Формы выходного напряжения в DC/AC инверторах от MEAN WELL
27.12.2019
Инвертором является преобразователь типа DC/AC, который осуществляет преобразование из напряжения постоянного тока DC в напряжение переменного тока AC для питания электрических устройств, предназначенных для подключения в электросеть. Таким образом, от низковольтного источника питания постоянного тока (12, 24, 48 В) можно получить напряжение эквивалентное напряжению сети электропитания.
Одной из важных характеристик при выборе инвертора (DC/AC преобразователя) является форма выходного сигнала. Различают чистую синусоиду и модифицированную синусоиду (рис. 1). Среднеквадратичное (или действующее) значение напряжения обоих видов форм одинаково и численно равно 230 В. Однако, с точки зрения применения инверторов для питания конечной нагрузки форма переменного напряжения имеет значение. Поэтому, компанией MEAN WELL были разработаны серии инверторов с как чистой синусоидой, так и более бюджетные, за счет упрощения конструкции, инверторы с модифицированной синусоидой.
Рис.1. Формы выходного напряжения в DC/AC преобразователях (инверторах)
Множество электрических устройств – потребителей электроэнергии имеют в своем составе блок питания, который, получая электроэнергию от сети переменного тока, осуществляет преобразование типа AC/DC для питания подсистем в составе конечного устройства. Это характерно для сложных устройств и систем – телевизоры, ноутбуки, аудиотехника, фото и видеоаппаратура и другие. В общем случае, блок питания в составе таких устройств содержит выпрямитель (до силовых ключей для импульсного блока питания или после силового трансформатора для линейного БП). Поскольку входное переменное напряжение в процессе преобразования выпрямляется и фильтруется, то для таких устройств форма входного переменного напряжения не важна и можно применять для питания инверторы с модифицированной синусоидой. Единственная особенность – в зависимости от качества выходного фильтра БП конечное устройство может «фонить» (характерно для аудиоустройств), или на его работе могут сказываться импульсные помехи, возникающие вследствие преобразования.
Также есть ряд электрических устройств, которые работают непосредственно от сети переменного тока (без дополнительного преобразования в постоянный ток) – как правило, это устройства, содержащие в своем составе электродвигатели – различный электроинструмент, компрессоры, кухонная и бытовая техника, дачный электроинструмент и т.д. При модифицированной синусоиде, электродвигатели в их составе могут не включаться, или во время работы может возникать сильный нагрев и повышенный шум, что приводит преждевременному износу и сокращению службы таких устройств. Поэтому для питания этих электрических устройств не рекомендуется применять инверторы с модифицированной синусоидой.
Таким образом, при выборе инвертора важно понимать тип и характер конечных устройств, подключаемых к нему. Инверторы с чистой синусоидой серии TS различной мощности от компании MEAN WELL подходят для питания практически любых устройств. Для устройств, имеющих в своем составе блоки питания, или являющимися активной (резистивной) нагрузкой (например, нагреватели, чайники, электроплиты), можно использовать хорошо себя зарекомендовавшие бюджетные инверторы с модифицированной синусоидой серий A301 и A302.
Для консультирования или уточнения информации по источникам питания MEAN WELL обращайтесь по адресу электронной почты [email protected].
Входное напряжение в AC/DC преобразователях корпусного типа компании MEAN WELL
29.08.2022
Преобразователи из напряжения переменного тока (Alternating Current, AC) в напряжение постоянного тока (Direct Current, DC), то есть преобразователи типа AC/DC, являются самыми распространенными источниками питания для различных применений. Этот факт является следствием того, что в целях минимизации потерь при передаче электрической энергии более предпочтительным является способ передачи на переменном токе, а подавляющее большинство потребителей электрической энергии работают на постоянном токе.
В настоящее время наибольшую популярность получили импульсные источники питания, в которых преобразование типа электрического тока из одного в другой и формирование его уровня происходит с помощью силовых полупроводниковых приборов, работающих в ключевом режиме, и пассивных элементов накопления электрической энергии (индуктивности и конденсаторы) с применением различных топологий.
В английском языке такие источники питания называются SMPS – switched-mode power supply, то есть источник питания, работающий в ключевом режиме, что более точно отображает принцип его действия.
