту.
Почему синусоида?
Почему синусоида?
На сегодняшний день, рынок источников бесперебойного питания (ИБП) активно развивается и предлагает потенциальному покупателю множество вариантов. Сотни моделей и модификаций представлены десятками производителей. ИБП различаются не только временем работы без подзарядки и номинальной мощностью, но и дополнительными функциями. Таковыми могут быть режим стабилизации напряжения сети, защита телефонной линии, взаимодействие с компьютером и т.д.
При выборе ИБП, многие пользователи поначалу не совсем понимают важность таких параметров как алгоритм работы и мощность зарядного устройства или совместимость ИБП с бензоэлектростанциями. Но и это не главное! Существует параметр, зачастую сокращающий список кандидатов на пост домашнего бесперебойника в несколько раз. Параметр этот – форма выходного напряжения инвертора ИБП.
По форме выходного напряжения ИБП, чаще всего, делятся на два типа:
– модифицированная синусоида («квазисинусоида»)
– синусоида («правильная» синусоида, «чистая» синусоида)
Рассмотрим их подробнее.
Так называемая, модифицированная синусоида – не что иное, как ступенчатая разнополярная кривая напряжения (рис.1) и график y=sinx она напоминает весьма отдалённо. Для достижения такого режима работы инвертора не требуется сложная схемотехника и дорогостоящие комплектующие. Львиная доля ИБП на рынке – именно с такими инверторами. Они, по большей части, предназначены для работы с персональными компьютерами, импульсные блоки питания которых весьма неприхотливы. Если же подать ток с такого ИБП на двигатель циркуляционного насоса или холодильника – результат будет печальным. Для начала, мы можем наблюдать потерю мощности, а после – перегрев и разрушение обмоток! Происходит это из-за больших потерь в приборах, работа которых основана на электромагнитных процессах. Они не рассчитаны на такую форму напряжения. Не любят модифицированную синусоиду и низкочастотные трансформаторы звуковой техники, блоков управления систем отопления, кондиционеров и т.д. Применять ИБП с квазисинусоидой для питания домашней или производственной аппаратуры нужно с большой осторожностью!
«Чистая синусоида» – форма напряжения, не отличающаяся от той, которая присутствует в городской электросети. Хотя, и тут можно сделать поправку. Бывает, что синусоида (рис.3) высококачественного ИБП больше похожа на математический график (близка к идеалу), чем синусоида в сети переменного тока (рис.2). Всё дело в несовершенстве линий электропередач и большом количестве потребителей реактивного характера. Как следствие – искажения. При использовании ИБП с «чистой синусоидой» практически отсутствуют ограничения в выборе потребителей. Единственное ограничение – максимальная мощность, которую может отдать инвертор ИБП. С синусным инвертором всё работает в штатном режиме и без лишних потерь. Такие ИБП устроены сложнее квазисинусных и требуют более тщательного подбора комплектующих, зачастую, недешёвых. Поэтому, выбор качественных синусных ИБП на рынке ограничен.
Торговая марка Phantom Energy Solutions® предлагает только качественные Источники Бесперебойного Питания, обеспечивающие надёжную работу оборудования. Несмотря на такие достижения как синусоидальная форма выходного напряжения, уникальное соотношение массогабаритных характеристик и мощности, богатый функционал и проверенная годами надёжность, разработчики продолжают совершенствовать существующие модели ИБП и разрабатывают новые.
Выбор, как всегда, за Вами!
Рисунок1 Осциллограмма выходного напряжения ИБП «квазисинусного» типа.
Рисунок2 Осциллограмма напряжения городской сети переменного тока.
Рисунок3 Осцилограмма выходного напряжения ИБП UPS-0512.
Может ли выпрямленная синусоида по-прежнему индуцировать напряжение?
Короткий ответ:
- Униполярный ток: допустимый.
- Напряжение с компонентом постоянного тока: плохое (трансформатор насыщается, и он не будет работать так же хорошо).
Длинный ответ:
Рассмотрим модель реального трансформатора. Р>
Whathappensifthecurrentsuppliedtotheprimarycoiltakesthewaveformofarectifiedsine,likeasshownbelow?
Применениеоднополярноготокадопустимодлятрансформатораиобычновстречаетсянанекоторыхтрансформаторныхпреобразователяхпостоянноготока.Выдолжныприложитьнапряжение,котороебудетпроизводитьэтотток.Р>
Есливторичнаяобмоткаоткрыта,топетлязамыкаетсятольконамагничивающейиндуктивностью\$X_M\$и\$R_C\$.Предполагая\$R_C\$оченьвысоким,предполагая0\$R_P\$и\$X_p\$,тогда,поскольку\$V_M=L\frac{dI_M}{dt}\$,напряжениенапервичнойобмоткедолжнобытьпрерывистыйкосинус,созначением0dc(напряжение,токивремявпроизвольныхединицах):
Кстати, в приведенном выше расчете мы предполагали, что пропускная способность не ограничена. Реальный трансформатор будет иметь ограниченную полосу пропускания, и вы не сможете достичь этого сигнала.
Вместо этого, применение напряжения с ненулевым компонентом постоянного тока приведет к насыщению вашего трансформатора .
Насыщенный трансформатор означает гораздо меньший \ $ X_M \ $. Ток на первичной обмотке будет очень высоким из-за постоянной составляющей входного напряжения (которая применяется к \ $ R_P \ $, паразитного сопротивления обмоток) и из-за очень малого значения индуктивности намагничивания (которое вместе с индуктивность рассеяния \ $ X_P \ $ будет ограничивать первичный ток холостого хода).
Кроме того, поскольку сердечник насыщен, между двумя обмотками не будет хорошей связи, что, кстати, также увеличит индуктивность рассеяния. Р>
В конце будет крайне плохая передача оставшегося компонента переменного тока вашего выпрямленного синуса на вторичной стороне (и экстремальный перегрев). Р>
Тем не менее, если смещение постоянного тока очень мало (по отношению к компоненту переменного тока), тогда сопротивление паразитной обмотки будет действовать как отрицательная обратная связь. На самом деле, падение на резисторе будет больше, когда сердечник насыщен, что эффективно снижает напряжение, приложенное к индуктивности намагничивания. Однако это все равно приведет к потере эффективности.
A07977S Автомобильный инвертор 12/220V AVS IN-PS600W Чистая синусоида AVS
- Главная /
- Бренды /
- Avs /
- Avs A07977S Автомобильный инвертор 12/220V AVS IN-PS600W Чистая синусоида
Фильтр
- срок доставки
- Доступное количество
- Сбросить
Автокаталог AVTOGAZ.SU – это обширный перечень запчастей, комплектующих и расходных материалов для автомобилей любых марок. В ассортименте – все для ремонта, срочной замены и планового обслуживания машины. Мы предлагаем недорого купить A07977S Автомобильный инвертор 12/220V AVS IN-PS600W Чистая синусоида AVS по выгодной цене в Жуковском с гарантией от производителя. Возможен как самовывоз, так и доставка по вашему адресу.
Почему покупают Автомобильный инвертор 12/220V AVS IN-PS600W Чистая синусоида AVS A07977S у нас?
AVTOGAZ.SU специализируется на поставке качественных автодеталей и сменных элементов. Мы реализуем оригинальные и неоригинальные запчасти, вроде A07977S Автомобильный инвертор 12/220V AVS IN-PS600W Чистая синусоида AVS, изготовленные с учетом требований автопроизводителей. Высокая совместимость и длительный рабочий ресурс – качества, на которые мы делаем ставку при наполнении каталога.
Также в числе своих преимуществ мы предлагаем:
- доступные расценки на A07977S Автомобильный инвертор 12/220V AVS IN-PS600W Чистая синусоида AVS и другие автотовары;
- помощь менеджера при подборе;
- удобные способы оплаты;
- большой каталог запчастей на отечественные авто и иномарки;
- подбор по ВИН-номеру.
Цена на A07977S AVS Автомобильный инвертор 12/220V AVS IN-PS600W Чистая синусоида
Узнать стоимость, технико-эксплуатационные характеристики детали, а также сроки поставки вы всегда можете у наших менеджеров.A07977S Автомобильный инвертор 12/220V AVS IN-PS600W Чистая синусоида AVS в наличии и под заказ можно купить в интернет-магазине avtogaz.su уже сейчас – оформите заказ через корзину или свяжитесь с нами по телефону/в мессенджерах. Мы гарантируем конкурентные условия, ответственную доставку и компетентную помощь в выборе комплектующих. Работаем с оптовыми покупателями и в розницу. Поставляем запчасти на легковой, коммерческий автотранспорт и спецтехнику.
