Clean AC có mặt khắp nơi, vì vậy một số thiết bị điện được thiết kế với nó như một giả định bắt đầu.
Thiết bị quan tâm đến chất lượng điện AC
Một ví dụ kinh điển về một thiết bị bắt đầu với giả định như vậy là bộ khuếch đại công suất âm thanh analog được thiết kế trong hoặc trước đầu những năm 1970 hoặc một thiết bị hiện đại hơn được thiết kế dọc theo cùng một dòng. Điều chỉnh tuyến tính tỏa ra quá nhiều nhiệt trong thiết bị như vậy, công nghệ điều chỉnh chuyển đổi tiếng ồn thấp không thực sự có sẵn tại thời điểm đó, và do đó, các ampe thời đó được thiết kế với công suất cơ bản không được kiểm soát trực tiếp điều khiển các giai đoạn khuếch đại. Công suất bẩn hiển thị như một phần của tín hiệu đầu ra, tùy thuộc vào mức độ phản hồi của bộ khuếch đại. Đây là một trong hai nguyên nhân chính của dòng hum trong amps cũ.²
Một ví dụ khác về mạch mà chất lượng điện có thể ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị là một cái gì đó với động cơ điện xoay chiều, chẳng hạn như máy khoan điện có dây , trong đó tốc độ của động cơ là chức năng trực tiếp của điện áp đặt trên nó. Điện áp không tăng và giảm trơn tru sẽ gây ra sự thay đổi tốc độ. Các bước trên đầu ra của sóng hình sin được sửa đổi nằm trong vùng hàng trăm Hz, do đó, một UPS hình sin được sửa đổi có thể gây ra thay đổi trong cách động cơ chạy mà bạn thực sự có thể nghe thấy.
Mặc dù tôi không lo lắng quá nhiều về chất lượng điện kém sẽ làm gì đối với máy khoan điện, nhưng có những thiết bị điều khiển động cơ mà tôi không muốn chạy từ một UPS chất lượng kém, chẳng hạn như máy CPAP .
Đối với câu hỏi liệu có bất kỳ thiết bị nào trong giá SOHO của bạn quan tâm đến chất lượng đầu ra của UPS hay không, điều đó phụ thuộc vào thiết kế của nguồn cung cấp điện của từng bộ phận.
Các loại cung cấp điện
Các thiết bị có bộ lọc và quy định cung cấp năng lượng mạnh thường không quan tâm đến tính phi âm trong sóng hình sin được sửa đổi. Tất cả những gì quan trọng đối với một thiết bị như vậy là nó có đủ năng lượng RMS và công suất nằm trong giới hạn điện áp đầu vào của thiết bị .³
Loại cung cấp năng lượng phổ biến nhất được sử dụng cho các thiết bị điện tử hiện đại là nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi . Bộ chuyển đổi làm nhiều thứ nhanh hơn cho nguồn điện hơn là đặt một số va chạm vào sóng hình sin đầu vào, vì vậy chúng phải có nhiều bộ lọc nếu mạch tải yêu cầu nguồn sạch .⁴
Loại điều tiết cung cấp năng lượng chính khác là bộ điều chỉnh tuyến tính , thường triệt tiêu nhiễu đầu vào tần số thấp và gợn sóng 80-100 dB. Điều đó có nghĩa là một chút mấp mô đầu vào sẽ ra khỏi các giai đoạn lọc và quy định như chỉ là một chút mờ. Tôi đã cố gắng đưa ra một ví dụ về một thiết bị sẽ hoạt động kém vì lỗi đó, nhưng không có gì xuất hiện trong tâm trí. Khi bạn đẩy tiếng ồn xuống quá xa, nó trở nên không quan trọng đối với hầu hết các mạch, đó là lý do tại sao các bộ điều chỉnh tuyến tính vẫn được sử dụng, mặc dù chúng không hiệu quả.
Điều đó khiến nguồn cung cấp điện không được kiểm soát. Điều này giống như các trường hợp động cơ AC ở trên, ngoại trừ việc máy biến áp làm giảm điện áp AC, sau đó thường được chỉnh lưu và lọc để tạo ra điện áp DC gập ghềnh. Quá trình ba giai đoạn này làm giảm đáng kể tiếng ồn bên AC, vì vậy có thể có những thiết bị được chế tạo với giả định rằng tiếng ồn và gợn trên đầu ra của nguồn cung cấp như vậy khá sạch và sẽ bị làm phiền bởi Hàm băm hàng trăm Hz xuất phát từ một UPS hình sin đã được sửa đổi.
