Saubere Wechselspannung ist allgegenwärtig, daher sind einige elektrische Geräte als Startannahme ausgelegt.
Geräte, die Wert auf Netzqualität legen
Ein klassisches Beispiel für ein Gerät, das mit einer solchen Annahme beginnt, ist ein analoger Audio-Leistungsverstärker, der in oder vor den frühen 70er Jahren designt wurde, oder ein moderneres Stück, das in derselben Richtung entworfen wurde. Die lineare Regelung wirft zu viel Wärme ab, um in einem solchen Gerät praktisch zu sein. Die rauscharme Schaltregelungstechnologie war zu diesem Zeitpunkt nicht wirklich verfügbar. Daher wurden Verstärker dieser Zeit mit grundsätzlich ungeregelter Leistung entwickelt, die die Verstärkungsstufen direkt ansteuert. Die schmutzige Leistung wird als Teil des Ausgangssignals angezeigt, je nachdem, wie viel Rückkopplung der Verstärker hat.¹ Dies ist eine der zwei Hauptursachen für das Brummen von Leitungen bei alten Verstärkern. ²
Ein anderes Beispiel einer Schaltung, bei der die Stromqualität den Gerätebetrieb beeinträchtigen kann, ist etwas mit einem Wechselstrommotor, beispielsweise einer kabelgebundenen elektrischen Bohrmaschine, bei der die Geschwindigkeit des Motors eine direkte Funktion der über ihn angelegten Spannung ist. Eine Spannung, die nicht gleichmäßig ansteigt und abfällt, führt zu Geschwindigkeitsschwankungen. Die Schritte am Ausgang einer modifizierten Sinuswelle liegen im Bereich von Hunderten von Hz, so dass eine modifizierte Sinus-USV wahrscheinlich eine Änderung in der Art bewirkt, wie der Motor läuft, die Sie tatsächlich hören können.
Ich würde mir zwar nicht allzu viele Sorgen darüber machen, was die schlechte Stromqualität bei einer elektrischen Bohrmaschine tun würde, aber es gibt motorbetriebene Geräte, die ich nicht mit einer USV mit schlechter Qualität betreiben möchte, wie zum Beispiel einer CPAP-Maschine .
Die Frage, ob die Ausrüstung Ihres SOHO-Racks von der Qualität der USV-Ausgangsleistung abhängig ist, hängt von der Auslegung der Stromversorgung der einzelnen Komponenten ab.
Netzteiltypen
Geräte mit starker Netzfilterung und -regulierung kümmern sich in einer modifizierten Sinuswelle im Allgemeinen nicht um die Nicht-Idealitäten. Alles, was für ein solches Gerät von Bedeutung ist, ist, dass es ausreichend RMS-Leistung erhält und dass die Leistung innerhalb der Eingangsspannungsgrenzen des Geräts liegt
Die am häufigsten verwendete Art von Netzteil für moderne elektronische Geräte ist das Schaltnetzteil . Umschalter tun viel unangenehmeres an der Leistung, als an der Eingangssinuswelle Erhebungen zu hinterlassen, so dass sie bereits eine Menge Filterung benötigen, wenn der Lastkreis sauberen Strom benötigt
Der andere Haupttyp der Stromversorgungsregelung ist der Linearregler, der typischerweise niederfrequentes Eingangsrauschen und Welligkeit um 80-100 dB unterdrückt. Dies bedeutet, dass ein bisschen Unebenheit der Eingabe als etwas Fuzz aus den Filterungs- und Regelungsstufen kommt. Ich habe versucht, ein Beispiel für ein Gerät zu finden, das aufgrund dieses Fusses schlecht laufen würde, aber es fällt mir nichts ein. Wenn Sie das Rauschen so weit nach unten drücken, ist dies für die meisten Schaltkreise unerheblich, weshalb Linearregler trotz ihrer Ineffizienz immer noch verwendet werden.
Das lässt unregulierte Netzteile übrig. Dies ist dem oben beschriebenen Wechselstrommotor sehr ähnlich, mit der Ausnahme, dass ein Transformator die Wechselspannung verringert, die dann normalerweise gleichgerichtet und gefiltert wird, um eine holprige Gleichspannung zu erzeugen. Dieses dreistufige Verfahren reduziert das Rauschen auf der AC-Seite beträchtlich, ⁵ daher gibt es möglicherweise Geräte, die unter der Annahme gebaut werden, dass das resultierende Rauschen und die Welligkeit des Ausgangs einer solchen Versorgung ziemlich sauber sind und durch das Gerät gestört werden Hunderte von Hz-Hash aus einer USV mit modifizierten Sinus.