Стабилизаторы напряжения | Глоссарий от БАСТИОН
Сеть и Подключение
Централизованное подключение стабилизатора
Подключение мощного стабилизатора сразу после домового или квартирного счетчика электроэнергии.
Нейтральный (нулевой) проводник
Общая точка соединенных в звезду фазных обмоток (элементов) электрооборудования. Провод, подключенный к этой точке, также называется нейтралью.
Фазное напряжение
Напряжение между фазой и нейтралью (нулем). По отношению к нулю на всех трёх фазах напряжение 220 В и называется фазным. Оно действует между любой из трёх фаз и нейтралью (нулём).
Фаза
Проводник, находящийся под напряжением относительно другого, общего проводника земли и нейтрали; (нуля), соединенного с массой, корпусом электротехнического устройства (электрогенератора, электрического трансформатора и др.)
Однофазное подключение
Подключение стабилизатора к одной фазе 220 В и нулю.
Линейное напряжение
Напряжение 380 В, действующее в трехфазной сети между любыми из трёх фаз, называется линейным.
Перекос фаз
При трехфазном напряжении существуют три фазных напряжения по 220 В. Однофазных потребителей можно подключать к любой фазе и нулю. Это делается так, чтобы потребление по каждой фазе было примерно одинаковым, иначе возможен перекос фаз.
Реле напряжения, блок контроля фаз
Реле, которое в случае перекоса фаз автоматически переключает нагрузку на незагруженную фазу.
«Жёсткая» фазировка
В однофазной сети обязательное подключение прибора конкретным проводником к фазе источника тока.
Автоматическая фазировка на выходе
Привязка фазы к конкретному проводнику на выходе стабилизатора вне зависимости от того, сделана ли «жёсткая» фазировка при подключении стабилизатора к источнику тока или нет.
Заземление («Земля»)
“Защитное заземление” защищает человеческое тело от того, чтобы на нем не появилось опасное напряжение, и через человека не пошёл электрический ток. Например, в случае случайного присоединения фазового проводника к токопроводящему заземленному корпусу прибора образующийся потенциал приведет к срабатыванию вводного автомата защиты и отключению электропитания.
Байпас
Автоматический или ручной переключатель, позволяющий в случае аварии стабилизатора или ИБП осуществить питание нагрузки напрямую от сети.
Качество электроэнергии, 7 категорий проблем электропитания, перепад (скачок, всплеск) напряжения
Для однозначного определения проблем электропитания были введены международные стандарты IEEE Standard 1159-1995 и IEEE Standard 1100-1999, которые их классифицировали и исключили разночтения. Таким образом, появилось 7 категорий проблем электропитания, определяющие качество сети:
- Переходные процессы
- Импульсные процессы – удар молнии, неисправность заземления, электростатический разряд и т.п. Основной способ борьбы – устройство антистатического заземления.
- Колебательные процессы – многократные отклонения значения величины напряжения и тока связанные с отключением реактивной или индуктивной нагрузки (например мощный электродвигатель). Если двигатель отключить, то до своей остановки он сам станет дополнительным питающим генератором электроэнергии, подключенным к системе электропитания и значительно изменяющим ее параметры.
- Перебои – полное отсутствие электропитания от 0,5 периодов до 2 минут.
- Провалы напряжения (просадки напряжения). Это кратковременное (до 1 минуты) уменьшение амплитуды напряжения, связанное с включением мощных нагрузок.
- Всплески напряжения (перенапряжения). Антипод просадки, явление, при котором в сети действует повышенное напряжение. Возникают при массовом отключении потребителей от сети, рассчитанной на высокую нагрузку.
- Искажения синусоидальной формы напряжения. Отсутствие чистой синусоиды напряжения приводит к мерцанию света, перегреву сердечников трансформаторов, что ведет к снижению мощности, передаваемой в нагрузку. Так же могут быть помехи связи, зависание компьютеров, порча мониторов и жестких дисков.
- Флуктуации напряжения. Флуктуация напряжения возникает при подключении нагрузки с нестабильным потреблением тока. Напряжение сети «плавает» в приделах 95-105%.
- Вариации частоты. Нарушение частоты напряжения электропитания может возникать при подключении автономных генераторов при высокой нагрузке на них. Вариации частоты приводят к нестабильной работе электродвигателей, их перегреву, шумности и повышенному износу.
Синусоидальная форма напряжения, “чистая” синусоида
В генераторах переменного тока получают ЭДС (электродвижущую силу), изменяющуюся во времени по закону синуса, что позволяет производить точный расчет электрических цепей, где все токи и напряжения являются синусоидальными функциями времени. Синусоидальная форма напряжения («чистый» синус) говорит о высоком качестве напряжения и отсутствии 7 категорий проблем электропитания.
Выходная мощность
Выходная мощность, это мощность, которую отдает стабилизатор в подключенную нагрузку.
Рабочий диапазон входного напряжения
Рабочий диапазон входного напряжения, это напряжение при котором стабилизатор обеспечивает заявленную мощность и номинальное выходное напряжение в соответствии с требованиями ГОСТа – от 187 вольт до 242 вольт переменного тока. Некоторые стабилизаторы напряжения имеют расширенный диапазон входного напряжения, который может составлять от 90 до 300 вольт.
Предельный диапазон входного напряжения
Диапазон входного напряжения, при котором стабилизатор может работать, но не обеспечивать выходную мощность и номинальное напряжение.
Защита
Короткое замыкание (КЗ)
Это любое незапланированное, нештатное соединение электрических проводников с разным потенциалом, например, фазы и ноля, при котором образуются разрушительные токи, несущие угрозу работоспособности оборудования и жизни человека.
Тройная защита от перегрузки
Защита по току, защита по напряжению и защита по температуре, примененная в стабилизаторах производства компании БАСТИОН.
Автоматический выключатель (автомат)
Защитный автомат произведет автоматическое отключение, если фазный провод попадает на защитный (заземляющий) проводник, что равносильно короткому замыканию (то есть максимально возможному току в схеме), что приведет к срабатыванию электромагнитной защиты.
Класс защиты (IP – Ingress Protection)
Международный электротехнический стандарт степени защищенности приборов от проникновения в них частей тела, пыли, предметов, случайного контакта (первая цифра от 0 до 6) и влаги, воды, капель, струй и т.п. (вторая цифра от 0 до 8)
Типы и схемы стабилизации
Быстродействие, время стабилизации, время реакции
Быстродействие состоит из двух параметров – времени реакции на возникшие изменения во внешней питающей сети и времени стабилизации выходного напряжения прибора до значения, лежащего в диапазоне номинального напряжения.
Точность стабилизации
Точность стабилизации определяется как максимальное отклонение в % от номинального выходного напряжения стабилизатора. Чем меньше значение точности, тем лучше.
Бестрансформаторная схема
Принцип работы стабилизатора основан на регулировании выходного напряжения путем широтно-импульсной модуляции (ШИМ). На входе и на выходе прибора имеются аналоговые фильтры, эффективно сглаживающие импульсные помехи в сети.
Принцип широтно-импульсной модуляции дает возможность корректировать выходной сигнал. Для потребителей очень важным является качество выходного напряжения, а именно обеспечение строгой синусоидальности питающего напряжения. В данном приборе корректировку осуществляет микропроцессор, который постоянно анализирует выходной сигнал и добивается его наилучшего совпадения с синусоидой. Следует отметить, что отсутствие трансформатора, снижает защищенность аппаратуры в случае отказа или экстренной ситуации в сети или с самим устройством.
Двойное преобразование напряжения
Фазоинверторный стабилизатор напряжения
Инверторный стабилизатор
Двойное преобразование напряжения (double conversion) – это преобразование входного переменного напряжения 220 вольт в постоянное, которое за тем посредством инвертора, снова преобразуется в переменное напряжения 220 вольт. По схеме двойного преобразования электроэнергии построен инверторный стабилизатор, в котором, в отличие от дискретных стабилизаторов отсутствует автотрансформатор. Данный тип стабилизаторов обеспечивает практически идеальное выходное напряжение, на качество которого практически ничто не влияет. Главным его недостатком является цена.
Однофазный стабилизатор напряжения
Стабилизатор напряжения, имеющий однофазное подключение 220 вольт.
Трехфазный стабилизатор напряжения (трёхфазное подключение)
Простейшей схемой трёхфазного стабилизатора напряжения является подключение соответствующим образом трёх однофазных стабилизаторов и получение на выходе трёхфазного тока 380 вольт. С учетом того, что однофазные устройства редко бывают по мощности больше 15 квт, результирующая конструкция из 3-х стабилизаторов мощностью 15 кВт каждый, будет значительно меньше 60 квт, что обычно достаточно для обслуживания индивидуального жилого дома. Дополненная блоком контроля фаз и байпасом, такая система будет характеризоваться хорошей надежностью и функциональностью.