Все импульсные AC/DC преобразователи содержат в своем составе блок выпрямителя и фильтрации входного напряжения, так как работа силовых полупроводниковых приборов в ключевом режиме обеспечивается в цепях постоянного тока, что так или иначе используется практически во всех топологиях AC/DC преобразования. На примере AC/DC преобразователя RS-50 блок выпрямителя и фильтрации идет сразу после входного фильтра:
Блок-схема AC/DC преобразователя RS-50
На практике, напряжение переменного тока нормируется на уровне действующего значения напряжения, то есть значением, по которому сеть электропитания маркируется (например, «сеть 220В AC»). Действующее значение напряжения переменного тока ниже амплитудного значения на √2 (1.4142), так для действующего значения 220В AC амплитудное значение будет равно 311В AC.
После этапа выпрямления и фильтрации напряжение постоянного тока DC будет численно равно амплитудному значению напряжения AC, то есть те же 311В.
Входное переменное напряжение и выпрямленное напряжение
Исходя из особенности включения выпрямителя в состав AC/DC преобразователей импульсного типа, эти преобразователи могут использоваться и как DC/DC преобразователи в высоковольтных цепях постоянного тока. Фактически входной постоянный ток будет без какого-либо (почти) изменения проходить через выпрямитель источника питания. Так как AC/DC преобразователи компании MEAN WELL работают в широком диапазоне входного напряжения переменного тока, например от 85 до 264В AC для серий HRP и серий HRPG (кроме HRPG-1000 – у него нижняя граница 90В AC), то, соответственно, входной диапазон напряжения на постоянном токе будет таким же широким – от 120В DC до 370В DC, то есть выше нормированного действующего значения также на √2 во всем диапазоне. Это правило действует для всех серий источников питания корпусного типа компании MEAN WELL за одним исключением – серии, где выбор входного диапазона осуществляется по переключателю 115В/230В, можно использовать только в цепях постоянного тока, соответствующих верхнему диапазону напряжения AC.
Так для блоков питания серий SE-450, SE-600, SE-1000 верхним диапазоном является 180-264В AC, то на вход можно подавать напряжение постоянного тока 254-370В DC и не ниже.
Высоковольтные цепи постоянного тока получают всё большее распространение в электротранспорте, так как в целях уменьшения потерь выгодно использовать высоковольтные сборные аккумуляторные батареи и цепи их заряда. А для питания конечных устройств применяются DC/DC преобразователи из высоковольтной цепи в низковольтную бортовую цепь (12, 24 или 48В). Однако использование AC/DC преобразователей компании MEAN WELL в качестве DC/DC преобразователей для такой области может дополнить существующие решения DC/DC преобразователей серий SD и RSD, которые используются только в цепях постоянного тока.
Более подробно технические характеристики представлены в Спецификациях на блоки питания корпусных серий, а по вопросам, связанным с выбором и использованием продукции компании MEAN WELL, следует обращаться по адресу электронной почты Meanwell@chipdip.
ru.
Подробный обзор того, как работает постоянный ток
Начинающему инженеру по компьютерному оборудованию механизмы, связанные с напряжением и током постоянного тока, могут показаться запутанными. Тем не менее, это, несомненно, популярный факт, что они оба функционируют в качестве розеток в домашних и коммерческих помещениях. Не говоря уже о том, что они постоянно текут в одном направлении.
Однако в этих источниках энергии есть нечто большее, чем базовые знания. Таким образом, в этом подробном руководстве подробно рассматривается все, что граничит с напряжением и током постоянного тока.
Давайте узнаем, как это работает！
Содержание
1. Что такое постоянное напряжение и постоянный ток?
Постоянный ток в напряжении и токе означает «постоянный ток» или «постоянная полярность». Напряжение постоянного тока – это постоянное напряжение, которое управляет током в одном направлении. Это означает, что ток течет в одном направлении. Однако он может меняться во времени.
Выпрямители, солнечные панели, а также батареи производят постоянное напряжение в результате химической реакции.
Вольтметр измеряет уровни постоянного напряжения. Также используются несколько источников питания постоянного напряжения. Например, большинство логических схем, фонарей, грузовиков и легковых автомобилей используют источник питания постоянного тока. Поток постоянного тока присутствует в чем угодно. Между тем, электрический заряд постоянного тока имеет одно направление течения.
