Wann brauche ich eine reine Sinuswelle UPS?

Sauberer Wechselstrom ist allgegenwärtig, daher sind einige elektrische Geräte damit als Ausgangspunkt ausgelegt.

Geräte, Die Über AC Power Qualität

Ein klassisches Beispiel für ein Gerät, das mit einer solchen Annahme beginnt, ist ein [[5]}analoger Audio - Leistungsverstärker, der in oder vor den frühen 1970er Jahren entwickelt wurde, oder ein moderneres Stück, das in der gleichen Richtung entworfen wurde. Lineare Regelung wirft zu viel Wärme ab, um in einem solchen Gerät praktisch zu sein, geräuscharme Schaltregelungstechnologie war nicht zu dieser Zeit wirklich verfügbar, und so wurden Verstärker dieser Zeit mit im Grunde ungeregelter Leistung entwickelt, die direkt die Verstärkungsstufen antreibt. Die Leistung wird als Teil des Ausgangssignals angezeigt, abhängig davon, wie viel Rückkopplung der Verstärker hat.1 Dies ist eine der beiden Hauptursachen für line hum in alten Amps.²

Ein weiteres Beispiel für eine Schaltung, bei der die Leistungsqualität den Gerätebetrieb beeinflussen kann, ist etwas mit einem Wechselstrommotor, z. B. eine [[11]} - kabelgebundene Bohrmaschine, wobei die die Geschwindigkeit des Motors ist eine direkte Funktion der Spannung, die über ihn gelegt wird. Eine Spannung, die nicht gleichmäßig zunimmt und abnimmt, führt zu Geschwindigkeitsschwankungen. Die Schritte am Ausgang einer modifizierten Sinuswelle befinden sich im Bereich von Hunderten von Hz, sodass eine modifizierte Sinuswelle wahrscheinlich eine Änderung der Art und Weise verursacht, wie der Motor läuft, die Sie tatsächlich hören können.

Während ich mir keine allzu großen Sorgen darüber machen würde, was eine schlechte Stromqualität mit einer elektrischen Bohrmaschine tun würde, gibt es motorgetriebene Geräte, die ich nicht ausführen möchte von einer minderwertigen USV, wie einer CPAP-Maschine.

In Bezug auf die Frage, ob sich eines der Geräte in Ihrem SOHO-Rack um die Qualität der USV-Leistung kümmert, hängt dies vom Design der Stromversorgung jeder Komponente ab.

Stromversorgungstypen

Geräte mit starker Stromversorgungsfilterung und-regulierung kümmern sich im Allgemeinen nicht um die Nonidealitäten einer modifizierten Sinuswelle. Alles, was für ein solches Gerät wichtig ist, ist, dass es ausreichend . leistung und dass die Leistung innerhalb der Eingangsspannungsgrenzen des Geräts liegt.³

Die gebräuchlichste Art der Stromversorgung für moderne elektronische Geräte ist das Schaltnetzteil . Switcher machen viel schlimmere Dinge mit der Stromversorgung, als einige Unebenheiten auf die Eingangssinuswelle zu setzen, so dass sie bereits viel Filterung haben müssen, wenn der Lastkreis sauberen Strom benötigt.⁴

Die andere wichtige Art der Stromversorgung Regelung ist die Linearregler, die in der Regel unterdrückt niederfrequentes Eingangsrauschen und Welligkeit um 80-100 dB. Das bedeutet, dass ein bisschen Eingabe-Holprigkeit als nur ein bisschen Flaum aus den Filter-und Regulierungsstufen herauskommen wird. Ich habe versucht, ein Beispiel für ein Gerät zu finden, das aufgrund dieses Flaums schlecht läuft, aber nichts fällt mir ein. Wenn Sie Rauschen so weit nach unten drücken, wird es für die meisten Schaltungen inkonsequent, weshalb Linearregler trotz ihrer Ineffizienz immer noch verwendet werden.

Das lässt ungeregelte Macht Zubehör. Dies ist ähnlich wie bei den oben genannten Wechselstrommotorfällen, mit der Ausnahme, dass ein Transformator die Wechselspannung verringert, die dann typischerweise gleichgerichtet und gefiltert wird, um holprige Gleichspannung zu erzeugen. Dieser dreistufige Prozess reduziert AC-seitiges Rauschen erheblich, ⁵ so ist es möglich, dass es Geräte gibt, die mit der Annahme gebaut werden, dass das resultierende Rauschen und Welligkeit auf dem Ausgang einer solchen Versorgung ziemlich sauber ist, und würde durch die Hunderte-von-Hz-Hash ärgern kommen aus eine modifizierte-Sinus-USV.