Электромеханический стабилизатор
Устройства этого класса осуществляют нормализацию параметров тока последовательной активацией или отключением витков автотрансформатора с помощью регулирующего электромеханического шагового сервопривода (электродвигателя).
Высокое качество напряжения на выходе сервоприводного устройства стабилизации реализуется за счёт плавности и равномерности нормализации с погрешностью в рамках всего 1-3%, а также отсутствия искажений токовой синусоиды.
Феррорезонансный стабилизатор
Электромагнитные стабилизаторы напряжения, в которых используют резонансные контуры, называют феррорезонансными. Их применяют в качестве маломощных стабилизаторов переменного напряжения и как опорные (эталонные) источники напряжения. Чаще всего их выполняют на одном сердечнике из трансформаторной стали Ш-образной формы с тремя стержнями.
Стабилизация напряжения вольтодобавочного типа
К вольтодобавочным устройствам регулируемого напряжения могут быть отнесены индукционные регуляторы, автотрансформаторы плавно регулируемого напряжения, вольтодобавочные трансформаторы и линейные регуляторы, являющиеся наиболее приемлемыми аппаратами для регулирования напряжения в распределительных сетях потребителей.
Дискретное (ступенчатое) регулирование
Ступени регулирования
Дискретный (электронный) стабилизатор
Дискретный способ стабилизации напряжения осуществляется за счёт выбора обмотки автотрансформатора (ступени регулирования) с напряжением наиболее соответствующим номинальному и включении соответствующего силового ключа (электронного или релейного), что позволяет до минимума сократить время срабатывания ключа. Основным недостатком являются скачки выходного напряжения, сохранение искажений в выходном сигнале и небольшая точность стабилизации. Дискретные стабилизаторы отличаются небольшой ценой, надежностью и массовостью.
Стабилизация напряжения релейного типа
Релейный стабилизатор
Дискретный стабилизатор напряжения, у которого в качестве электронных ключей переключения обмоток автотрансформатора используются электромеханические реле.
Тиристорный стабилизатор (симисторный стабилизатор)
Дискретный стабилизатор напряжения, у которого в качестве электронных ключей переключения обмоток автотрансформатора используются тиристоры (симисторы).
Конструкция и Элементная база
Автотрансформатор
Это вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую. За счёт чего у них не только магнитная связь, но и электрическая. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные электрические напряжения.
Микропроцессорное управление
Посредством команд микропроцессора осуществляется управление работой электронных ключей автотрансформатора.
Симисторные ключи (тиристорные ключи)
Силовые электронные элементы, позволяющие осуществлять переключение между обмотками автотрансформатора с большой силой тока.
Сервопривод
Управляющий механизм, обеспечивающий совершение определенных механических действий посредством работы электропривода.
Сальниковые вводы (гермовводы)
Отверстия с резиновыми уплотнениями, зажимаемыми накидной гайкой, обеспечивающие герметичный ввод проводов в корпус прибора.
Гальваническая развязка
Передача энергии или информационного сигнала между электрическими цепями, не имеющими непосредственного электрического контакта между ними за счет электромагнитной индукции.
Устройство сопряжения
Устройство, устраняющее проблемы с некачественным (или отсутствующим) заземлением, которые порождают паразитные токи, наводки. Позволяет адаптировать автоматику газового котла для работы с автономными генераторами и со старыми сетями без заземления.
Нагрузка и мощность
Нагрузка (полезная нагрузка)
Приборы и оборудование, подключаемые к стабилизатору.
Номинальная нагрузка (выходная мощность)
Разрешенная производителем мощность подключаемой нагрузки, при которой стабилизатор работает без перегрузки.
Активная нагрузка (активная мощность)
Приборы, не имеющие в своем составе катушек индуктивности и емкостей (лампы накаливания, электроплиты, утюги, обогреватели и т.п.). Для таких приборов активная и полная мощности совпадают.
Реактивная нагрузка (реактивная мощность)
Это часть энергии, которая в процессе работы электроприбора накапливается в катушках индуктивности и емкостях и не совершает полезной работы, но которая учитывается в полной мощности прибора в виде реактивной составляющей (в дополнение к активной составляющей).
Полная мощность
Сумма активной и реактивной мощности.
Перегрузочная мощность (максимальная мощность, запас мощности, перегрузочная способность, перегрузка)
Перегрузочная мощность это выходная мощность прибора, превышающая номинальную мощность и которую он может кратковременно развивать без ущерба для своей работоспособности в период действия перегрузки. Обычно такая работа связана с появлением высоких пусковых токов подключенного оборудования в первоначальный момент накопления энергии в катушках индуктивности или емкостях. Затраченная на это мощность называется реактивной. О параметрах перегрузочной мощности (её значении и времени действия) производитель обычно информирует отдельно.
Пусковые токи оборудования (Перегрузка)
Кратковременное увеличение потребляемой мощности оборудования. Появление пусковых токов объясняется накоплением дополнительной энергии в катушках индуктивности или емкостях в виде реактивной составляющей мощности.
Коэффициент мощности (сos(φ))
Безразмерная физическая величина, характеризующая потребителя переменного электрического тока;с точки зрения наличия в нагрузке реактивной составляющей. Коэффициент мощности показывает, насколько сдвигается по фазе; переменный ток, протекающий через нагрузку, относительно приложенного к ней напряжения. Численно коэффициент мощности равен косинусу этого фазового сдвига.
φ =90⁰, сos(φ)=0 – нагрузка полностью реактивная.
φ =45⁰, сos(φ)=0.71 – нагрузка имеет реактивную и активную составляющую.
φ =0⁰, сos(φ)=1 – нагрузка полностью активная.
| Значение коэффициента мощности | Высокое | Хорошее | Удовлетворительное | Низкое | Неудовлетворительное |
| сos(φ) | 0,95…1 | 0,8…0,95 | 0,65…0,8 | 0,5…0,65 | 0…0,5 |
Корректор мощности на входе
Коррекция реактивной составляющей полной мощности потребления устройства выполняется путём включения в цепь реактивного элемента, производящего обратное действие. Например, для компенсации действия электродвигателя переменного тока, обладающего высокой индуктивной реактивной составляющей полной мощности, параллельно цепи питания включается конденсатор.
Коэффициент полезного действия (КПД)
В замкнутой электроцепи, при протекании зарядов по проводникам, осуществляется сопротивление полной и полезной нагрузки работы электричества. Их соотношение определяет коэффициент полезного действия (другими словами это отношение полезного тепла к полному). Как правило, КПД это безразмерный коэффициент от 0 до 1, чем он выше, тем эффективнее будет работать устройство и меньше будут потери электричества.
Собственная потребляемая мощность, холостой ход
Каждый стабилизатор тратит энергию на работу собственной электроники и нагрев силовых элементов даже при отсутствии полезной нагрузки (на холостом ходу). Самый простой способ оценить собственную потребляемую мощность это произвести расчёт по коэффициенту полезного действия (КПД), который обычно указан в техпаспорте. Достаточно мощность устройства умножить на процент потерь (от 100% нужно отнять значение КПД). Так, прибору мощностью 1000Вт с КПД 97% для работы без нагрузки понадобится 30 Вт в час (100%-97%=3% и 1000Вт*3%=30Вт).
Асинхронный двигатель
Наиболее распространённый в бытовой технике двигатель переменного тока, обладающий высокими пусковыми токами. Долговечность его работы в основном зависит от качества питающего напряжения.
Форм фактор
Конвекционное (конвективное) охлаждение
Корпус прибора, выполненный по конвекционной схеме, обеспечивает безвентиляторное охлаждение силовых элементов за счет естественной циркуляции воздуха (конвекции) внутри прибора.
Навесной стабилизатор
Стабилизатор с возможностью крепления на вертикальные поверхности.
Напольный стабилизатор
Стабилизатор, устанавливаемый непосредственно на полу.
Стоечный (Rack) стабилизатор
Стабилизатор, устанавливаемый в специализированную 19 дюймовую Rack-стойку, используемую для подключения блоков различного оборудования.
Модифицированная синусоида инвертора что это
Подбирая инвертор для солнечной электростанции или для системы резервного питания возникает вопрос: что выбрать — дешевую модель с псевдосинусоидой (трапецией, прямоугольником) или дорогую с чистым синусом на выходе?
Попробуем рассмотреть, в чем состоит отличие синусоидальных инверторов от прочих с точки зрения пользователя:
Основное отличие этих инверторов заключается в форме выходного напряжения (чистый синус, квазисинусоида или прямоугольная форма). Однако, что это значит для конечного пользователя, мало разбирающегося в физике и электронике?
