Reservkraftgeneratorer för elektroniska och induktiva förbrukare

Valet av en lämplig reservkraftgenerator bör göras samvetsgrant, eftersom en olämplig generator inte bara äventyrar den avsedda användningen, utan också kan förstöra elektriska konsumenter och är själv i fara.

Elektroniska strömförbrukare och strömförbrukare med elektronisk styrning av olika typer har ofta en annan form av strömförbrukning än spänningen, vilket måste beaktas vid utvecklingen av reservkraftförsörjning.

Här är några exempel på spänning (gul) och strömförbrukning (grön) vid drift från DSO-nätet:

Alla de elektroniska strömförbrukare som nämns ovan har ingen inbyggd effektfaktorkorrigering och förbrukar endast en del av spänningsvågen.

Dessa är mestadels små strömförbrukare med en effekt på upp till 75W. Enheter med en effekt högre än 75W måste redan har inbyggd effektfaktorkorrigering. Till exempel har en stor TV en toppströmförbrukning i standbyläge, efter när strömförsörjningen slås på blir den helt aktiv och strömförbrukningen för en sådan TV ser mycket annorlunda ut. Samma sak händer med en stationär dator.

Exempel:

stationär dator med olika belastningar på den interna strömförsörjningen beroende på aktiviteten

För att jämföra strömförbrukningen hos en glödlampa och en vinkelslip:

Ett specialfall är verktyg med elektronisk effektkontroll (med effektregulator):

Skillnaden i form mellan spänning och ström kan leda till oönskade effekter. En åtskillnad måste göras mellan konventionella generatorer och invertergeneratorer.

Den ström som genereras i konventionella generatorer tas från alternatorlindningen, vilket är en induktans i själv, och blir en del av kretsen när lasten är ansluten:

Alternatorlindningen ska inte jämföras med transformatorns sekundärlindning eftersom de två är exciterade annorlunda och transformatorns primärlindning är ansluten till DSO-nätet med en låg intern motstånd.

För jämförelse av spänning (gul) och ström (grön) vid användning av en borrmaskin med effektkontroll via fasavskärning styrning från det offentliga nätet och från en konventionell generator:

En tydlig deformation av spänningen kan ses i fallet med den konventionella generatorn. Spänningsregulatorn reglerar endast den aktiva spänningen, men kontrollerar inte spänningsformen. Överspänning kan uppstå i olastade delar av spänningsvågen, även om den aktiva spänningen förblir inom gränserna.

Spänningen i maxima av sinusvågen ökar till 325V vid den effektiva spänningen på 230V. Vid en ojämn belastning på spänningsvågen, spänningstoppar på 400V och mer kan uppstå, vilket kan skada andra strömförbrukare belägna i samma krets. Till exempel kan elektroniken i kretsen, LED-lampor, etc. förstöras.

Fasavskärningskontroll används inte bara för verktyg, utan även för andra hushållsapparater såsom dammsugare, tvättmaskiner, värmepumpar, etc.

Fasskärningskontroll används också i mjukstartare som reglerar startströmmen för elmotorerna.

Elektriciteten i invertergeneratorer genereras elektroniskt. Energin lagras först i kondensatorer, som laddas av generatorn via en styrbar likriktare. Likspänningen hos kondensatorerna omvandlas till växelspänning av B2-bryggkretsen:

För jämförelse av spänning (gul) och ström (grön) vid användning av en borrmaskin med effektkontroll via fasavskärning styrning från det offentliga nätet och från en generator med inverterteknik:

Det kan ses att invertergeneratorn kan hålla spänningsformen bättre än en konventionell generator och den maximala amplituden av spänningen inom en spänningsvåg förblir inom det tillåtna intervallet.

Särskildheten hos elektroniska laster eller laster med elektronisk effektkontroll är att de endast förbrukar en del av spänningsvågen.