Oszillogramme

Nachdem fixer 1234 seiner Antwort Bilder hinzugefügt hatte, dachte ich, modified sine könnte nicht wirklich das schlecht sein, oder? Ich meine, sie werden mehr als vier Schritte pro Zyklus verwenden, richtig? Recht?

Ich habe beschlossen, [[55]}Oscillogramme von allen UPSes zu erfassen, die ich hier habe für die Wissenschaft! Alle von ihnen werden von der gleichen Firma gemacht, aber sie sind von verschiedenen Punkten in der Linie dieser Firma Produkte.

Als Referenz sieht die ungefilterte Wechselspannungsspannung am Testort so aus, mit Spannung gegen Zeit auf der linken Seite und einem Spektrumplot derselben Wellenform auf der rechten Seite:

Der große Peak am linken Rand des Spektrumplotes ist der [[68]}60 Hz fundamental. Die großen [[72]] harmonischen Spitzen [[6]], die Sie sehen, zeigen, dass meine Wandkraft hier nicht super sauber ist. Die größte ist die 2. Harmonische bei 120 Hz in der Mitte der plot, 30 dB vom Grundton entfernt, gefolgt von der 3. Harmonischen bei 180 Hz am rechten Rand des Plots. Dann gibt es diesen mysteriösen Peak bei 85 Hz, für den ich keine Erklärung habe.

Dies ist genug Verzerrung, um im Oszillogramm links zu erscheinen: Beachten Sie die etwas abgeflachten Spitzen.

Ich habe ein paar verschiedene True-Sine-UPSes getestet, die beide ziemlich teuer waren. Ihre Ausgabe sieht folgendermaßen aus:

Deine Augen täuschen dich nicht: die on-Batterie-AC-Ausgang von dieser speziellen USV ist sauberer als meine Wandleistung! Diese USV wird jedes elektronische Gerät innerhalb seiner Lastgrenzen laufen lassen, weil seine On-Batterie-Ausgang so nah an der idealen Wandleistung ist, wie keinen praktischen Unterschied macht.

Wenn eine USV lange genug dauert, übersteigen die Kosten für Ersatzbatterien die Anfangskosten. Wenn Sie Qualitäts-UPSes kaufen, sollten Sie daher die Betriebskosten der USV stärker berücksichtigen als den ursprünglichen Kaufpreis.⁶

Ein Midrange-UPS vom gleichen Hersteller kostet etwa ⅓ das einer True-Sine-UPS mit den gleichen Schlagzeilen-Spezifikationen. Es wird wahrscheinlich auch kleiner und leichter sein. Der Fang? Dieser:

Das ist zwar viel besser als die Ausgabe, die wir von fixer1234s Beitrag erwarten, aber es ist nicht hübsch. Es gibt nicht nur viel Breitbandrauschen und Verzerrungen am Ausgang dieser USV, diese beiden Back-Hitches, die Sie in jedem Zyklus sehen, können Schaltungen stören, die die AC-Eingangsspannung annehmen. erhöht oder nimmt stetig ab.

Dennoch wird ein gut gefiltertes und geregeltes Netzteil all dies entfernen, sodass solche Geräte problemlos von dieser USV ausgehen. Ich hatte noch nie Probleme mit den an diese USV angeschlossenen Geräten. Da es die USV ist, die die Kernkomponenten meines Heimnetzwerks auf dem neuesten Stand hält, würde ich es bemerken, wenn sie bei jedem Power-Blip neu gestartet würden.

Einer der Gründe, warum ich hier keine Marken-und Modellnamen gebe, ist, dass es kein sehr guter Leitfaden für auf-batterie ausgang qualität. Ich habe einen nahen Verwandten der vorherigen USV getestet und ein ganz anderes Testergebnis erhalten:

Dies ist im Grunde die reale Version der idealisierten Wellenform, die in der Antwort von fixer1234 gezeigt wird. Die Antwort auf meine obige Frage lautet also: "Ja,sie machen wirklich Fehler mit so schlechter Ausgabequalität."

Und ja, es kann in der Praxis tatsächlich eine Rolle spielen. Tatsächlich habe ich mich entschieden, die Ausgabe dieser bestimmten USV für diese Antwort speziell zu testen, weil sie Folgendes hat in der Vergangenheit gab es Ärger.