Вероятно, ни для кого не секрет, что форма напряжения в электрической сети (в домашней розетке) — чистый синус. Соответственно, все электроприборы десятилетиями разрабатывались с учетом этого. Тем не менее, в последнее время все большее распространение получают электроприборы с импульсными блоками питания, для которых в большинстве случаев форма напряжения не важна, а важно только действующее значение напряжения — 220 В. То есть такие приборы будут одинаково работать независимо от формы напряжения на выходе инвертора. И если Вы уверены, что совместно с инвертором будут работать только электроприборы с импульсными блоками питания (например, энергосберегающие лампы, большинство телевизоров, магнитофонов, зарядных устройств для телефонов и т.п.), то Вы можете купить любую модель.
Однако и по сей день остается большая группа электроприборов, которая либо совсем не будет работать при форме напряжения инвертора, отличной от чистого синуса, либо будет работать, но при этом характеристики этих приборов ухудшатся и сократится их срок службы. К этой группе приборов относятся так называемые индуктивные нагрузки (холодильники, насосы, кондиционеры, синхронные электродвигатели, приборы с трансформаторными блоками питания, некоторые модели LCD-телевизоров и т.п.).
Таким образом, если Вы планируете подключать к инвертору холодильник или насос, а эти приборы вероятно есть в каждом доме или на даче, то Вам необходим инвертор с чистым синусом. Если же у Вас не будет индуктивных нагрузок, то Вам вполне подойдет недорогая модель с прямоугольником, трапецией или псевдосинусоидой на выходе.
Стоит отметить, что среди несинусоидальных инверторов самыми близкими по характеристикам являются модели с квазисинусоидой (псевдосинусоидой или модифицированной синусоидой) и в некоторых случаях работа таких инверторов будет аналогична работе более дорогих моделей с чистой синусоидой . Квазисинусоида — это своего рода компромиссное решение — почти чистый синус. Поэтому, если Вашей целью является экономия средств, то Вы вполне можете выбрать и это решение. Хотя, экономия получится незначительной.
Надеемся, описание синусоидального инвертора поможет Вам сделать выбор!
Инверторы
| Отличие ИБП от Инвертора |
|---|
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 |
| Основные ошибки при выборе инвертора |
|---|
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: Выбор инвертора с мощностью впритык. 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. Использование инвертора с неидеальной синусоидой. 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. Использование источника бесперебойного питания компьютера (UPS) вместо инвертора. 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. Использование простого автомобильного инвертора, вместо автономного инвертора. 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. |
| В чем отличие инверторов с чистой и модифицированной синусоидой ? |
|---|
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. |
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.
- Модифицированная синусоида.
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.
- Идеальная синусоида.
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.
Вступление
Еще не стерлись из памяти события «лихих» 90-х. Помнится МММ, разгул криминала, веерные отключения электроэнергии. На Украине, например, во второй половине 90-х дело доходило до того, что свет в жилых районах выключали на 2 часа через каждые 2 часа. Помнится, наиболее коварным был зимний период темноты между пятью и семью часами вечера. Как раз, когда народ возвращался с работы. Выгружаешься на остановке, автобус уезжает, и ты остаешься в полной темноте. Пытаешься привыкнуть, трешь глаза, давишь на глазные яблоки. Все безрезультатно, вокруг полная темнота. Делать нечего, осторожно ступаешь во мраке, пытаясь нащупать заветный забор, который должен вывести к родной калитке и потихоньку, на ощупь, домой.
Однако в этих мытарствах были и положительные элементы. Например, резко возрос спрос на разные бензо- и дизель-генераторы, а также на электронные преобразователи и бесперебойные источники тока. Последнее обстоятельство позволило людям творческим применить свои профессиональные навыки и даже немного улучшить на этом поприще свое финансовое положение. А там, глядишь, появились различные фирмочки, выпускающие эти самые преобразователи и бесперебойники. Какой-никакой подъем в экономике образовался, дополнительные рабочие места и т. п. Собственно, и Ваш покорный слуга, примерно в те времена, из электроники слабосильной подался в электронику силовую.
Нельзя сказать, что тогда с этой самой электроникой сильно мудрили. Делали, чтобы было просто, надежно и дешево. В принципе, для того чтобы питать одну-две лампочки, больше ничего и не требовалось. Однако по мере развития процесса конкуренция ужесточалась. Народу уже стало из чего выбирать. Особо привередливые начали интересоваться формой напряжения на выходе преобразователей и бесперебойников. На что им очень обтекаемо отвечали, что форма там практически синусоидальная, но лишь слегка модифицированная. Более честные говорили, что там присутствует синусоида, но только квадратная. А уж совсем честные говорили напрямую, что их преобразователи и бесперебойники формируют на выходе прямоугольное напряжение с паузой. Но параметры этого напряжения (амплитудное и действующее значение, а также частота) практически соответствуют аналогичным параметрам однофазного переменного напряжения бытовой электросети. В принципе, такое напряжение вполне подходило для основных бытовых электропотребителей, таких телевизоры, компьютеры, а также накальные и люминесцентные лампы. Те же электропотребители, которые требовали чисто синусоидального напряжения (асинхронные двигатели, например), были в меньшинстве и погоды особой не делали.
Однако такое положение не могло длиться вечно. Количество отключений сокращалось и в какой-то момент они практически вообще прекратились. Однако параллельно на рынке бытовых товаров стали появляться отопительные котлы, оборудованные циркуляционными насосами, приводными задвижками и электронным управлением. Такие котлы требовали высококачественного бесперебойного электропитания. В противном случае, при отключении электричества работа системы отопления полностью нарушалась.
И вот тут возникала некая дилемма. Многие владельцы отопительного чуда уже обладали бесперебойными источниками, мощности которых с лихвой хватало для питания котла. Однако, вот беда, циркуляционные насосы ни в какую не хотели крутиться от «прямоугольной синусоиды». Для чудо-котла надо было приобретать новый чудо-бесперебойный источник, формирующий на выходе чистейшую синусоиду. А куда же теперь девать старый, к которому уже душой прикипели. Нехорошо как-то все это!
Но положение не безвыходное и старый друг нам еще послужит! Для питания асинхронного двигателя от прямоугольного напряжения можно использовать фильтр Отто. Есть множество положительных примеров практического воплощения такого подхода. Однако такой вариант не самый простой и, уж точно, не универсальный. После продолжительной и утомительной настройки фильтр можно будет использовать только с конкретным двигателем. Хотелось бы чего-то более универсального. Таким более универсальным решением будет использование в качестве фильтра феррорезонансного или подобного ему стабилизатора. При этом феррорезонансный стабилизатор, включенный после бесперебойного источника, будет не только исправлять форму его выходного напряжения в периоды отсутствия сети (работа от аккумулятора), но и будет стабилизировать напряжение сети в моменты его присутствия.
Ниже приводится описание и принципиальная электрическая схема феррорезонансного стабилизатора мощностью 1000 Вт. В статье приведены формулы и методика расчета, которая позволит вам пересчитать стабилизатор на другую мощность, если это потребуется.
Феррорезонансный стабилизатор
Феррорезонансные стабилизаторы имеют ряд достоинств, таких как высокая надежность и быстродействие, широкий диапазон входных напряжений, хорошая стабильность выходного напряжения, способность к исправлению формы сильно искаженного входного напряжения. Однако, не смотря на все свои достоинства, эти стабилизаторы имеют и некоторые недостатки, к которым можно отнести относительно низкую удельную мощность и высокий уровень шумов, создаваемых при работе.
Не так давно, в 60-80-х годах прошлого века, феррорезонансные стабилизаторы широко использовались в быту для питания ламповых телевизоров. И старшее поколение читателей, скорей всего, до сих пор помнит тот надрывный гул, которым сопровождалась работа этих аппаратов, которые различались формой и расцветкой, но имели вес 10-15 кг при мощности 250-350 Вт.
Основным источником шумов в феррорезонансном стабилизаторе является насыщающийся дроссель. В работе сердечник этого дросселя постоянно насыщается, что приводит к изменению его линейных размеров. Это явление называется магнитострикционным эффектом. О «шумности» этого эффекта говорит хотя бы тот факт, что он широко используется в гидроакустике для генерации мощных акустических волн. Следовательно, если мы хотим построить тихий стабилизатор, то в первую очередь должны избавиться от насыщающегося дросселя. Однако нельзя просто так выбрасывать неугодные комплектующие из стабилизатора. В этом случае мы рискуем потерять его функциональность. Чтобы этого не произошло, сначала нужно найти достойную замену. И на нашу удачу такая достоянная замена имеется. Еще в 70-х годах прошлого столетия была доказана возможность замены насыщающегося дросселя последовательной цепочкой, состоящей из линейного дросселя и двух встречно-параллельных тиристоров [1]. Такая цепь ведет себя аналогично насыщающемуся дросселю, но в отличие от него имеет меньшие размеры и массу, может оперативно регулироваться за счет управления тиристорами, обеспечивает меньшие потери и, самое главное, гораздо меньше шумит. В технической литературе такая цепочка зачастую называется резонансным тиристорным регулятором (РТР) [2]. При необходимости, два встречно-параллельных тиристора РТР можно с успехом заменить одним симистором.