Oszillogramme
Nach fixer1234 Bilder seiner Antwort hinzugefügt, dachte ich, modifizierte Sinus nicht wirklich sein könnte, dass schlecht, nicht wahr? Ich meine, sie werden mehr als vier Schritte pro Zyklus verwenden, richtig? Recht?
Ich habe mich entschlossen, Oszillogramme aller USVs, die ich hier für Wissenschaft habe, zu erfassen ! Alle werden von ein und derselben Firma hergestellt, aber sie stammen von verschiedenen Punkten in der Produktlinie dieses Unternehmens.
Zum Vergleich: So sieht die ungefilterte AC-Netzspannung am Testort aus, mit Spannung gegen die Zeit auf der linken Seite und einer Spektrumsdarstellung derselben Wellenform auf der rechten Seite:
Der große Peak am linken Rand des Spektrums ist die 60 Hz- Grundschwingung . Die großen harmonischen Spitzen, die Sie sehen, zeigen, dass meine Wandstärke hier nicht besonders sauber ist. Die größte ist die 2. Harmonische bei 120 Hz in der Mitte der Grafik, 30 dB tiefer als die Grundschwingung, gefolgt von der 3. Harmonischen bei 180 Hz am rechten Rand der Grafik. Dann gibt es diesen Rätselspitzenwert bei 85 Hz, für den ich keine Erklärung habe.
Dies ist genug Verzerrung, um im Oszillogramm links zu erscheinen: Beachten Sie die etwas abgeflachten Peaks.
Ich habe ein paar verschiedene True-Sinus-USVs getestet, die beide recht teuer waren. Ihre Ausgabe sieht folgendermaßen aus:
Ihre Augen täuschen Sie nicht: Der Wechselstrom-Ausgang dieser USV ist sauberer als meine Steckdose! Diese USV kann alle elektronischen Geräte innerhalb ihrer Belastungsgrenzen betreiben, da ihre Batterieleistung so nahe an der idealen Wandspannung liegt, wie es praktisch keinen Unterschied macht.
Wenn eine USV lange genug hält, werden die Anschaffungskosten der Ersatzakkus überschritten. Wenn Sie Qualitäts-USVs kaufen, berücksichtigen Sie daher die laufenden Kosten der USV stärker als den ursprünglichen Kaufpreis
Eine Midrange-USV desselben Herstellers kostet ungefähr ⅓ die einer echten USV mit denselben Headline-Spezifikationen. Es wird wahrscheinlich auch kleiner und leichter sein. Der Fang? Diese:
Das ist zwar viel besser als die Ausgabe, die wir im Fixer1234-Beitrag erwarten, aber es ist nicht schön. Der USV-Ausgang ist nicht nur sehr breitbandig und verzerrt, sondern auch die beiden in jedem Zyklus gezeigten Rückstöße können Schaltkreise stören, die davon ausgehen, dass die Eingangswechselspannung immer ansteigt oder abnimmt.
Bei einer gut gefilterten und geregelten Stromversorgung wird dies jedoch vollständig entfernt, sodass solche Geräte von dieser USV aus einwandfrei laufen. Ich hatte noch nie Probleme mit den an diese USV angeschlossenen Geräten. Da es die USV ist, die die Kernkomponenten meines Heimnetzwerks aufrechterhält, denke ich, würde ich feststellen, dass sie bei jedem Power Blip neu gestartet wurden.
Einer der Gründe, warum ich hier keine Marken- und Modellbezeichnungen gebe, ist der, dass es keine gute Orientierung für die Akkubetriebsqualität gibt. Ich habe einen nahen Verwandten der vorherigen USV getestet und ein ganz anderes Testergebnis erhalten:
Dies ist im Wesentlichen die reale Version der idealisierten Wellenform, die in der Antwort von fixer1234 gezeigt wird. Die Antwort auf meine obige Frage lautet: "Ja, sie machen USVs mit Ausgangsqualität wirklich so schlecht."
Und ja, das kann in der Praxis tatsächlich eine Rolle spielen. Tatsächlich habe ich mich entschieden, diese Ausgabe der USV speziell für diese Antwort zu testen, weil uns dies in der Vergangenheit Probleme bereitet hat.
