Тут у меня недавно зашёл спор с читателем- есть ли на выходе ИБП гармоники? Меня в вузе учили, что гармоники есть у любого несинусоидального напряжения. Они есть и у чистого синуса, но у такого идеального синуса гармоника всего одна - основная.
На эту тему у меня много статей, основной посыл в которых касается формы выходного напряжения ИБП. Верить нельзя не только официальной пропаганде, но и официальным инструкциям к ИБП, где написано - "форма напряжения на выходе - идеальный синус".
Даже в Онлайн ИБП, где аппроксимация формы сигнала максимально приближена к идеальному синусу, эта форма неидеальна.
Об этом говорит такой параметр, как КНИ (коэффициент нелинейных искажений), который даже в лучших моделях не может быть ниже 2%. А эта цифра как раз говорит о том, что форма неидеальна.
Неидеальность эту увидеть на осциллографе никак нельзя. Её можно только измерить, применяя анализатор спектра, который есть например в анализаторе качества напряжения.
Кстати, КНИ в сетевом напряжении допускается до 12%
Тема довольно сложная, учитывая, что для детального её исследования нужны дорогие измерительные приборы (спектроанализатор), и другое оборудование.
Ну и не стоит путать гармоники напряжения и тока. А также гармоники, которые имеются исходно в форме выходного напряжения ИБП, с гармониками, которые возникают при подключении нелинейной нагрузки.
Диалог с читателем
В - Вячеслав, А - Александр (я). В цитатах даю свои замечания.
В - ИБП отличаются по типу кривой выходного напряжения - при работе с двигательной нагрузкой возможны нюансы ...
А - Вячеслав, коэффициент гармоник?
Да, чем меньше тем лучше.
В - Александр, нет : гармоники - это проблема ПИТАЮЩЕЙ сети, а мы говорим о ВЫХОДНОМ напряжении .
ИБП может выдавать напряжение разной формы в зависимости от исполнения: от практически синусоидального в самых дорогих , до практически ступенчатого в самых дешёвых. И как электродвигатель поведет себя как раз с практически ступенчатым напряжением нужно смотреть.
Разве выходное напряжение ИБП в автономном режиме - не питающая сеть для нагрузки? "Нужно смотреть" - нужно знать.
А - Вячеслав, я тоже о выходном. Гармоники = наличие искажений синуса.
Если процент гармоник равен нулю то синус будет чистый как в учебнике.
На практике такого не бывает.😃
Вячеслав, как раз онлайн ИБП это низкий коэффициент гармоник.
Вячеслав, двигатель питается только первой гармоникой. А поэтому будет сильно греться.
В - Александр, двигатель потребляет все что приходит: и первую и вторую и третью...n-ю гармоники, а нечетные гармоники страшны тем, что увеличивают первую гармонику, т.е. общую амплитуду кривой напряжения
Не увеличивают, а искажают. Возможно в некоторые мгновения и увеличение.
А - Вячеслав, в механическую мощность (на вращение ротора) уходит первая, остальное - только на нагрев. Поэтому и нужен Онлайн ИБП.
В - Александр, нет такого понятия, как "двигатель потребляет только первую гармонику"😁. Гармоники "работают" несколько иначе - грубо говоря они искажают действующее значение напряжения(увеличивают или уменьшают) и сказывается на реальные параметры двигателя это только при очень больших значениях гармоник .
Александр, тут видимо ещё недопонимание природы возникновения гормоник: они не могут возникать непосредственно на выходе любого блока питания (будь то ИБП тоже) - гармоники возникают в сети с несколькими потребителями и являются как раз побочным эффектом работы этих самых приемников(в основном гармоники возникают от мощных электроприемников на основе полупроводниковых элементов - всевозможные частотники и преобразователи).
ИБП в основном служит для питания одного-двух потребителей и на его выходе практически невозможно возникновение гармоник
Не могут, но возникают)))
А - Вячеслав, как не могут? Если ИБП формирует на выходе меандр (в дешёвых моделях), это значит синус 50 Гц и более 20% гармоники.
Обычным вольтметром померять - там меньше 150 в будет, остальное гармоники.