Работа стабилизатора
Функциональная схема стабилизатора с РТР [2] изображена на Рисунке 1.
| Рисунок 1. | Функциональная схема стабилизатора с РТР. |
Стабилизатор с РТР имеет практически тот же принцип действия, что и феррорезонансный стабилизатор. Выходное напряжение UН поддерживается на требуемом уровне (220 В). Когда напряжение питающей сети UС имеет минимальное значение, симистор VS1 заперт. При этом напряжение UН поднимается до требуемого уровня за счет резонанса в колебательном контуре L1C1. Если же напряжение питающей сети UС имеет максимально допустимое значение, то симистор VS1 постоянно открыт. При этом дроссели L1 и L2 образуют делитель переменного напряжения, уменьшающий сетевое напряжение до требуемого уровня. В феррорезонансном стабилизаторе насыщающийся дроссель также максимально используется при максимальном входном напряжении, и минимально при минимальном. Дроссель L3 совместно с конденсатором С1 образует фильтр третьей гармоники, улучшающий форму выходного напряжения стабилизатора.
| Рисунок 2. | Осциллограммы основных напряжений и токов стабилизатора с РТР. |
Рассмотрим подробнее работу стабилизатора с РТР. На Рисунке 2 изображены осциллограммы основных напряжений и токов стабилизатора с РТР. Выходное напряжение стабилизатора UН выпрямляется при помощи выпрямителя В2. Выпрямленное напряжение UВ2 поступает на фильтр Ф, который выделяет из него среднее, действующее или амплитудное значение, в зависимости от того, какое значение выходного напряжения UН требуется стабилизировать. Далее напряжение с выхода фильтра поступает на сумматор, где сравнивается с опорным напряжением UОП. С выхода сумматора напряжение ошибки поступает на регулятор Рег, который формирует управляющий сигнал, призванный компенсировать отклонение выходного напряжения стабилизатора. Выходное напряжение регулятора UПОР поступает на вход порогового устройства ПУ и определяет его порог срабатывания. На другой вход порогового устройства подается синхронизирующее напряжение UВ1, привязанное к моментам перехода через ноль выходного напряжения UН стабилизатора. На выходе порогового устройства ПУ формируются импульсы управления UУПР, которые усиливаются усилителем мощности УМ и в требуемой полярности поступают на управляющий электрод симистора VS1. Синхронизирующее напряжение создается при помощи интегратора Инт и выпрямителя В1. Благодаря интегратору, импульсы выпрямленного напряжения UВ1 отстают от импульсов UВ2 на 5 мс (фазовый сдвиг –90°).
Импульсы управления UУПР формируются на нарастающем фронте UВ1 между нулевым и амплитудным значением этого напряжения. При увеличении порогового напряжения UПОР импульсы управления максимально сдвигаются к амплитудному значению UВ1 и, соответственно, к нулевому значению UВ2. В этом случае симистор открывается в районе нулевого значения UН и через линейный дроссель L2 протекает незначительный ток IL2, который не оказывает существенного влияния на выходное напряжение стабилизатора. При уменьшении порогового напряжения Uпор импульс управления сдвигается в сторону амплитудного значения UН и через линейный дроссель L2 начинает протекать существенный ток, который шунтирует выход стабилизатора и уменьшает величину его выходного напряжения.
Если выходное напряжение стабилизатора меньше требуемого, то регулятор Рег увеличивает пороговое напряжение UПОР. В результате ток, протекающий через дроссель L2, уменьшается, и выходное напряжение стабилизатора возрастает за счет резонанса в колебательном контуре L1C1. Если выходное напряжение больше требуемого, то регулятор Рег уменьшает пороговое напряжение UПОР. В результате ток, протекающий через дроссель L2, увеличивается и выходное напряжение стабилизатора уменьшается.
Расчет силовой схемы стабилизатора
Рассмотрим практическую методику расчета стабилизатора мощностью 1000 ВА. Такой стабилизатор может использоваться как независимое устройство или совместно с устаревшими источниками бесперебойного питания для получения синусоидальной формы напряжения.
Принципиальная электрическая схема силовых цепей стабилизатора с РТР мощностью SН = 1000 ВА изображена на Рисунке 3. Стабилизатор рассчитан на работу от сети переменного тока 220 В 50 Гц c нагрузкой, имеющей коэффициент мощности cos φН ≥ 0.7, и формирует выходное напряжение UН = 220 В ±1% во всем диапазоне нагрузок при изменении входного напряжения от 150 до 260 В.
| Рисунок 3. | Принципиальная электрическая схема силовых цепей стабилизатора с РТР мощностью 1000 ВА. |
Первым делом необходимо определить емкость резонансного конденсатора. Реактивную мощность резонансного конденсатора для стабилизатора без фильтра третьей гармоники можно найти по формуле:
– угловая частота сетевого напряжения, рад/с.
Зная реактивную мощность резонансного конденсатора, найдем его емкость:
Найдем индуктивность линейного дросселя L1:
Найдем индуктивность линейного дросселя L2:
Найдем индуктивность линейного дросселя L3:
Так как в стабилизаторе для улучшения формы выходного напряжения установлен фильтр третьей гармоники, емкость резонансного конденсатора можно уменьшить:
В качестве C1 можно использовать компенсирующие конденсаторы типа К78-99 или аналогичные, предназначенные для коррекции коэффициента мощности электромагнитных дросселей газоразрядных ламп. Например, можно использовать два включенных параллельно конденсатора К78-99 емкостью 50 мкФ, рассчитанных на напряжение 250 В переменного тока. Для этой же цели можно использовать конденсатор типа МБГВ 100 мкФ на напряжение 1000 В.
Цепьпеременного тока – напряжение, ток и мощность
В цепи переменного тока – переменный ток генерируется от источника синусоидального напряжения
Напряжение
Токи в цепях с чистыми резистивными нагрузками , емкостными или индуктивными нагрузками .
Мгновенное напряжение в синусоидальной цепи переменного тока может быть выражено в временной области формы как
u (t) = U max cos (ω t + θ) (1)
где
u (t) = напряжение в цепи в момент времени t (В)
U max = максимальное напряжение при амплитуде синусоидальной волны (В)
t = время (с)
ω = 2 π f
= угловая частота синусоидальной волны (рад / с)
f = частота (Гц, 1 / с)
θ = фазовый сдвиг синусоидальной волны (рад)
Мгновенное напряжение альтернативно может быть выражено в частотной области (или векторном) как
U = U (jω) = U max e jθ (1а)
где
U (jω) = U = комплексное напряжение (В)
Вектор – это комплексное число, выраженное в полярной форме, состоящее из величины, равной максимальной амплитуде синусоидального сигнала, и фазы. угол, равный фазовому сдвигу синусоидального сигнала относительно косинусоидального сигнала.
Обратите внимание, что конкретная угловая частота – ω – явно не используется в выражении вектора.
Ток
Мгновенный ток может быть выражен в временной области как
i (t) = I m cos (ω t + θ) (2)
где
i (t) = ток в момент времени t (A)
I max = максимальный ток при амплитуде синусоидальной волны (A)
Токи в цепях с чистые резистивные нагрузки , емкостные или индуктивные нагрузки показаны на рисунке выше.Ток в «реальной» цепи с резистивной, индуктивной и емкостной нагрузкой показан на рисунке ниже.
Мгновенный ток в цепи переменного тока альтернативно можно выразить в частотной (или векторной) форме как
I = I (jω) = I max e jθ (2a)
, где
I = I (jω) = комплексный ток (A)
Частота
Обратите внимание, что частота большинства систем переменного тока является фиксированной – например, 60 Гц в Северной Америке и 50 Гц в большей части остального мира.
Угловая частота для Северной Америки составляет
ω = 2 π 60
= 377 рад / с
Угловая частота для большей части остального мира составляет
ω = 2 π 50
= 314 рад / с
Активная нагрузка
Напряжение на резистивной нагрузке в системе переменного тока можно выразить как
U = RI (4)
, где
R = сопротивление (Ом)
Для резистивной нагрузки в цепи переменного тока напряжение составляет в фазе с током.
Индуктивная нагрузка
Напряжение на индуктивной нагрузке в системе переменного тока может быть выражено как
U = j ω LI (5)
, где
L = индуктивность (генри)
Для индуктивной нагрузки ток в цепи переменного тока составляет π / 2 (90 o ) фаза после напряжения (или напряжения перед током).
Емкостная нагрузка
Напряжение на индуктивной нагрузке в системе переменного тока можно выразить как
U = 1 / (j ω C) I (6)
где
C = емкость (фарад)
Для емкостной нагрузки ток в цепи переменного тока опережает напряжение на π / 2 (90 o ) фаза .
В реальной электрической цепи присутствует смесь резистивных, емкостных и индуктивных нагрузок со сдвигом фазы напряжение / ток в диапазоне – π / 2 <= φ <= π / 2 , как показано на рисунок ниже.
Ток в «реальной» цепи со смесью резистивных, индуктивных и емкостных нагрузок. φ – фазовый угол между током и напряжением.
Импеданс
Закон Ома для сложного переменного тока может быть выражен как
U z = I z Z (7)
, где
U z = падение напряжения на нагрузке (вольт, В)
I z = ток через нагрузку (ампер, А)
Z = полное сопротивление нагрузки (Ом, Ом)
Полное сопротивление в цепи переменного тока можно рассматривать как комплексное сопротивление.Импеданс действует как частотно-зависимый резистор, где сопротивление является функцией частоты синусоидального возбуждения.
Импеданс в серии
Результирующий импеданс для последовательных сопротивлений может быть выражен как
Z = Z 1 + Z 2 (7b)
Сопротивление параллельно
Результирующее полное сопротивление для параллельных сопротивлений может быть выражено как
1 / Z = 1 / Z 1 + 1 / Z 2 (7c)
Полная проводимость
Полная проводимость – это инвертированный импеданс
Y = 1 / Z (8)
, где
Y = полная проводимость (1 / Ом)
RMS или эффективное напряжение
RMS значение – это эффективное значение синусоидального напряжения или тока.
RMS – среднеквадратичное значение – или эффективное напряжение может быть выражено как
U rms = U eff
= U max / (2) 1/2
= 0,707 U макс. (9)
где
U действующее значение = U эфф
= действующее значение напряжения (В)
U макс = максимальное напряжение (амплитуда) источника синусоидального напряжения (В)
RMS – среднеквадратичное значение – или эффективный ток может быть выражен как
I rms = I eff
= I max / (2) 1/2
= 0.707 I макс. (10)
где
I действующее значение = I эфф
= действующее значение тока (A)
I макс = максимальный ток (амплитуда) источника синусоидального напряжения (A)
Вольтметры и амперметры переменного тока показывают среднеквадратичное значение напряжения или тока – или 0,707 максимальных пиковых значений. Максимальные пиковые значения равны 1.В 41 раз больше значений вольтметра.
Пример
- для системы 230 В U действующее значение = 230 В и U макс = 324 В
- для системы 120 В U среднеквадратичное значение = 120 В и U max = 169 В
Трехфазное напряжение переменного тока – от линии к линии и от линии к нейтрали
В трехфазной системе переменного тока напряжение может подаваться между линиями и нейтралью (фазный потенциал) или между линиями (линейный потенциал).Результирующие напряжения для двух общих систем – европейской системы 400/230 В и североамериканской системы 208/120 В указаны для одного периода на рисунках ниже.
400/230 В перем. Тока
печать Трехфазная схема 400/230 В
- L1, L2 и L3 – это три фазы, соединяющие потенциалы нейтрали – фазовые потенциалы
- L1 – L2, L1 – L3 и L2 – L3 – это трехфазные линейные потенциалы – линейные потенциалы
- L2, L2 и L3 – результирующий потенциал трех фаз в сбалансированной цепи – результирующий потенциал = 0
Величина линейных потенциалов равна 3 1/2 (1.73) величина фазового потенциала.
U действующее значение, линия = 1,73 U действующее значение, фаза (11)
208 В / 120 В перем. мощность, которая выполняет фактическую работу в цепи – может быть рассчитана как
P = U rms I rms cos φ (12)
, где
P = активная активная мощность (Вт)
φ = фазовый угол между током и напряжением (рад, градусы)
Cos φ также называется коэффициентом мощности.
Реактивную мощность в цепи можно рассчитать как
Q = U действующее значение I действующее значение sin φ (13)
Q = реактивная мощность (ВАр)
Синусоидальная форма сигнала
Введение
Среди всех форм сигналов часто используются синусоидальные волны из-за их простоты представления и некоторых конкретных полезных характеристик. Синусоидальная или синусоидальная волна – это кривая, описывающая плавные повторяющиеся колебания.Мы можем определить синусоидальную волну как «форму волны, в которой амплитуда всегда пропорциональна синусу угла смещения в каждый момент времени».
Все волны можно получить путем сложения синусоид. Синусоидальная волна имеет повторяющийся узор. Длина этого повторяющегося отрезка синусоидальной волны называется длиной волны.
Это самая основная форма как функция времени (t):
Y (t) = A sin (2πft + φ) = A sin (ωt + φ)
Где
A – амплитуда,
F – частота,
ω = 2πf, угловая частота,
φ – фаза
В начало
Генерация синусоидальной волны
Существует множество методов генерации синусоидальной волны.Они перечислены ниже.
- Кварцевый кварцевый осциллятор
- Осциллятор отрицательного сопротивления
- Базовый генератор переменного тока с одной катушкой
- Осциллятор с фазовым сдвигом
- Осциллятор с мостом Вейна и т. Д. объяснено в нашей предыдущей статье «Теория переменного тока».
Вернуться к началу
Что такое R.P.M.?
об / мин Расшифровывается как «Обороты в минуту».Это означает, что «количество оборотов, сделанных катушкой», называется «об / мин». Предположим, вал двигателя совершает 100 оборотов в минуту, тогда скорость двигателя называется «100 об / мин»
Число полюсов всегда четное.
Соотношение между частотой вращения катушки, частотой генерируемой синусоидальной волны и числом полюсов приведено ниже.
Обычно мы говорим ω = 2π f , но в случае, когда вращение происходит из-за магнитных полюсов, мы записываем угловую скорость как
ω = (2 / n) [2π f ], где n представляет количество полюсов
Как известно, n = 60 f , тогда
Число оборотов можно записать как,
N p = (2 × 60) f / p
ω ротор = ( 2 / Полюса) x 2 πf (рад / сек)
N p = 120f / Полюса (об / мин)
Где
ω – угловая скорость синусоидальной волны
N – количество полюсов.
F – частота формы волны.
π Константа со значением 3,1416.
Число полюсов в зависимости от скорости машины с частотой 60 Гц составляет
Число полюсов в зависимости от скорости машины с частотой 50 Гц составляет
В начало
Мгновенное напряжение
Мгновенное Напряжение – это напряжение между двумя точками в определенный момент времени. Напряжение формы волны в данный момент времени называется «Мгновенное напряжение».
На приведенной выше диаграмме v1, v2, v3, v4, v5, v6 …… – мгновенные напряжения синусоидальной волны.Чтобы найти мгновенное значение напряжения синусоидальной волны, мы зависим от максимального напряжения синусоидальной волны.
Мгновенное напряжение = Максимальное напряжение x sin θ
Vinst = Vmax x sin θ
В начало
Смещение катушки в магнитном поле
Смещение синусоидальной волны определяется по углу поворота катушка.Он обозначается буквой «θ». Фактически, чтобы найти мгновенное напряжение, мы умножаем максимальное или пиковое напряжение синусоидальной волны на синус угла поворота катушки.
Угол поворота катушки в магнитном поле θ = ωt
Где
ω – угловая скорость синусоидальной волны
t – временной период синусоидальной волны.
Для известного значения максимального напряжения синусоидальной волны мы можем вычислить мгновенные напряжения вдоль формы волны.Поскольку мгновенное значение дает позиционное значение синусоиды, мы можем построить график на синусоиде. Это придает форму синусоидальной волны.
На рисунке выше показана амплитуда синусоидальной волны. На рис. (1) якорь в магнитном поле движется с большой амплитудой, поэтому генерируемая синусоида будет формировать положительный полупериод. Но на рис. (2) якорь в магнитном поле движется с малой амплитудой, поэтому генерируемая синусоида будет формировать отрицательный полупериод.
Чтобы легко это понять, мы построим мгновенные значения синусоидальной волны через каждые 45o.За один полный цикл у нас может быть 8 значений для каждых 45o угла.
