Что такое синусоида в электричестве
Перейти к содержимому

Что такое синусоида в электричестве

  • автор:

Что такое чистая синусоида?

Чистая синусоида термин введенный в электротехнике, электронике и т.д. связанный с электрическими цепями. Синусоида определяется графиком в плоскости и представляет плавную кривую задаваемую уравнением у = а + вsin(сх+в)

В приведённой формуле a, b, c — постоянные;

a характеризует сдвиг графика по оси Oy. Чем больше a, тем выше поднимается график;

b характеризует растяжение графика по оси Oy. Чем больше увеличивается b, тем сильнее возрастает амплитуда колебаний;

с характеризует растяжение графика по оси Ox. При увеличении c частота колебаний повышается;

В электротехнике очень сложно преобразовать постоянный электрический ток

график постоянного электрического тока

который представляет из себя прямую линию на графике в чистую синусоидальную, т.е. в переменный ток — обычно кривая синусоида получается со всякими провалами, отрезанная, оборванная и т.д. — легко наблюдается такое преобразование на экранах осциллографа со всеми изъянами. И тот пробразователь который очень близко к синусоидальной преобразовывает постоянный ток в переменную называют чистым синусоидальным преобразователем, на самом деле — этой чистой синусоиды ни один преобразователь в мире еще не делает, все равно изъян остется, хотя и близко к этому подошедшие существуют преобразователи.

Вот на графиках отображены синусоиды преобразованного с постоянного тока конверторами, рисунки А и Б — это ступенчатые «грязные» синусоиды, а на рисунке В — «Чистая» синусоида.

Как выбрать лучший бесперебойник с правильной синусоидой: советы и рекомендации

Фото Что такое УПС

В мире, где электроника стала неотъемлемой частью нашей жизни, стабильность питания играет ключевую роль в сохранении устройств от повреждений, которые могут возникнуть в результате перерывов в электропитании. Бесперебойник или источник бесперебойного питания (ИБП) – это устройство, обеспечивающее продолжение питания электроники во время отключения тока. Однако, не все девайсы одинаково устроены – одни из них работают лучше других, в зависимости от типа синусоиды, которую они генерируют.

Виды синусоид и принцип работы ИБП

Синусоида является основным элементом многих электрических устройств, включая бесперебойники. Это колебание, представляющее собой гладкую кривую, повторяющуюся через равные интервалы времени. В зависимости от используемых параметров синусоиды могут быть разных типов, включая чистые, модифицированные и квази-синусоиды.

Для бесперебойников используются разные типы синусоидов, но наилучший вариант – прямая (чистая) синусоида. Прямая синусоида имеет гладкую форму колебания, позволяющую придавать стабильное питание бытовым устройствам и защищать их от возможных повреждений, которые могут возникнуть при использовании менее качественных типов синусоидов.

Принцип работы бесперебойника состоит в том, чтобы обеспечить постоянное питание устройств даже во время перебоев в электрической сети. Для этого ИБП использует аккумуляторные батареи, обеспечивающие питание приборов при отключении электроэнергии. Кроме того, бесперебойный источник может иметь различные функции, такие как автоматическое выключение устройств при перебоях в электричестве или защита устройств от перепадов напряжения. Выбор соответствующего бесперебойника зависит от потребностей пользователя, типа устройств и конкретных условий использования.

Фото Как выбрать бесперебойник с правильной синусоидой

Виды бесперебойников и их особенности

Существует несколько типов бесперебойников, таких как офлайн, линейно-интерактивный и онлайн. Оффлайн устройство используется только тогда, когда ток прерывается, тогда как линейно-интерактивный и онлайн постоянно регулируют ток, подаваемый к устройствам. Линейно-интерактивные и онлайн ИБП имеют лучшую функциональность по сравнению с офлайн, поскольку они постоянно контролируют и регулируют ток, подаваемый подключенным к ним девайсам. Это означает, что они обеспечивают более стабильное и бесперебойное питание.

Эта таблица позволяет сравнить различные типы ИБП по нескольким критериям, что может помочь в выборе наиболее подходящего для конкретных потребностей:

Линейный интерактивный с автокоррекцией

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!

Квазисинусоида

Рисунок1 Осциллограмма выходного напряжения ИБП «квазисинусного» типа.

Горсеть

Рисунок2 Осциллограмма напряжения городской сети переменного тока.

Синусоида UPS-0512

Рисунок3 Осцилограмма выходного напряжения ИБП UPS-0512.

Базовые понятия в электрике

Перед началом работы с электричеством следует хотя бы в теории понимать с чем имеешь дело, знать необходимые для начинающего формулы, понятия и обозначения. И пусть не пугает объем написанного – это всего лишь часть необходимых знаний специалиста.

Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц в проводнике, возникающее под действием электромагнитного поля. Различают постоянный ток и переменный ток.

Напряжение – это работа, совершаемая электрическим полем по перемещению единичного положительного заряда на данном участке цепи или по другому: разность потенциалов на концах проводника.