Dao động
Sau fixer1234 thêm hình ảnh vào câu trả lời của ông , tôi nghĩ, sửa đổi sin có thể không thực sự được mà xấu, phải không? Ý tôi là, họ sẽ sử dụng hơn bốn bước mỗi chu kỳ, phải không? Đúng?
Tôi quyết định chụp hình dao động của tất cả các UPS tôi có ở đây cho Khoa học! Tất cả chúng đều được sản xuất bởi cùng một công ty, nhưng chúng đến từ những điểm khác nhau trong dòng sản phẩm của công ty đó.
Để tham khảo, đây là những gì điện áp dòng AC chưa được lọc trông giống như ở vị trí thử nghiệm, với điện áp so với thời gian ở bên trái và một biểu đồ phổ có cùng dạng sóng ở bên phải:
Đỉnh lớn ở cạnh trái của biểu đồ phổ là tần số cơ bản 60 Hz . Các đỉnh sóng hài lớn mà bạn thấy cho thấy năng lượng tường của tôi ở đây không phải là siêu sạch. Lớn nhất là sóng hài thứ 2 ở tần số 120 Hz ở giữa âm mưu, giảm 30 dB so với mức cơ bản, tiếp theo là sóng hài thứ 3 ở 180 Hz tắt ở cạnh phải của âm mưu. Sau đó, có đỉnh bí ẩn ở 85 Hz, mà tôi không có lời giải thích cho.
Điều này là đủ biến dạng để hiển thị trong biểu đồ dao động ở bên trái: chú ý các đỉnh hơi phẳng.
Tôi đã thử nghiệm một vài UPS hình sin khác nhau, cả hai đều khá đắt. Đầu ra của chúng trông như thế này:
Mắt bạn không đánh lừa bạn: đầu ra AC trên pin từ bộ lưu điện đặc biệt này sạch hơn nguồn điện trên tường của tôi! UPS này sẽ chạy bất kỳ thiết bị điện tử nào trong giới hạn tải của nó, bởi vì đầu ra trên pin của nó gần với công suất tường lý tưởng cũng như không có sự khác biệt thực tế.
Nếu một UPS tồn tại đủ lâu, chi phí pin thay thế sẽ vượt quá chi phí ban đầu. Do đó, nếu bạn đang mua các UPS chất lượng, hãy xem xét chi phí vận hành của UPS nhiều hơn so với giá mua ban đầu.⁶
Một UPS tầm trung từ cùng một nhà sản xuất có giá khoảng so với một UPS hình sin thực sự có cùng thông số kỹ thuật tiêu đề. Nó có thể sẽ nhỏ hơn và nhẹ hơn, quá. Cuộc đuổi bắt? Điều này:
Mặc dù điều đó tốt hơn rất nhiều so với sản lượng mà chúng tôi mong đợi bởi bài đăng của fixer1234, nhưng nó không hay. Không chỉ có nhiều nhiễu và méo dải rộng trên đầu ra của UPS này, hai cú hích ngược mà bạn thấy trên mỗi chu kỳ có thể gây khó chịu cho các mạch giả định rằng điện áp đầu vào AC luôn tăng hoặc giảm đều đặn.
Tuy nhiên, một nguồn cung cấp năng lượng được lọc và kiểm soát tốt sẽ loại bỏ tất cả những điều này, vì vậy các thiết bị như vậy sẽ chạy từ UPS đó tốt. Tôi chưa bao giờ có bất kỳ vấn đề nào với các thiết bị được cắm vào UPS này. Vì đó là UPS giúp duy trì các thành phần cốt lõi của mạng gia đình tôi, tôi nghĩ rằng tôi sẽ chú ý nếu chúng khởi động lại trên mỗi đốm điện.
Một trong những lý do mà tôi không đưa ra tên thương hiệu và kiểu máy ở đây là vì nó không phải là một hướng dẫn rất tốt về chất lượng đầu ra trên pin. Tôi đã thử nghiệm một người họ hàng gần của UPS trước đó và nhận được kết quả thử nghiệm rất khác:
Về cơ bản, đây là phiên bản trong thế giới thực của dạng sóng lý tưởng hóa được hiển thị trong câu trả lời của fixer1234. Câu trả lời cho câu hỏi của tôi ở trên là "Có, họ thực sự làm cho các UPS có chất lượng đầu ra rất tệ."
Và vâng, nó thực sự có thể quan trọng trong thực tế. Trên thực tế, tôi đã chọn kiểm tra đầu ra cụ thể của UPS này cho câu trả lời này một cách cụ thể bởi vì nó đã gây rắc rối cho chúng tôi trong quá khứ.