Кроме того, большинство цифровых электронных устройств используют электроэнергию постоянного тока. Постоянный ток фактически преобразует химическую энергию в батарее в электрическую энергию. Он также перемещает электроны из точки отрицательного заряда в точку положительного контроля без изменения направления.
(Поток постоянного и переменного тока)
2. Символ постоянного тока
Поскольку постоянный ток постоянен, символ представляет собой прямую линию.
Прямая линия, безусловно, означает, что ток однонаправленный. На рисунке ниже показана иллюстрация цепи постоянного тока.
(Знак символа постоянного тока)
3. Как измерить постоянный ток
Самый простой способ измерения постоянного тока — с помощью цифрового мультиметра. Текущие измерения часто легко провести. Ниже приведены простые шаги по измерению постоянного тока:
- Во-первых, подключите черный щуп мультиметра к разъему COM.
- Затем поместите красные щупы в разъем V. После этого в обратном порядке снимите сначала красный щуп, затем черный щуп прожектора соедините с массой цепи отрицательной полярности, а красный поиск с положительной контрольной точкой.
- Введите тип постоянного тока в мультиметр и прочтите показания на дисплее.
Еще один способ измерения постоянного тока заряда через проводник — использование токоизмерительных клещей.
(клещи для измерения напряжения)
4. Расчет мощности постоянного тока
Шаг 1:
Используя закон Ома, вы можете точно рассчитать ток (l), сопротивление ® и напряжение ( V) цепи постоянного тока.
В результате вы можете впоследствии рассчитать выходную мощность в любой точке схемы. Формула закона Ома: напряжение (В) равно току (I), умноженному на сопротивление (R).
V = I x R
(мультиметр)
Например, если ток (I) равен 0,6 ампер постоянного тока (600 миллиампер), R составляет 150 Ом. Используя приведенную выше формулу для расчета максимального напряжения: 0,6 x 150 = 90 вольт. Кроме того, в ситуации измерение сопротивления недоступно, и идеально использовать 4-проводной режим измерения времени измерения для точной точности.
Шаг 2:
Для расчета мощности постоянного тока: Мощность (Вт) = Напряжение (В) x Ток (А).
Р = В х I
Начиная с шага 1, P = 90 x 0,6 A = 54 Вт.
(расчет мощности постоянного тока)
5. Разница между переменным и постоянным током
Электрическая энергия бывает двух видов: постоянный ток (DC) и переменный ток (AC). Обе мощности необходимы для функционирования всех электрических устройств.
( Показана разница между переменным и постоянным током )
Значительная разница между мощностью переменного и постоянного тока, и она показана в сравнительной таблице ниже;
| Постоянный ток (DC) | Переменный ток (AC) | |
Частота | Частота постоянного тока 0Гц (Гц). Поскольку постоянный ток не движется по форме волны, как переменный ток, он имеет нулевую частоту, потому что имеет однонаправленный поток. | Частота переменного тока показывает, сколько раз он меняет свое направление на противоположное. Например, самая популярная частота переменного тока составляет 60 циклов в секунду, обычно известную как 60 герц (Гц). Таким образом, если частота равна 55 Гц, ток меняет направление 55 раз. |
Направление тока | Когда по цепи протекает постоянный ток, он никогда не меняет своего направления. | Когда по цепи протекает переменный ток, он периодически меняет направление. Подобным образом он также создает петлю из вращающейся проволоки в магнитном поле. |
Электронное движение | Электроны уверенно движутся в фиксированном направлении без изменений. | Электроны движутся вперед и назад в переменном направлении. |
Текущий размер | DC остается постоянной величиной во времени. Однако при пульсирующем постоянном токе она имеет различную степень. | Величина переменного тока особенно постоянно изменяется во времени. |
Пассивный параметр | Только сопротивление. | Импеданс. Это включает в себя как реактивное сопротивление, так и сопротивление. |
Коэффициент мощности | Значение находится в диапазоне от 0 до 1. | |
Преобразование | Постоянный ток обычно преобразуется в переменный ток с помощью выпрямителя. | AC преобразуется в DC с помощью инвертора. |
Тип | DC часто подразделяют на пульсирующий и чистый DC. | Синусоидальная, квадратная, трапециевидная и треугольная волны. |
Сигнал | Нет сигнала. | Форма волны переменного тока действительно чередуется. Волны образуются, когда генераторы переменного тока на электростанциях производят переменный ток. |