В начало
Конструкция синусоидальной волны
Построив график в различных случаях вращающейся катушки в магнитном поле, от 0o до 360o мы можем нарисовать образец синусоидальной волны. В этом случае, когда фаза синусоидальной волны равна 00, 1800 и 360 0, амплитуда синусоидальной волны равна 0, что означает отсутствие ЭДС, индуцированной во вращающейся катушке.
Это потому, что никакая часть движущейся катушки не подвержена влиянию линий магнитного потока.Нулевая ЭДС, индуцированная в положениях A и E. Точно так же при фазах 900 и 2700 синусоида будет иметь максимальную амплитуду. Это происходит в C&G.
В других положениях синусоидальной волны (B, D, F, H) ЭДС будет согласно формуле, e = Vmax * sinθ.
Значение ЭДС синусоидальной волны относительно фазового угла подвижной катушки приведено ниже.
Итак, синусоида имеет высокую амплитуду (положительную) при 900 и высокое значение амплитуды (отрицательное) при 2700.
В начало
Угловая скорость синусоидальной волны
Это скорость изменения углового смещения во времени. «Угловая скорость» – это измерение скорости изменения углового положения объекта за период времени. Обозначается через ω.
Это векторная величина. Единицы для угловой скорости: РАДИАНЫ или градусы
ω = 2π f (рад / с)
Поскольку частота переменного тока в Индии составляет 50 Гц, угловая скорость может быть измерена как 314.16 рад / сек.
Угловая скорость определяется как скорость кругового движения катушки в генераторе переменного тока.Как мы уже объясняли выше, он обозначается ω. Это функция периода времени синусоидальной волны, то есть времени, необходимого для совершения одного оборота (T).
Мы знаем, что частота обратно пропорциональна периоду времени синусоидальной волны. т.е. f = 1 / T. Таким образом, угловая скорость синусоидальной волны в периоде времени задается как
ω = 2 π / T (рад / с)
Из приведенного выше уравнения мы можем сказать, что угловая Скорость синусоидальной волны обратно пропорциональна периоду времени синусоидальной волны.Это означает, что чем выше значение периода времени, тем ниже угловая скорость и наоборот.
Пример синусоидальной формы волны
Если синусоидальная волна определяется как Vm¬ = 150 sin (220t), то найдите ее среднеквадратичную скорость, частоту и мгновенную скорость сигнала через 5 мс времени.
Решение:
Общее уравнение для синусоидальной волны Vt = Vm sin (ωt)
Сравнивая это с заданным уравнением Vm¬ = 150 sin (220t),
Пиковое напряжение максимальное напряжение 150 вольт и
Угловая частота 220 рад / сек.
Среднеквадратичная скорость формы волны задается как
Vrms = 0,707 x максимальная амплитуда или пиковое значение.
= 0,0707 x 150 = 106,05 вольт
Угол синусоидальной волны является функцией ее частоты, поскольку мы знаем угловую скорость синусоидальной волны, поэтому мы можем определить частоту формы волны. Используя соотношение между ω и f
Угловая скорость (ω) =
Частота (f) = ω / 2 π
Для данной формы синусоидальной волны ω = 220,
Частота = 220/2 π
= 220 / (2 х 3.1416)
= 220 / 6,2832
= 35,0140 Гц
Мгновенное значение, полученное через 5 мсек, может быть вычислено с использованием приведенной ниже формулы.
Vi = 150 sin (220 x 5 мс)
= 150 sin (1.1)
= 150 x 0,019
= 133,68 вольт
Фаза угла в момент времени t = 5 мс вычисляется в радианах. Мы можем очень просто преобразовать радианы в градусы. Формула преобразования радианов в градусы:
Градусов = (1800 / π) × радианы
Преобразование 1.1 радиан в градусах,
= (1800 / π) x 1,1
= 63,02 градуса
Наверх
VSIN – Модель источника синусоидального напряжения
Старое содержимое – посетите altium.com/documentationИзменено администратором 13 сентября 2017 г.
МодельВид
Источник напряжения
Подвид модели
Синусоидальный
Префикс SPICE
В
Формат шаблона списка цепей SPICE
@DESIGNATOR% 1% 2? "DC MAGNITUDE" | DC @ "DC MAGNITUDE" | SIN (? OFFSET / & OFFSET // 0 /? AMPLITUDE / & AMPLITUDE // 1 /? FREQUENCY / & FREQUENCY // 1K /? DELAY / & DELAY // 0 /? "DAMPING FACTOR" / & "DAMPING FACTOR" // 0 / & PHASE ) # "МАГНИТУДА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА" | AC @ "МАГНИТУДА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА" | @ "ФАЗА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА"Параметры (задаются на уровне компонентов)
Следующие параметры уровня компонента могут быть определены для этого типа модели и перечислены на вкладке Параметры диалогового окна Sim Model .Чтобы открыть это диалоговое окно, просто дважды щелкните запись для ссылки на имитационную модель в области Models диалогового окна Component Properties .
Величина постоянного тока
Смещение постоянного тока, используемое в анализе рабочих точек. (По умолчанию = 0).
Величина переменного тока
– величина источника при использовании в анализе слабых сигналов переменного тока.(По умолчанию = 1).
Фаза переменного тока
фаза источника при использовании в анализе слабых сигналов переменного тока. (По умолчанию = 0).
Смещение
Напряжение смещения постоянного тока генератора сигналов (в вольтах). (По умолчанию = 0).
Амплитуда
пиковая амплитуда синусоиды (в вольтах).(По умолчанию = 1).
Частота
частота синусоидального выходного напряжения (в Гц). (По умолчанию = 1 КБ).
Задержка
время задержки до появления напряжения источника (в секундах). (По умолчанию = 0).
Коэффициент демпфирования
скорость, с которой синусоида уменьшается / увеличивается по амплитуде (в 1 / секунду).Положительное значение приводит к экспоненциальному уменьшению амплитуды; отрицательное значение дает возрастающую амплитуду. Нулевое (0) значение дает синусоидальную волну постоянной амплитуды. (По умолчанию = 0).
Фаза
сдвиг фазы синусоиды в нулевой момент времени (в градусах). (По умолчанию = 0).
Банкноты
- На изображении выше показан пример формы волны, создаваемой источником синусоидального напряжения (подключенным к нагрузке 10 Ом).Задержка была установлена на 500.0u, а коэффициент демпфирования установлен на 250 – чтобы проиллюстрировать убывающую синусоиду. Для всех остальных параметров оставлены значения по умолчанию.
- Форма сигнала описывается следующими формулами:
В (t 0 до t D ) = V OВ (t D до t STOP ) = V O + VA e - (t - t D ) THETA sin (2πF (t + t D ))где,
-
t– это момент времени -
V O– напряжение смещения постоянного тока генератора сигналов -
В A– максимальная амплитуда выходного размаха (без смещения постоянного тока) -
F– частота -
t D– задержка и -
THETA– коэффициент демпфирования.
- Готовый к моделированию компонент источника синусоидального напряжения (
VSIN) можно найти в интегрированной библиотеке Simulation Sources (\ Library \ Simulation \ Simulation Sources.IntLib).
Примеры
Рассмотрим источник синусоидального напряжения на изображении выше со следующими характеристиками:
- Контакт 1 (положительный) подключен к сети
ВХОД - Pin2 (отрицательный) подключен к сети
GND - Обозначение –
Vin - Частота =
10k - Для всех остальных параметров модели оставлены значения по умолчанию.
Запись в списке соединений SPICE будет:
* Список цепей на схеме:
Vin INPUT 0 DC 0 SIN (0 1 10k 0 0) AC 1 0sinusoidal% 20voltage – английское определение, грамматика, произношение, синонимы и примеры
У нас пока нет определений.Корень
Основное перемещение должно быть синусоидальным и таким, чтобы точки крепления образца в основном перемещались по фазе и вдоль параллельных линий.
oj4
Мы добавили три новых ряда данных для линейных функций (средний возраст, ожидаемая продолжительность жизни и вода в бутылках) и один для синусоидальных функций (занятость в государственном секторе).
Гига-френ
Представлены численные расчеты переходного режима при применении синусоидальной или прямоугольной температурной модуляции к поверхности однородного полубесконечного твердого тела.
Гига-френ
Сигнал параболы подается на полосовой фильтр (104) для создания синусоидального сигнала (VSIN) с вертикальной скоростью , который подается на конвергентную обмотку (78).
патенты-wipo
Параметрические лопатки с наклоном синусоидальной формы или профили с дугами эллипсов
патенты-wipo
Устройство подачи (1) содержит поршень (8) с приводом от двигателя с синусоидальной объемной скоростью примерно .
патенты-wipo
Пик-фактор для синусоидальной формы волны с частотой # Гц всегда равен
еврлекс
Патологические находки в печени синусоид чаще всего вызваны внепеченочными или системными заболеваниями.