Wir hatten einen High-End-PC mit Namenmarken in diese USV eingesteckt, und bei jedem Power-Blip wurde der PC - und nur der PC - spontan neu gestartet. Alles andere, was an die "Batterie" -Anschlüsse angeschlossen ist, bleibt erhalten. Es war so seltsam, dass ich tatsächlich einmal ein Arduino- Programm geschrieben habe, um "Live-Ness" über mehrere Wochen zu protokollieren, um Stromausfälle zu erkennen. Dieses kleine Board lief die ganze Zeit weiter, auch wenn der PC neu gestartet wurde. Wir haben diese USV schließlich auf einen großen alten Server umgestellt, in der Erwartung, dass die höhere Last auch das gleiche Symptom verursachen würde, aber nein: Die USV hat den Server jetzt durch mehrere Stromausfälle laufen gelassen.
Die Ausgangsqualität dieser USV ist nicht am Boden. Setzst du dich? Hier ist eine Low-End-USV von derselben Firma, die alle drei USVs oben hergestellt hat:
Ow!
Jetzt sehen Sie, warum diese Low-End-USV-Linie etwa die Hälfte der USV-Mittelklasse kostet.
Das heißt, ich habe noch nie gesehen, dass eines der Geräte, die an diese USV angeschlossen sind, keinen Stromausfall durchläuft.
Schlussfolgerungen
Viele Geräte interessieren sich einfach nicht für die Wechselstromqualität. Ein extremes Beispiel ist eine Schreibtischlampe mit Glühlampen, aber jedes Gerät mit einer gut geregelten und gut gefilterten Stromversorgung sollte mit hässlichem AC-Eingang umgehen können.
Wie wir oben und in anderen Antworten gesehen haben, gibt es jedoch Geräte, die mit schlechter Eingangsleistung nicht fertig werden. Für diese Fälle benötigen Sie eine echte USV.
Abschweifungen:
Einige Verstärkerkonstruktionen haben sehr wenig negative Rückkopplung . In audiophilen Kreisen ist das ein religiöses Problem. Die reaktionären Extremisten glauben, dass die besten Verstärker wenig oder gar keine Rückmeldungen haben.
Die andere Hauptursache für das Brummen des Verstärkers ist die Erdschleife .
Aus diesem Grund sehen Sie häufig Netzteile, die mit 90-260 V Wechselspannung oder ähnlichem gekennzeichnet sind. Wenn ein solches Netzteil 200 V Wechselstrom aufnimmt, zieht es einfach die Hälfte des Stroms ab, als hätte es stattdessen 100 V Wechselstrom, wodurch es die gleiche Leistung an den Stromkreis liefert. P = VI
Sogar Geräte, die sich nicht mit sauberer Energie beschäftigen, müssen häufig über eine Filterung der Einlassöffnungen verfügen, um die EMV- Bestimmungen einzuhalten.
Zum Vergleich mit der linearen Regelung kann eine typische ungeregelte Versorgung das wechselstromseitige Geräusch um etwa 20 dB reduzieren.
Dezibel sind eine logarithmische Skala, bei der jede Differenz von 6 dB zwischen zwei Spannungen eine Verdoppelung oder Halbierung ist. Die 80 dB-Rauschreduzierung eines Linearreglers ist also nicht viermal besser als die 20-fache, die Sie von einem typischen ungeregelten Netzteil erhalten, es ist etwa 1.000x besser! Der Abfall von 20 dB bis 100 dB, den Sie von einem wirklich guten Linearregler bekommen, bedeutet, dass der Ausgang 10.000 Mal leiser ist als der Eingang.
Angenommen, Sie entscheiden sich für ein echtes USV-System für 500 US-Dollar, obwohl Sie ein hochwertiges USV-Modul mit denselben Überschriftenspezifikationen für 150 US-Dollar erhalten können. Eine typische USV-Batterie muss etwa alle drei Jahre ausgetauscht werden, was für das True-Sinus-Modell 150-200 USD kosten könnte. Das sind $ 50-66 / Jahr × 12 Jahre und $ 600-800, wodurch die Batteriekosten das dominierende Element bei der Kostenberechnung sind.
USV-Anlagen mit höherer Leistung haben in der Regel physikalisch größere Batterien für einen bestimmten VA-Level. Die Kosten für den Ersatzakku einer USV-Batterie hängen zum Teil davon ab, wie viel Sie ursprünglich für die USV bezahlt haben. Sie können sich deshalb für eine USV der unteren Preisklasse entscheiden, als Sie dies anhand der obigen Diagramme wünschen würden, da die langfristigen Betriebskosten bei einer USV der oberen Preisklasse zu hoch wären.