Chúng tôi đã có một PC thương hiệu cao cấp được cắm vào UPS này và trên mỗi đốm sáng, PC - và chỉ PC - sẽ tự khởi động lại. Mọi thứ khác được kết nối với các ổ cắm "pin" sẽ ở lại. Thật kỳ lạ khi tôi thực sự đã viết một chương trình Arduino tại một thời điểm để ghi nhật ký "trực tiếp" trong vài tuần để thử và phát hiện sự cố mất điện. Cái bảng nhỏ đó vẫn chạy suốt thời gian, ngay cả khi PC khởi động lại. Cuối cùng chúng tôi đã chuyển UPS đó sang một máy chủ cũ lớn, hy vọng rằng tải nặng hơn cũng sẽ gây ra triệu chứng tương tự, nhưng không: UPS đã giữ cho máy chủ đó chạy qua một vài lần mất điện.
Chất lượng đầu ra của UPS không phải là đáy của thùng. Bạn đang ngồi à Đây là một UPS cấp thấp từ cùng một công ty đã tạo ra cả ba UPS ở trên:
Ow!
Bây giờ bạn thấy tại sao dòng UPS cấp thấp này có giá chỉ bằng một nửa so với các UPS tầm trung.
Điều đó nói rằng, tôi chưa bao giờ thấy một trong những thiết bị cắm vào đó mà UPS không chạy được khi mất điện.
Kết luận
Nhiều thiết bị đơn giản là không quan tâm nhiều đến chất lượng điện AC. Một ví dụ cực đoan là đèn bàn sợi đốt, nhưng bất kỳ thiết bị nào có nguồn cung cấp được điều chỉnh tốt và được lọc tốt sẽ phải đối phó với đầu vào AC xấu.
Tuy nhiên, như chúng ta đã thấy ở trên và trong các câu trả lời khác, có những thiết bị sẽ không đối phó với nguồn điện đầu vào kém. Đối với những trường hợp này, bạn cần một UPS hình sin thực sự.
Lạc đề:
Một số thiết kế khuếch đại có rất ít phản hồi tiêu cực . Đó là một vấn đề tôn giáo trong giới audiophile, với những kẻ cực đoan phản động tin rằng các bộ khuếch đại tốt nhất có rất ít phản hồi.
Nguyên nhân chính khác của bộ khuếch đại hum là vòng lặp mặt đất .
Đây là lý do tại sao bạn thường xuyên thấy các bộ nguồn được đánh dấu là chấp nhận 90-260 VAC hoặc tương tự. Nếu một nguồn cung cấp năng lượng như vậy nhận được 200 VAC, nó sẽ chỉ rút một nửa dòng điện như thể nó có 100 VAC thay vào đó, cho phép nó cung cấp cùng một công suất cho mạch được cấp nguồn. P = VI
Ngay cả các thiết bị không quan tâm nhiều đến nguồn sạch cũng thường phải có bộ lọc đầu vào nguồn để đáp ứng các quy định EMC .
Để so sánh với trường hợp điều chỉnh tuyến tính, nguồn cung không được kiểm soát điển hình có thể giảm tiếng ồn bên AC khoảng 20 dB.
Decibel là thang đo logarit trong đó cứ 6 dB chênh lệch giữa hai điện áp là tăng gấp đôi hoặc giảm một nửa. Do đó, mức giảm nhiễu 80 dB của bộ điều chỉnh tuyến tính không tốt hơn 4 × so với mức 20 bạn nhận được từ nguồn cung cấp điện không được kiểm soát điển hình, tốt hơn khoảng 1.000 ×! Mức giảm 20 dB đến 100 dB mà bạn nhận được từ bộ điều chỉnh tuyến tính thực sự tốt có nghĩa là đầu ra yên tĩnh hơn 10.000 lần so với đầu vào.
Giả sử bạn quyết định mua một UPS hình sin thực sự với giá 500 đô la mặc dù thực tế là bạn có thể có được một UPS hình sin được sửa đổi chất lượng tốt với cùng thông số kỹ thuật tiêu đề với giá 150 đô la. Một pin UPS thông thường cần được thay thế sau mỗi 3 năm hoặc lâu hơn, có thể có giá 150-200 đô la cho kiểu máy sin thực sự. Con số đó lên tới $ 50-66 / năm × 12 năm 600 $ 600-800, khiến cho chi phí pin trở thành yếu tố chi phối trong tính toán chi phí.
Các UPS cấp cao hơn có xu hướng có pin lớn hơn vật lý cho một mức VA nhất định, do đó, chi phí pin thay thế cho pin UPS phụ thuộc một phần vào số tiền bạn đã trả cho UPS ban đầu. Do đó, bạn có thể chọn mua một UPS cấp thấp hơn bạn có thể đưa ra các biểu đồ ở trên vì chi phí vận hành dài hạn sẽ quá cao với một UPS cao cấp hơn.