Wir hatten einen High-End-PC der Marke Name in diese USV eingesteckt, und auf jedem Power Blip, der PC - und nur der PC - würde spontan neu starten. Alles andere, was an die "Batterie" - Steckdosen angeschlossen ist, würde wach bleiben. Es war so seltsam, dass ich tatsächlich schrieb ein Arduino - Programm an einer Stelle zu melden "live-ness", die über mehrere Wochen, um zu versuchen und zu erkennen, macht drop-outs. Das kleine Board blieb die ganze Zeit laufen, auch wenn der PC neu gestartet. Wir schließlich hat diese USV auf einen großen alten Server verschoben, erwartet, dass die schwerere Last auch das gleiche Symptom verursachen würde, aber nein: Die USV hat diesen Server jetzt durch mehrere Power-Blips laufen lassen.

Dass USVs Ausgabequalität nicht unten im Fass ist. Setzst du dich hin? Hier ist ein Low-End-UPS von der gleichen Firma, die alle drei der oben genannten UPSes gemacht:

Ow!

Jetzt sehen Sie, warum diese Low-End - Linie von UPSes etwa die Hälfte des mittleren Bereichs kostet UPSes.

Das heißt, ich habe noch nie gesehen, dass eines der Geräte, die an diese USV angeschlossen sind, einen Stromausfall nicht durchläuft.

Schlussfolgerungen

Viele Geräte kümmern sich einfach nicht viel um die Netzqualität. Ein extremes Beispiel ist eine Glühlampe, aber jedes Gerät mit einer gut geregelten und gut gefilterten Stromversorgung sollte mit einem AC-Eingang zurechtkommen.

Wie wir oben und in anderen Antworten gesehen haben, gibt es jedoch Geräte, die mit schlechter Eingangsleistung nicht zurechtkommen. Für in diesen Fällen benötigen Sie eine True-Sinus-UPS.

Abschweifungen:

1. Einige Verstärkerkonstruktionen haben sehr wenig negative Rückkopplung. Es ist so etwas wie ein religiöses Thema in audiophilen Kreisen, wobei die reaktionären Extremisten glauben, dass die besten Verstärker wenig bis gar kein Feedback haben.

2. Die andere Hauptursache für das Summen des Verstärkers ist die Masseschleife .

3. Deshalb sehen Sie häufig Netzteile gekennzeichnet als Akzeptieren von 90-260 VAC oder ähnlichem. Wenn ein solches Netzteil 200 VAC einspeist, zieht es einfach die Hälfte des Stroms an, als hätte es stattdessen 100 VAC, so dass es die gleiche Leistung an den Stromkreis liefern kann. P=VI

4. Selbst Geräte, die sich nicht sehr für saubere Energie interessieren, müssen häufig Netzeinlassfilterung haben, um EMV Vorschriften zu erfüllen.

5. Zum Vergleich mit dem Linearregulationsfall ist ein typisches ungeregelte Versorgung könnte AC-seitiges Rauschen um etwa 20 dB reduzieren.

   Dezibel sind eine logarithmische Skala , wobei jede 6 dB Differenz zwischen zwei Spannungen eine Verdoppelung oder Halbierung ist. Somit ist die 80 dB Rauschunterdrückung eines Linearreglers nicht 4× besser als die 20-ish, die Sie von einem typischen ungeregelten Netzteil erhalten, es ist ungefähr 1,000× besser! Der 20 dB bis 100 dB Drop, den Sie von einem wirklich guten Linearregler erhalten, bedeutet, dass der Ausgang 10.000 Mal leiser ist als die Eingabe.

6. Angenommen, Sie entscheiden sich für eine True-Sine-USV für 500 US-Dollar, obwohl Sie für 150 US-Dollar eine qualitativ hochwertige modifizierte Sine-USV mit den gleichen Schlagzeilenspezifikationen erhalten können. Eine typische USV-Batterie muss etwa alle 3 Jahre ausgetauscht werden, was für das True-Sine-Modell 150-200 US-Dollar kosten kann. Das kommt zu $50-66 / yr × 12 Jahre & approx; $600-800, so dass die Batteriekosten das dominierende Element in der Kostenberechnung.

   High-End-UPSes neigen dazu, körperlich größer zu sein batterien für eine bestimmte VA-Ebene, so dass die Ersatzbatteriekosten für eine USV-Batterie hängt zum Teil davon ab, wie viel Sie ursprünglich für die USV bezahlt. Sie können sich daher für eine Low-End-USV entscheiden, als Sie es in den obigen Grafiken sehen möchten, da die langfristigen Betriebskosten bei einer High-End-USV zu hoch wären.