Fassnittstyrning använder tyristorer som endast sluter när spänningen når 0V och strömmen genom dem spårar spänningen efter att tyristorerna öppnas. Detta orsakar en annan fördelning av energi inom spänningen våg och orsakar de associerade processerna. Spänningen vid den obelastade delen av spänningsvågen kan stiga så högt att det kan skada andra nuvarande konsumenter som finns i kretsen.

En annan typ skulle vara de elektroniska strömförbrukarna med switchade nätaggregat utan inbyggd ström faktorkorrigering.

Dessa har en likriktare och kondensatorer, vars energi fylls på i det ögonblick då amplituden av spänningsvågen når ett högre värde än kondensatorernas spänning. Detta leder till en pulserande minskning av aktuell.

Konventionella generatorer (induktivitet som strömkälla) och invertergeneratorer (kondensator som strömkälla) bete sig annorlunda med avseende på nuvarande konsumenter med pulserande strömförbrukning. Kondensatorn kan låta strömmen stiger och faller mycket snabbare än en spole (induktans). Den stigande kanten av strömpulsen kommer upp mycket långsammare i den konventionella generatorn och den fallande kanten orsakar de övergående processer som uppstår från energi lagrad i spolen (E=LI²/2).

Dessa övergående processer orsakas av frigörandet av den energi som lagras i spolen och representerar övertoner som kan nå höga amplituder om strömförbrukningen av de anslutna konsumenterna närmar sig noll.

Impulsströmförbrukning är vanlig för elektroniska enheter med strömförsörjning utan effektfaktor korrigering. Dessa enheter kan generera övertoner, men påverkas själva av dem och i vissa fall till och med förstörda.

Det finns också en viss förvrängning av spänningsvågen orsakad av ojämn belastning inom vågen.

Invertergeneratorer har olika egenskaper eftersom kondensatorn fungerar annorlunda än en induktor och reagerar olika på förändrade belastningar och strömfluktuationer:

Den stigande kanten av strömpulsen ser helt annorlunda ut med samma belastning och det finns inga övergående processer efter den aktuella pulsen.

Invertergeneratorer är därför mycket mer lämpliga för känsliga elektroniska enheter än konventionella generatorer (även med AVR).

Spänningsvågen som produceras av invertergeneratorn kan också bättre upprätthålla spänningsformen.
Och vad om det offentliga elnätet?

Så här ser den nuvarande strömförbrukningen ut med samma elektroniska belastning från det offentliga elnätet:

Det kan observeras att i det offentliga nätet har sinusvågens toppar en viss deformation orsakad av en stor antal elektroniska strömförbrukare.

Ska man förstå de ovanstående mätresultaten på ett sådant sätt att konventionella generatorer inte alls är lämplig för moderna elektroniska konsumenter? Svaret är NEJ!

Konventionella generatorer kan fortfarande användas som en kraftkälla, men deras egenskaper och egenskaperna hos de strömförbrukare som ska försörjas måste beaktas vid planeringen av reservkraftförsörjningen.

Belastningarna delas vanligtvis in i linjära (ohmska) och icke-linjära.

Den ohmska belastningen i kretsen kan dämpa de övergående processerna och harmoniska på ett sådant sätt att de är inte längre farliga för känslig elektronik. Ohmisk belastning belastar de delar av spänningsvågen som är inte enbart belastad av elektroniken, erbjuder en utväg för den energi som lagras i spolen genom strömpulser och därmed dämpar övertonerna.

I ett studenthem är elektroniska enheter med en pulsartad strömförbrukning utan effektfaktorkorrigering främst små strömförbrukare med en effekt på upp till 75W. Den totala effekten av sådana enheter i ett hus är cirka 300-400W, och en resistiv last på cirka 100-200W (ett par glödlampor), kan som regel stabilisera deras drift genom att dämpa övergående processer. Vid högre pulserad effekt måste separata lösningar hittas som är exakt anpassade till det respektive fallet.