спрингер
Устройство (1) для изготовления электрического кабеля (3) включает в себя окрашивающий блок (12) для формирования синусоидальной метки на внешней поверхности электрического кабеля (3) с выбросом красящего вещества.
патенты-wipo
Раскрыты способ и устройство для автоматического анализа, синтеза и модификации аудиосигналов на основе синусоидальной модели с перекрытием и сложением .
патенты-wipo
Небольшие синусоидальных изменений длины накладывались на изометрические сокращения быстро- и медленно сокращающихся мышц мышей, которые максимально стимулировались через их нервы.
Гига-френ
В основе этих случайных вспышек лежит почти синусоидальных изменений яркости с периодом 4.865 дн.
WikiMatrix
Изобретение относится к универсальному электрическому корректору, пригодному для «коррекции» переменных токов и электромагнитных токов синусоидального цикла , основанного на последовательном соединении множества стержней (6), причем указанные стержни соответствующим образом изолированы по всей своей длине. за исключением одного из их концов (6 ‘), который не изолирован, что позволяет стержням (6) последовательно соединяться друг с другом последовательно с помощью токопроводящих кабелей (7).
патенты-wipo
Много лет назад я слышал, как математик из Вены по имени Маркетти объяснил, как инновации в военной промышленности – а значит, секретные инновации – и инновации в гражданском обществе – это две противоположные синусоиды .
QED
Во время переходных свободных колебаний подрессоренной массы вертикальное движение массы будет следовать по затухающей синусоидальной траектории (рисунок 2).
ЕврЛекс-2
Тестовым сигналом будет синусоидальная волна радиочастоты, амплитуда которой модулирована синусоидальной волной с частотой кГц при глубине модуляции, м, равной # ±.
еврлекс
Синусоида капилляров (также известные как прерывистые) – это особый тип капилляров с открытыми порами, которые имеют большие отверстия (30–40 мкм в диаметре) в эндотелии.
WikiMatrix
Для синусоидальных 50-периодных импульсов переменного тока увеличение длительности стимула сверх 1 периода не вызывало дальнейшего изменения порогового значения для одиночных ответов, тогда как пороговое значение для фибрилляции непрерывно снижалось, пока не была достигнута общая длительность около 6 периодов.
спрингер
Роторная машина, генерирующая синусоидальный ток с частотой, не зависящей от скорости вращения
патенты-wipo
Таким образом, можно значительно сократить пространство, необходимое для микроволнового генератора (11), излучающего синусоидальных колебаний, затухающих, например, через встроенную антенну в течение короткого периода времени, даже при увеличенном усилении антенны.
патенты-wipo
б) в зоне А, расположенной «размораживание / запотевание», обычно в «зигзагообразной» или синусоидальной форме , имеющей следующие размеры
MultiUn
· синусоидальных выходных напряжений , получаемых комбинацией нескольких не совпадающих по фазе напряжений [2007.01] № 7/501
Гига-френ
Фазовое взвешивание элемента (7) может быть образовано прямоугольной решеткой (15), а амплитудное взвешивание – синусоидальным изменением поглощения .
патенты-wipo
Активность одиночных клеток Пуркинье (Р-клеток) регистрировали во флоккулах обезьян, обученных отслеживать плавно движущуюся зрительную цель во время проведения синусоидальной горизонтальной вестибулярной стимуляции.
спрингер
Переменные силы прикладываются насколько возможно синусоидально (чередование и / или возрастание) с циклом нагрузки в зависимости от задействованного материала.
ЕврЛекс-2
ЗАГРУЗИ БОЛЬШЕ
Ошибка разрыва связи
ECE 1250-001 Весна 2014
Перейти к содержанию Приборная панельАвторизоваться
Приборная панель
Календарь
Входящие
История
Помощь
- Мой Dashboard
- ECE 1250-001 Весна 2014
- Домашняя страница
- Задания
- Страницы
- Файлы
- Учебный план
- Медиа-галерея
- Мои медиа
- Office 365
- Adobe Creative Cloud
- Курс ConexED
- ProctorU 9099 Обратная связь
- Тип генератора
Укажите тип генератора источника напряжения.Значение по умолчанию –
Swing.Выберите
Swing, чтобы реализовать генератор, контролирующий величину и фазовый угол своего напряжения на клеммах. Укажите величину и угол опорного напряжения в параметрах Swing bus или PV bus Voltage и Swing Voltage angle блока Load Flow Bus, подключенного к клеммам источника напряжения.Выберите
PV, чтобы реализовать генератор, регулирующий его выходную активную мощность P и величину напряжения V.Укажите P в параметре Активная выработка мощности P блока. Укажите V в параметре Swing bus или PV bus Voltage блока Load Flow Bus, подключенного к клеммам источника напряжения. Вы можете контролировать минимальную и максимальную реактивную мощность, генерируемую блоком, используя параметры Минимальная реактивная мощность Qmin и Максимальная реактивная мощность Qmax .Выберите
PQ, чтобы реализовать генератор, контролирующий его выходную активную мощность P и реактивную мощность Q.Укажите P и Q в параметрах Активная выработка мощности P и Выработка реактивной мощности Q блока соответственно.- Выработка активной мощности P
Укажите желаемую активную мощность, генерируемую источником, в ваттах. По умолчанию
10e3. Этот параметр доступен, если вы укажете Тип генератора какPVилиPQ.- Выработка реактивной мощности Q
Укажите желаемую реактивную мощность, генерируемую источником, в варах.По умолчанию
0. Этот параметр доступен, только если вы укажете Тип генератора какPQ.- Минимальная реактивная мощность Qmin
Этот параметр доступен, только если вы укажете Тип генератора как
PV. Этот параметр указывает минимальную реактивную мощность, которую источник может генерировать при поддержании напряжения на клеммах на его эталонном значении. Задайте опорное напряжение как параметр Swing bus или PV bus voltage блока Load Flow Bus, подключенного к клеммам источника.Значение по умолчанию –-inf, что означает отсутствие нижнего предела выходной реактивной мощности.- Максимальная реактивная мощность Qmax
Этот параметр доступен, только если вы укажете Тип генератора как
PV. Этот параметр указывает максимальную реактивную мощность, которую источник может генерировать, поддерживая номинальное значение напряжения на клеммах. Задайте опорное напряжение с помощью параметра Swing bus или PV bus Voltage блока Load Flow Bus, подключенного к клеммам источника.Значение по умолчанию –inf, что означает отсутствие верхнего предела выходной реактивной мощности.
К сожалению, вы обнаружили неработающую ссылку!
Реализуйте источник синусоидального напряжения – Simulink
Фазорное представление синусоидальных переменных
Фазорное представление синусоидальных переменныхВ следующем обсуждении анализа цепей переменного тока все синусоидальные переменные (токи и напряжения) считаются одинаковыми частота. В общем, арифметические операции над синусоидальными функциями неудобны, так как они предполагают использование тригонометрических тождеств.Например, для двух синусоид одинаковой частоты:
мы можем найти их сумму как:(16)
Если мы далее предположим
то выше можно записать в терминах из и:(18)
Чтобы найти и отметим, что(19)
и решите эти уравнения, чтобы получить(20) В качестве альтернативы добавление двух синусоидальных функций выше также могут быть выполнены, когда они рассматриваются как действительные (или мнимые) части вращающихся векторов в комплексе плоскости, и тем самым более удобно добавляется в векторных формах в комплексной плоскости.Более того, поскольку синусоиды всегда предполагается, что они имеют ту же частоту , т.е. векторы вращаются с одинаковой скоростью, мы можем эквивалентно предположим, что они оба стоят на месте, и поэтому их можно удобнее добавлено. Эти векторные представления синусоидальный называется , вектор .
В частности, сумма двух синусоидальных функции, когда-то представленные в виде векторов на комплексной плоскости, могут можно найти как действительную часть векторной суммы в следующих три шага:
(обзор сложной арифметики)
Пример
Рассмотрим три источника синусоидального напряжения , а также последовательно.По данным КВЛ, общее напряжение будет алгебраической суммой трех:
(28) Хотя сложение этих синусоидальных функций непросто. (еще помните все тригонометрические тождества?), вполне прям вперед, чтобы найти векторную сумму, если напряжения представлены в виде векторов:
Результирующее напряжениеФазор и преобразование Фурье
Синусоидальная функция можно выразить в либо преобразование Фурье (ряд Фурье), либо представление вектора:
где
Мы видим, что вектор и коэффициенты Фурье и по сути одинаковы в том смысле, что они оба коэффициенты, представляющие амплитуду и фазу комплекса экспоненциальная функция .(31)