Тип нагрузки | Подключается только к резистивной нагрузке. | Напротив, переменное напряжение связано с емкостной, индуктивной и резистивной нагрузкой. |
Опасный | Электропитание постоянного тока более опасно по сравнению с переменным током аналогичного номинала. | При неосторожном обращении несомненно опасен. |
Приложение | Сотовые телефоны, телевизоры с плоским экраном, фонарики, электрические и гибридные транспортные средства и т. д. | Бытовые и промышленные приборы, такие как посудомоечные машины, холодильники и машины для тостов, используют переменный ток. |
Источник | Он использует как батарею постоянного тока, так и генератор. | С другой стороны, он использует цепь переменного тока и генератор. |
Передача электроэнергии | В источниках питания или электричества наиболее актуальная система передачи осуществляется через HVDC. Кроме того, в этой системе постоянный ток имеет низкую потерю напряжения. | Также может передаваться через HVDC. |
Эффективность | Суперэффективный | Имеет низкую эффективность. |
Типы развертки | Этот режим источника тока обычно вычисляет точку смещения цепи выбранных источников питания в предопределенных ступенях в диапазоне значений напряжения. Кроме того, развертка постоянного тока также работает вместе с любым источником, имеющим переменную постоянного тока. | Моделирование развертки переменного тока специально предназначено для расчета отклика слабого сигнала напряжения цепи. |
Тип сканирования | Скорость сканирования находится в диапазоне от 100 мс до 10 000 с. Он также работает в рампе или треугольной волне. | Этот тип сканирования обычно выполняет цикл выборки на скорости, чтобы убедиться в соответствии времени. |
В настоящее время источниками постоянного тока являются солнечные элементы, термопары, батареи, а также топливные элементы. В отличие от переменного тока, который лучше всего подходит для электростанций и электрических сетей, этот распространенный тип питания используется в различных приложениях.
Кроме того, DC в основном используется во всей бытовой электронике. Это полезно в нескольких приложениях, таких как мобильные телефоны, телевизоры с плоским экраном, светодиодные фонари, электрические и гибридные автомобили.
Кроме того, он в основном работает в приложениях с низким напряжением, таких как самолеты и зарядка аккумуляторов. Большинство накопителей энергии также работают на постоянном токе.
Постоянный ток также обеспечивает более эффективную передачу электроэнергии на большие расстояния. Приложения и технологии постоянного тока не только очень надежны, но и работают в течение нескольких часов. Кроме того, в фотоэлектрической промышленности источник постоянного тока поставляет электроэнергию автономным приборам и портативным солнечным системам. Постоянный ток высокого напряжения (HVDC) также использует постоянный ток для передачи электроэнергии в энергосистемы, такие как ветряные турбины.
(гибридный автомобиль, использующий постоянный ток)
6. Преимущества и недостатки постоянного тока Раньше ток напряжения переменного тока часто был формой энергии, подходящей для рассеивания мощности. Но сегодня DC появляется в технологической области.
В результате это может создавать рабочие места, расширять исследования, вдохновлять на инновации и стимулировать экономический рост.
Самым значительным преимуществом постоянного тока перед переменным током является его способность работать в определенных приложениях. Например, постоянный ток предпочтительнее, когда есть падение напряжения переменного тока для расширенных зон покрытия. Ниже перечислены преимущества и недостатки постоянного тока.
(электродвигатель постоянного тока)
Преимущества
- Изменить скорость электродвигателя постоянного тока проще и быстрее.
- DC действительно работает во всей бытовой электронике.
- Аккумулирует электрический ток. Опять же, постоянный ток экономит электроэнергию в устройствах хранения данных и небольших приложениях, таких как перезаряжаемые батареи и блоки питания. За счет накопления электроэнергии она, по сути, становится легко доступной, когда возобновляемые источники не дают энергию после светового дня.
- Лучшее регулирование срока службы, поскольку падение напряжения на выходе сравнительно небольшое.
- Резистивные проводящие материалы, как правило, очень эффективны.
- Для работы требуется меньше изоляции, поскольку давление на проводник мало.
(солнечная панель)
Недостатки
- При постоянном напряжении высокого уровня становится трудно генерировать постоянный ток из-за проблем со связью.
- Систему постоянного напряжения также сложно увеличить для передачи высокого напряжения.
- Напряжение цепи постоянного тока и переключатели дороги в приборах. Прежде всего, они часто имеют гарантию на дефекты материалов.
- Настройка передачи постоянного тока особенно сложна.
- Вы не можете изменить вход напряжения постоянного тока.
(поток постоянного тока с перезаряжаемой батареей)
Заключение
Мы действительно дали исчерпывающий обзор постоянного тока постоянного напряжения, его преимуществ и недостатков.
При этом у вас должно быть лучшее понимание постоянного тока и того, чем он отличается от переменного тока. Электрический заряд постоянного тока имеет однонаправленный поток и присутствует почти в каждом электронном устройстве. С другой стороны, переменный ток дешевле и его легче передавать.
Так же, как и переменный ток, он, несомненно, становится технологически осуществимым. Если вы подключаете большую часть своей электроники к настенной розетке, вам обязательно придется преобразовывать переменный ток в постоянный. Применение этих источников рассеяния мощности зависит от нескольких факторов и спецификаций. Будьте уверены, с этим руководством вы сможете быстро переключаться между любыми формами энергии.
Номинальные значения напряжения постоянного тока — SunWize
При проектировании любой системы, в которой используются батареи, чрезвычайно важно использовать компоненты, рассчитанные на постоянный ток, особенно при работе с солнечными батареями.
Использование неправильных номиналов компонентов может быть опасным с точки зрения безопасности и возгорания. Не только автоматические выключатели и предохранители должны иметь правильное номинальное напряжение, но и реле, переключатели и другие компоненты и устройства. Неправильное использование номиналов может быть опасным и может привести к серьезному повреждению системы.
Несмотря на то, что многие компоненты имеют двойное номинальное напряжение переменного и постоянного тока, не все компоненты таковыми являются, и у большинства из них номинальное значение постоянного тока намного ниже, чем у переменного. Это можно увидеть по уменьшению напряжения, тока или того и другого. Например, автоматические выключатели Square D QOU рассчитаны на 120 В переменного тока и 48 В постоянного тока. Эти выключатели подходят для системы постоянного тока с номинальным напряжением 12 В или 24 В, но не для 48 В, поскольку напряжение заряда батареи может достигать 60 В, а напряжение массива выше 80 В.
Точно так же выключатели CBI QY выпускаются с номиналом 80 В постоянного тока и 125 В постоянного тока и могут быть специально рассчитаны на 150 В постоянного тока для солнечных батарей. Использование выключателя на 80 В пост. тока в системе с номинальным напряжением 48 В пост. тока может оказаться недостаточным, поскольку напряжение разомкнутой цепи солнечной батареи (Voc) может превышать 88 В пост. тока до температурной коррекции. Обратитесь к технической заметке SunWize о воздействии температуры на фотоэлектрические модули. Предохранители также могут иметь несоосные номиналы. Популярные стеклянные предохранители AGC вообще не имеют номинала постоянного тока. С другой стороны, керамические предохранители ABC (имеющие те же физические размеры, что и предохранители AGC) рассчитаны на 250 В переменного тока и 125 В постоянного тока. Механические реле могут быть еще более сложными, так как они могут иметь катушки постоянного тока, но не иметь постоянного тока для контактов.
В то время как реле может быть рассчитано на 6 А как при 250 В переменного тока, так и при 250 В постоянного тока, другое реле имеет номинал только 10 А при 110 В переменного тока и 30 В постоянного тока. Номинальные значения становятся еще более сложными при определении того, является ли нагрузка резистивной или индуктивной. Те же 10 А теперь рассчитаны только на 7 А для индуктивных нагрузок.
В дополнение к номинальному напряжению, устройства защиты от перегрузки по току также имеют максимальные номинальные значения тока прерывания, и они могут варьироваться в зависимости от напряжения. Если снова использовать выключатели Square D QOU в качестве примера, их номинальные значения составляют 10 000 AIC при 120 В переменного тока, но только 5000 AIC при 120 В переменного тока. 48 В постоянного тока. Номинальный ток прерывания в усилителе (AIC) важен, так как батареи могут производить огромный ток при коротком замыкании. Номинальный ток короткого замыкания аккумулятора обычно можно найти в спецификации аккумулятора или у производителя.