Постоянный ток – из названия понятно, что он постоянный, а означает это, что он не меняет своего направления и силу тока, а протекает от минуса к плюсу (например, обычная пальчиковая батарейка, аккумулятор телефона и т.п.).

Переменный ток в отличии от постоянного меняет свое направление и величину с частотой, определяемой для каждой сети по разному (например, частота сети в России 50 Гц – это означает, что за 1 секунду ток меняет вое направление 50 раз, а в США – принято 60 Гц электрическая сеть).

Частота переменного тока – это параметр электрической цепи, выражающий отношение числа полных колебаний (периодов) электрической синусоиды к единице, величина, обратная периоду изменения тока. Или проще говоря, величина, показывающая сколько полных циклов (периодов) сделает синусоида за 1 секунду.

Различают также однофазную и трехфазную систему электрических цепей.

Трехфазную систему электрических цепей образуют три одинаковых по частоте и амплитуде тока, сдвинутых по фазе на одну треть периода или на 120 градусов.Широкое применения трехфазная система получила благодаря свои преимуществам, таким как:

  • Возможность распределения нагрузки между фазами;
  • Низкие потери при передачи электроэнергии на расстояние в сравнении с однофазной системой;
  • Уравновешенность системы;
  • Подключение электродвигателей и 3х фазных электрических машин (более экономичные и производительные показания работы в сравнении с одно- и двухфазными электрическими машинами);
  • Получение двух напряжений – фазного и линейного.

Фаза – проводник, ЭДС которого не равен нулю (на котором присутствует напряжение).

Линейное напряжение – напряжение между двумя фазами [Uл].

Фазное напряжение – напряжение между фазой и нулевым проводником [Uф].

Теперь, зная немного теории про электрический ток, следует перейти к основополагающим законам электрики. По крайней мере тем, что необходимо знать начинающим и без которых не обойтись.

Закон Ома (для участка цепи)

Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи.

I = U / R , где
I – сила тока на участке цепи, измеряется в амперах [А];
U – напряжение на участке цепи, измеряется в вольтах [В];
R – сопротивление на участке цепи, измеряется в омах [Ом].Из этого законы вытекают следующие формулы:

U = I * R; R = U / I

Делаем выводы из закона:

Чем выше сопротивление на участке цепи, тем меньше ток, учитывая что напряжение на участке цепи не менялось;

Чем выше напряжение на участке цепи, тем выше и ток на участке цепи, учитывая что сопротивление участка цепи не менялось.

Мощность электрическая

Электрическая мощность – это работа, которую совершает электромагнитное поле для перемещения электрических зарядов за единицу времени, измеряется в ваттах [Вт]. Различают активную, реактивную, а также полную мощность.

Активная мощность – мощность, которая преобразуется в другие виды энергии (механическую, тепловую, световую и т.д.), измеряется в ваттах [Вт]. для однофазной системы питания:

P = U * I * cos(f), где f – угол сдвига между U и I (на практике cos(f) = 0.8 – 0.9).

Если нагрузка активная (не содержащая в своем составе ни конденсаторов, ни трансформаторов и т.п. например электрический чайник, электроплита и т.д.),то угол между напряжением и током равен нулю, а значит мощность считается по формуле: P = U * I

Реактивная мощность – вид электрической нагрузки, создающий в электроустановках колебания энергии электромагнитного поля индуктивного и емкостного характера, измеряется в вольт-амперах реактивных [ВАР].

Полная мощность – соответственно величина содержащая и активную и реактивную мощности, измеряется в вольт-амперах [ВА].

  • для однофазной системы питания:
  • для трехфазной симметричной системы питания:

Сопротивление

Сопротивление тоже бывает нескольких видов: активное, емкостное (конденсаторы) и индуктивное (электромагнитные катушки и т.п.). Но сейчас мы остановимся на конкретных понятиях: резистор и сопротивление.

Резистор – это активное сопротивление постоянного неизменного значения, которое определяется номиналом изделия (рис. 2.1).

Сопротивление (переменные резисторы) – это активное сопротивление, значение которого можно изменить (например, латтер, катушка сопротивления и т.д.).

Резисторы можно подключать в цепь как последовательно, так и параллельно, причем сопротивление данного участка цепи можно вычислить по следующим формулам:

  • последовательное соединение: , где Z – полное сопротивление, [Ом].
  • параллельное соединение:

Если параллельно соединены только 2 резистора, то сопротивления можно вычислить по формуле:

Проводники и диэлектрики

Проводник – вещество или тело, в котором под воздействием электромагнитного поля возникает электрический ток. Проводниками являются металлы, некоторые жидкие и газообразные вещества.

Диэлектрики – материалы, не проводящие электрический ток, т.к. имеют большое сопротивление. Диэлектриками являются сухая древесина, пластмасса, стекло, резина, бумага, сухая ткань, керамика, текстолит и т.д.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *