Generatory zasilania awaryjnego dla odbiorników elektronicznych i indukcyjnych

Wybór odpowiedniego generatora zasilania awaryjnego powinien być dokonany sumiennie, ponieważ nieodpowiedni generator nie tylko zagraża zamierzonemu zastosowaniu, ale może również zniszczyć odbiorców energii elektrycznej i jest sam w sobie zagrożony.

Elektroniczni odbiorcy mocy oraz odbiorcy mocy z elektronicznym sterowaniem różnych typów często mają inna forma zużycia energii niż napięcie, co należy wziąć pod uwagę przy opracowywaniu zapasowe źródło zasilania.

Oto kilka przykładów napięcia (żółty) i poboru prądu (zielony) podczas pracy z sieci DSO:

Wszystkie wymienione powyżej elektroniczne urządzenia zasilające nie posiadają wbudowanej korekcji współczynnika mocy i zużywają tylko część fali napięcia.

Są to głównie małe urządzenia o mocy do 75W. Urządzenia o mocy wyższej niż 75W muszą już posiadają wbudowaną korekcję współczynnika mocy. Na przykład, duży telewizor ma szczytowy pobór prądu w trybie czuwania, po włączenie zasilania powoduje, że telewizor staje się całkowicie aktywny, a pobór prądu takiego telewizora wygląda zupełnie inaczej. To samo dzieje się z komputerem stacjonarnym.

Przykłady:

komputer stacjonarny z różnym obciążeniem wewnętrznego zasilacza w zależności od aktywności

Aby porównać pobór prądu żarówki i szlifierki kątowej:

Szczególnym przypadkiem są narzędzia z elektroniczną regulacją mocy (z kontrolerem mocy):

Różnica w formie między napięciem a prądem może prowadzić do niepożądanych efektów. Należy dokonać rozróżnienia między konwencjonalnymi generatorami a generatorami inwerterowymi.

Prąd w konwencjonalnych generatorach jest pobierany z uzwojenia alternatora, które jest indukcyjnością w staje się częścią obwodu po podłączeniu obciążenia:

Uzwój alternatora nie powinien być porównywany z uzwojeniem wtórnym transformatora, ponieważ oba są wzbudzane inaczej, a uzwojenie pierwotne transformatora jest podłączone do sieci DSO z niską wewnętrzną opór.

Porównanie napięcia (żółty) i prądu (zielony) podczas pracy wiertarki z regulacją mocy poprzez cięcie fazowe sterowanie z publicznej sieci i z konwencjonalnego generatora:

W przypadku konwencjonalnego generatora można zauważyć wyraźne zniekształcenie napięcia. Regulator napięcia reguluje tylko napięcie czynne, ale nie kontroluje formy napięcia. Przepięcie może wystąpić w nieobciążonych częściach fali napięcia, chociaż napięcie czynne pozostaje w granicach.

Napięcie w maksimach fali sinusoidalnej wzrasta do 325V przy skutecznym napięciu 230V. W przypadku nierównomierne obciążenie fali napięcia, mogą wystąpić szczyty napięcia o wartości 400V i więcej, co może uszkodzić inne odbiorniki energii znajdujące się w tym samym obwodzie. Na przykład, elektronika w obwodzie, lampy LED itp. mogą zostać zniszczone.

Sterowanie fazowe jest stosowane nie tylko w narzędziach, ale także w innych urządzeniach domowych, takich jak odkurzacze, pralki, pompy ciepła itp.

Sterowanie fazowe jest również stosowane w miękkich starterach, które regulują prąd rozruchowy silników elektrycznych.

Elektryczność w generatorach inwerterowych jest generowana elektronicznie. Energia jest najpierw magazynowana w kondensatorach, które są ładowane przez alternator za pośrednictwem sterowalnego prostownika. Napięcie stałe kondensatorów jest przekształcane na napięcie przemienne przez mostek B2:

Porównanie napięcia (żółty) i prądu (zielony) podczas pracy wiertarki z regulacją mocy poprzez cięcie fazowe sterowanie z publicznej sieci i z generatora z technologią inwerterową:

Można zauważyć, że generator inwerterowy lepiej utrzymuje formę napięcia niż generator konwencjonalny, a maksymalna amplituda napięcia w fali napięciowej pozostaje w dozwolonym zakresie.

Szczególność obciążeń elektronicznych lub obciążeń z elektroniczną regulacją mocy polega na tym, że zużywają one tylko część fali napięcia.

Sterowanie fazowe wykorzystuje tyrystory, które zamykają się tylko wtedy, gdy napięcie osiąga 0V, a prąd przez nie przepływa. śledzi napięcie po otwarciu tyrystorów. Powoduje to różny rozkład energii w obrębie napięcia fala i powoduje związane z nią procesy. Napięcie w nieobciążonej części fali napięcia może wzrosnąć tak wysoko że może uszkodzić innych obecnych odbiorców prądu w obwodzie.

Innym typem byłyby elektroniczne odbiorniki energii z zasilaczami impulsowymi bez wbudowanego zasilania. korekcja współczynnika.

Te urządzenia posiadają prostownik i kondensatory, których energia jest uzupełniana w momencie, gdy amplituda fala napięcia osiąga wyższą wartość niż napięcie kondensatorów. Prowadzi to do impulsowego spadku w obecny.

Generatory konwencjonalne (indukcyjność jako źródło prądu) i generatory inwerterowe (kondensator jako źródło prądu) zachowują się inaczej w odniesieniu do obecnych konsumentów z impulsowym poborem prądu. Kondensator jest w stanie pozwolić na prąd wzrasta i opada znacznie szybciej niż cewka (indukcyjność). Narastające zbocze impulsu prądowego pojawia się znacznie wolniej w konwencjonalnym generatorze, a opadające zbocze powoduje procesy przejściowe wynikające z energia zgromadzona w cewce (E=LI²/2).

Te procesy przejściowe są spowodowane uwolnieniem energii zgromadzonej w cewce i reprezentują harmoniczne, które może osiągnąć wysokie amplitudy, jeśli zużycie prądu przez podłączonych odbiorców zbliża się do zera.

Pobór prądu impulsowego jest powszechny dla urządzeń elektronicznych z zasilaczami bez współczynnika mocy. korekcja. Te urządzenia są zdolne do generowania harmonicznych, ale same są przez nie dotknięte i w niektórych przypadki nawet zniszczone.

Istnieje również pewne zniekształcenie fali napięcia spowodowane nierównomiernym obciążeniem wewnątrz fali.

Generatory inwerterowe mają różne charakterystyki, ponieważ kondensator działa inaczej niż induktor i reaguje różnie na zmieniające się obciążenia i wahania prądu:

Narastające zbocze impulsu prądowego wygląda zupełnie inaczej przy tym samym obciążeniu i nie występują przejściowe procesy po obecnym impulsie.

Generatory inwerterowe są zatem znacznie bardziej odpowiednie dla wrażliwych urządzeń elektronicznych niż konwencjonalne. generatory (również z AVR).

Fala napięcia generowana przez generator inwerterowy jest również w stanie lepiej utrzymać formę napięcia.
A co o sieci publicznej?

Tak wygląda obecny pobór prądu przy użyciu tego samego obciążenia elektronicznego z sieci publicznej:

Widać, że w publicznej sieci szczyty fali sinusoidalnej mają pewne zniekształcenia spowodowane dużym liczba elektronicznych odbiorników mocy.

Czy należy rozumieć powyższe wyniki pomiarów w taki sposób, że konwencjonalne generatory wcale nie są odpowiedni dla nowoczesnego konsumenta elektroniki? Odpowiedź brzmi NIE!

Konwencjonalne generatory mogą nadal być używane jako źródło zasilania, ale ich właściwości oraz właściwości przy planowaniu zasilania awaryjnego należy uwzględnić odbiorców energii, którzy mają być zasilani.

Obciążenia są zazwyczaj podzielone na liniowe (ohmiczne) i nieliniowe.

Obciążenie omowe obecne w obwodzie jest w stanie tłumić procesy przejściowe i harmoniczne w taki sposób, że nie są już niebezpieczne dla wrażliwej elektroniki. Obciążenie omowe obciąża części fali napięcia, które są nieobciążony wyłącznie przez elektronikę, oferuje wyjście dla energii zgromadzonej w cewce poprzez impulsy prądowe i w ten sposób tłumi harmoniczne.

W akademiku urządzenia elektroniczne z poborem mocy przypominającym puls bez korekcji współczynnika mocy są głównie małych odbiorców energii o mocy do 75W. Całkowita moc takich urządzeń w domu wynosi około 300-400W, a obciążenie rezystancyjne około 100-200W (para żarówek), z reguły jest w stanie ustabilizować ich działanie poprzez tłumienie procesów przejściowych. W przypadku wyższej mocy impulsowej należy znaleźć oddzielne rozwiązania które są precyzyjnie dostosowane do odpowiedniego przypadku.

Generatory inwerterowe zazwyczaj nie wymagają tych środków ochronnych i dlatego stanowią lepsze zabezpieczenie zapasowe. źródło zasilania dla wrażliwych odbiorników energii elektrycznej. Jednakże, takie generatory często mają niższą moc wyjściową i są bardziej podatny na sprzężenie zwrotne mocy i prądy indukcyjne od podłączonych odbiorców energii elektrycznej.

Z reguły indukcyjni odbiorcy energii elektrycznej z silnikami mają prąd rozruchowy, który, w zależności od projekt może być od 3 do 6 razy wyższy niż prąd znamionowy:

Szlifierka bez elektronicznego sterowania (uruchomienie i normalna praca)

W przypadku zasilania z generatora inwerterowego lub stacji zasilania, napięcie wyjściowe może się załamać, ponieważ posiadają elektroniczne zabezpieczenie przeciążeniowe, które może reagować na chwilową wartość prądu:

Napięcie spada, podczas gdy prąd przepływający przez podłączone obciążenie osiąga maksymalną dopuszczalną wartość. The energia zgromadzona w obciążeniu indukcyjnym (E=LI²/2) powoduje samoindukcję, która może również uszkodzić generator moduł inwertera.

Podczas obsługi urządzeń z silnikami z generatora inwerterowego bardzo ważne jest, aby wymagana moc rozruchowa nie przekracza maksymalnej mocy generatora, w przeciwnym razie jego moduł inwertera może być uszkodzony.

W takim przypadku obciążenie rezystancyjne obecne w obwodzie mogłoby odprowadzić część prądów powrotnych, a tym samym chronić generator do pewnego stopnia. Jeśli obciążenie indukcyjne ma być jedynym w obwodzie, szczyty napięcia spowodowane przez samoindukcję mogą osiągnąć zbyt wysoką wartość i uszkodzić elektronikę generatora.

Zużycie energii elektrycznej w domu zazwyczaj ma skomplikowany charakter, ponieważ każde aktywne urządzenie przyczynia się do całkowitego zbioru energii elektrycznej.

Oto przykład poboru mocy domu z działającym oświetleniem LED, komputerem, monitorem; systemem telefonicznym, system satelitarny, lodówka itp.

Oto kolejny szczególny przypadek, pralka z działającym silnikiem, którego prędkość jest regulowana przez sterowanie fazowym cięciem:

Można zauważyć, że istnieje inna część o wyraźnym zachowaniu indukcyjnym.

Kilku aktywnych odbiorców prądu może do pewnego stopnia wzajemnie się równoważyć, obciążając różne części napięcia. fala i unikanie "niebezpiecznego" upadku z rozładowanymi częściami.

Współczynnik mocy jest decydujący dla całego systemu. W normalnym gospodarstwie domowym wynosi on około 0,7 - 0,8 i jest trudne do oceny dla przeciętnego konsumenta. Generator musi nie tylko pokrywać moc czynną, ale także całkowita moc bierna, dlatego zaleca się nie eksploatować generatora z obciążeniem przekraczającym 80% jego moc nominalna.

Obecni odbiorcy prądu rezystancyjnego oraz odbiorcy prądu z wbudowaną korekcją współczynnika mocy w obwód odgrywa ważną rolę i stabilizuje cały system.

Oto aktualne zużycie energii w tym samym gospodarstwie domowym z włączonym czajnikiem (po lewej) i z włączoną pralką (po prawej) podczas gdy woda jest podgrzewana:

Generator jako źródło zasilania oraz odbiorcy energii, którzy mają być zasilani, tworzą zamknięty system, którego elementy wpływają na siebie nawzajem i niezwykle ważne jest przeanalizowanie odbiorców energii, którzy mają być zasilani, gdy wybór odpowiedniego generatora.

Generator do zasilania awaryjnego domu powinien być wybrany z uwzględnieniem jego charakterystyki oraz charakterystyka konsumentów, ponieważ niewłaściwy wybór generatora może zaszkodzić zarówno konsumentom, jak i generatorowi siebie.

Generator do zasilania awaryjnego powinien być wybierany z uwzględnieniem jego charakterystyki oraz charakterystyka odbiorników elektrycznych, ponieważ niewłaściwy wybór generatora może zaszkodzić zarówno odbiornikom, jak i sam generator. Könner & Söhnen udziela jedynie ogólnych zaleceń dotyczących użytkowania swoich generatorów.

Zastrzeżenie:

Instrukcje te mogą być traktowane jedynie jako zalecenie, mają charakter poglądowy i muszą być dostosowane do lokalnych warunków. okoliczności i warunki podczas instalacji. Sama instalacja powinna być przeprowadzona zgodnie z wszystkie standardy i przepisy. Nie ponosimy odpowiedzialności za niewłaściwe instalacje i ich konsekwencje.