В - Александр, гармоники - это такие-же синусоидальные напряжения , но с кратными частотами по отношению к основной - блок питания просто конструктивно не запланирован на генерацию частот, отличающихся кратно от основной - это нонсенс😁
А - Вячеслав, конечно это не специально.
Но физику не обманешь - меандр это всегда основная частота и куча кратных, то есть очень широкий спектр.
Естественно, от этого лучше избавиться - ставят фильтры, и тп. А лучше аппроксимировать синус более качественно, как это делается в онлайн ИБП и ПЧ.
В - Александр, ИБП в любом случае выдает импульс одной частоты, а вот форма этого самого импульса и зависит от качества ИБП. Но никакой ИБП или просто БП просто не может выдавать гармоники( сигналы другой частоты)
А - Вячеслав, как это не может, если выдаёт? Для интереса, посмотрите спектр меандра. Чем качественнее ИБП - тем больше выходной сигнал похож на "идеальную" синусоиду (которая бывает только в учебнике), и в нём меньше гармоник.
В - Александр, не может ИБП генерировать гармоники по той простой причине, что для генерации частот, кратных основной, необходим дополнительный модулятор - в противном случае из ИБП им просто неоткуда взяться.
Повторюсь : гармоники генерируются не источниками питания, а ПОТРЕБИТЕЛЯМИ ( причем не всеми, а специфическими). И не нужно путать гармоники с просто сигналом не совсем синусоидальной формы - это совершенно разные понятия
Странный термин - "не может" для технической сферы. Не может, потому что:
-Не имеет физической возможности?
-Запрещено?
-Вячеславу так хочется?
Меня всегда умиляет ответ ТП, когда они говорят - "такого быть не может" или "такого быть не должно")))
А - Вячеслав, не может так не может😄
Мы вроде говорили про ИБП, который является генератором?
Если "не может", то значит любой дешёвый ИБП генерирует чистый синус?😉
Я писал неоднократно, почему в реальности этого не бывает. Больше добавить нечего...
Нелинейные потребители это другая тема.
Вячеслав, сигнал не совсем синусоидальной формы - это как раз и есть сигнал с гармониками.
В - Александр, нет: гармоники - это паразитные синусоидальные сигналы с частотами, кратными 2,3,4.... к основной частоте и имеющие свои амплитуды. Накладывание этих синусоидальных сигналов на основной и ухудшают конечное качество напряжения.
Александр, "сигнал с гармониками" - означает геометрическую сумму основного сигнала с несколькими паразитными сигналами. Грубо говоря - это график с несколькими синусоидами, периоды которых в n-ное количество раз больше и имеют разные амплитудные значения. Конечный сигнал образуется геометрическим сложением всех этих синусоид - ИБП не спроектирован выдавать сигналы с частотами, отличными от основной
Вчитайиесь пожалуйста в написанное мной - вы путаете допустим просто ступенчатую синусоиду, которую выдает некачественный ИБП и гармоники, которые образуются ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПОТРЕБИТЕЛЯМИ - у этих двух понятий совершенно разная физическая основа
Тут у меня опять глаза полезли на лоб...А что, ступенчатая "синусоида" и гармоники могут существовать отдельно друг от друга? Как тряска при езде отдельно от ям на дороге?
А - Вячеслав, "гармоники - это паразитные синусоидальные сигналы с частотами, кратными 2,3,4.... к основной частоте и имеющие свои амплитуды. Накладывание этих синусоидальных сигналов на основной и ухудшают конечное качество напряжения" - вот теперь я абсолютно согласен. Только вместо "качество" правильнее употребить слово "форму".
Вячеслав, "вы путаете допустим просто ступенчатую синусоиду, которую выдает некачественный ИБП и гармоники, которые образуются ПРИ ПОТРЕБЛЕНИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПОТРЕБИТЕЛЯМИ - у этих двух понятий совершенно разная физическая основа" - тут тоже согласен. Только не путаю, а отличаю и рассматриваю отдельно.
Мы ведь не говорим о нагрузке, мы говорим тут только про ИБП, на выход которого подключен осциллограф и анализатор спектра.
Вячеслав, ИБП в автономном режиме - по сути генератор, выдающий сигнал напряжения с основной частотой (с первой гармоникой) 50 Гц. Если напряжение имеет чистую форму (идеальная синусоида, которая существует только на картинке в учебнике), то первой гармоникой всё и заканчивается. Если форма реальная, неидеальная - появляются гармоники, и коэффициент КНИ будет больше нуля.
Так меня учили на курсах теории цепей и радиотехнических сигналов, если коротко.
В - Александр, у меня профильное электрическое высшее образование и мы эти гармоники изучали от и до - вы хоть один учебник с начала до конца прочитали😂. Нет и быть не может при ХХ на выходе ИБП гармоник - я повторюсь не знаю в какой раз, что гармоники ВОЗНИКАЮТ КАК ПОБОЧКА ОТ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛ/ЭН С ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ - ОНИ НЕ МОГУТ СРАЗУ ГЕНЕРИРОВАТЬСЯ НИ ИБП, НИ БП!!!!!
Получается, нет нелинейной нагрузки - нет гармоник? Даже если форма питающего сигнала - меандр? А профессора, которые мне преподавали курсы теории цепей и сигналов, этого не знали!
А - Вячеслав, ну что ж, тогда спорить больше не намерен.
Расскажите производителям о том, что на выходе ИБП нет гармоник. Думаю, маркетологам это понравится)))
И да, почитайте всё же где-нибудь про спектр меандра. А ведь именно меандр формируется на выходе Офлайн ИБП.
А гармоники выдаваемые потребителями - другая тема, поговорим как-нибудь в другой раз, у меня есть пара статей и на эту тему, ссылку давать смысла думаю нет.
Ещё мои мысли на это
Меандр это не совсем точное название того, что бывает на выходе дешёвых Офлайн ИБП.
На картинке выше это называется аппроксимацией, а реально это выглядит так (ссылка на статью в конце):
Любой сигнал можно представить графически на временной и на спектральной оси. И эти графики полностью равноценны и полностью описывают сигнал.
Мы даже задачки такие решали, преобразовывали сигнал туда-сюда через преобразование Фурье.
В любом случае, такой сигнал, как на осциллограмме выше, очень далёк от синуса, хотя большинство аппаратуры его "хавает". Если посмотреть на спектр такого сигнала - он будет иметь кучу гармоник.
Если меандр (или как правильно называется, напишите в комментариях) будет со ступенькой, как на выходе Офлайн ИБП, то спектр будет содержать ещё и чётные гармоники.
Мнение другого читателя
Началось всё с двигателя. Моё мнение, что энергия гармоник идёт только на нагрев, первая гармоника имеет значение гораздо ниже, чем требуется, поэтому двигатель на может развить нужную мощность, и будет перегреваться.
Вот, что сказал по этому поводу читатель Алексей:
Думаю, что двигатель потребляет только первую, хотя бы потому что основное поле, которое приводит к вращению вала, формируется током частотой 50 герц, формируется как раз ею. Ведь двигатель не начинает вращаться быстрее из-за того что в меандре хренова туча более высокочастотных гармоник, но думаю твой оппонент пытается что-то по делу сказать, но ц него не получается, хоть он и неплохо осведомлён.
Остальные же гармоники не влияя на основную работу двигателя приводят к нагреву, поскольку всё же воздействуют на железо и обмотки...
Кстати двигатель будет так или иначе сглаживать гармоники, ведь на индуктивности высокочастотные составляющие будут подавляться из-за реактивного сопротивления. Оно ж на бОльшей частоте выше, к тому же начальная амплитуда каждой последующей гармоники, насколько я знаю ниже чем предыдущей... Жаль этого особо не изучал.
Как вы думаете, где правда? Если подключатся производители или знатоки ИБП, буду рад!
Статьи про ИБП на канале СамЭлектрик.ру
------------------------------------
Подписывайтесь на Дзен СамЭлектрик.ру и делитесь опытом в комментариях!
Также жду вас на блоге www.SamElectric.ru и в группе СамЭлектрик.ру в ВК!
Внимание! Автор не гарантирует, что всё написанное на этой странице - истина. За ваши действия и за вашу безопасность ответственны только вы!