Invertergeneratorer kräver vanligtvis inte dessa skyddsåtgärder och är därför ett bättre reservalternativ. strömkälla för känsliga elförbrukare. Dock har sådana generatorer ofta en lägre effekt och är mer mottaglig för återkopplingskraft och induktionsströmmar från anslutna elkonsumenter.

Som regel har induktiva elkonsumenter med motorer en startström, som beroende på designen kan vara 3 till 6 gånger högre än den märkta strömmen:

Slipmaskin utan elektronisk styrning (start och normal drift)

Vid strömförsörjning från en invertergenerator eller kraftstation kan utspänningen kollapsa eftersom de har elektroniskt överbelastningsskydd som kan reagera på strömmens momentana värde:

Spänningen kollapsar medan strömmen genom den anslutna lasten når det maximalt tillåtna värdet. Den energi lagrad i den induktiva lasten (E=LI²/2) orsakar självinduktion, vilket också kan skada generatorns invertermodule.

Det är mycket viktigt när man använder strömförbrukare med motorer från en invertergenerator att krävd startkraft överstiger inte generatorns maximala effekt, annars kan dess invertermodul bli skadad.

I ett sådant fall kan en resistiv belastning i kretsen avleda en del av returströmmarna och därmed skydda generatorn till en viss grad. Om den induktiva lasten ska vara ensam i kretsen, spänningstopparna orsakad av självinduktion kan nå för höga värden och skada generatorns elektronik.

Elförbrukningen i ett hus har vanligtvis en komplicerad karaktär, eftersom varje aktiv enhet bidrar till den totala elinsamlingen.

Här är ett exempel på strömförbrukningen i ett hus med LED-belysning, dator, bildskärm; Telefonsystem, satellitsystem, kylskåp, etc.

Här är ett annat specialfall, tvättmaskinen med motorn igång, vars hastighet regleras av fasavskärningskontroll:

Du kan se att det finns en annan del med ett tydligt induktivt beteende.

Flera aktiva strömförbrukare kan till viss del balansera varandra genom att belasta olika delar av spänningen våg och undvik "farligt" fall med olastade delar.

Effektfaktorn är avgörande för hela systemet. I ett normalt hushåll är denna cirka 0,7 - 0,8 och är svårt för en vanlig konsument att bedöma. Generatorn måste inte bara täcka den aktiva effekten, utan även hela reaktiva effekten, vilket är anledningen till att det rekommenderas att inte använda generatorn med mer än 80 % av dess nominell effekt.

De resistiva strömförbrukarna och strömförbrukare med inbyggd effektfaktorkorrigering som finns i kretsen spelar en viktig roll och stabiliserar hela systemet.

Här är den aktuella strömförbrukningen i samma hushåll med vattenkokaren på (vänster) och med tvättmaskinen på (höger) medan vattnet värms upp:

Generatorn som en kraftkälla och de strömförbrukare som ska försörjas bildar ett slutet system vars element påverkar varandra och det är ytterst viktigt att analysera de strömförbrukare som ska försörjas när välja en lämplig generator.

Generatorn för reservkraft till huset bör väljas med hänsyn till dess egenskaper och konsumenternas egenskaper, eftersom ett felaktigt val av generator kan skada både konsumenterna och generatorn självt.

Generatorn för reservkraftförsörjning bör väljas med hänsyn till dess egenskaper och egenskaper hos elektriska förbrukare, eftersom fel val av generator kan skada både förbrukare och själva generatorn. Könner & Söhnen ger endast allmänna rekommendationer för användningen av sina generatorer.

Ansvarsfriskrivning:

Dessa instruktioner kan endast betraktas som en rekommendation, är illustrativa och måste anpassas till den exakta lokala omständigheter och förhållanden under installationen. Själva installationen bör utföras i enlighet med alla standarder och föreskrifter. Vi tar inget ansvar för felaktiga installationer och deras konsekvenser.