Как из модифицированной синусоиды сделать чистую синусоиду

Как получить чистую синусоиду из модифицированной. Часть 1

Еще не стерлись из памяти события «лихих» 90-х. Помнится МММ, разгул криминала, веерные отключения электроэнергии. На Украине, например, во второй половине 90-х дело доходило до того, что свет в жилых районах выключали на 2 часа через каждые 2 часа. Помнится, наиболее коварным был зимний период темноты между пятью и семью часами вечера. Как раз, когда народ возвращался с работы. Выгружаешься на остановке, автобус уезжает, и ты остаешься в полной темноте. Пытаешься привыкнуть, трешь глаза, давишь на глазные яблоки. Все безрезультатно, вокруг полная темнота. Делать нечего, осторожно ступаешь во мраке, пытаясь нащупать заветный забор, который должен вывести к родной калитке и потихоньку, на ощупь, домой.

Однако в этих мытарствах были и положительные элементы. Например, резко возрос спрос на разные бензо- и дизель-генераторы, а также на электронные преобразователи и бесперебойные источники тока. Последнее обстоятельство позволило людям творческим применить свои профессиональные навыки и даже немного улучшить на этом поприще свое финансовое положение. А там, глядишь, появились различные фирмочки, выпускающие эти самые преобразователи и бесперебойники. Какой-никакой подъем в экономике образовался, дополнительные рабочие места и т. п. Собственно, и Ваш покорный слуга, примерно в те времена, из электроники слабосильной подался в электронику силовую.

Нельзя сказать, что тогда с этой самой электроникой сильно мудрили. Делали, чтобы было просто, надежно и дешево. В принципе, для того чтобы питать одну-две лампочки, больше ничего и не требовалось. Однако по мере развития процесса конкуренция ужесточалась. Народу уже стало из чего выбирать. Особо привередливые начали интересоваться формой напряжения на выходе преобразователей и бесперебойников. На что им очень обтекаемо отвечали, что форма там практически синусоидальная, но лишь слегка модифицированная. Более честные говорили, что там присутствует синусоида, но только квадратная. А уж совсем честные говорили напрямую, что их преобразователи и бесперебойники формируют на выходе прямоугольное напряжение с паузой. Но параметры этого напряжения (амплитудное и действующее значение, а также частота) практически соответствуют аналогичным параметрам однофазного переменного напряжения бытовой электросети. В принципе, такое напряжение вполне подходило для основных бытовых электропотребителей, таких телевизоры, компьютеры, а также накальные и люминесцентные лампы. Те же электропотребители, которые требовали чисто синусоидального напряжения (асинхронные двигатели, например), были в меньшинстве и погоды особой не делали.

Однако такое положение не могло длиться вечно. Количество отключений сокращалось и в какой-то момент они практически вообще прекратились. Однако параллельно на рынке бытовых товаров стали появляться отопительные котлы, оборудованные циркуляционными насосами, приводными задвижками и электронным управлением. Такие котлы требовали высококачественного бесперебойного электропитания. В противном случае, при отключении электричества работа системы отопления полностью нарушалась.

И вот тут возникала некая дилемма. Многие владельцы отопительного чуда уже обладали бесперебойными источниками, мощности которых с лихвой хватало для питания котла. Однако, вот беда, циркуляционные насосы ни в какую не хотели крутиться от «прямоугольной синусоиды». Для чудо-котла надо было приобретать новый чудо-бесперебойный источник, формирующий на выходе чистейшую синусоиду. А куда же теперь девать старый, к которому уже душой прикипели. Нехорошо как-то все это!

Но положение не безвыходное и старый друг нам еще послужит! Для питания асинхронного двигателя от прямоугольного напряжения можно использовать фильтр Отто. Есть множество положительных примеров практического воплощения такого подхода. Однако такой вариант не самый простой и, уж точно, не универсальный. После продолжительной и утомительной настройки фильтр можно будет использовать только с конкретным двигателем. Хотелось бы чего-то более универсального. Таким более универсальным решением будет использование в качестве фильтра феррорезонансного или подобного ему стабилизатора. При этом феррорезонансный стабилизатор, включенный после бесперебойного источника, будет не только исправлять форму его выходного напряжения в периоды отсутствия сети (работа от аккумулятора), но и будет стабилизировать напряжение сети в моменты его присутствия.

Ниже приводится описание и принципиальная электрическая схема феррорезонансного стабилизатора мощностью 1000 Вт. В статье приведены формулы и методика расчета, которая позволит вам пересчитать стабилизатор на другую мощность, если это потребуется.

Феррорезонансный стабилизатор

Феррорезонансные стабилизаторы имеют ряд достоинств, таких как высокая надежность и быстродействие, широкий диапазон входных напряжений, хорошая стабильность выходного напряжения, способность к исправлению формы сильно искаженного входного напряжения. Однако, не смотря на все свои достоинства, эти стабилизаторы имеют и некоторые недостатки, к которым можно отнести относительно низкую удельную мощность и высокий уровень шумов, создаваемых при работе.

Не так давно, в 60-80-х годах прошлого века, феррорезонансные стабилизаторы широко использовались в быту для питания ламповых телевизоров. И старшее поколение читателей, скорей всего, до сих пор помнит тот надрывный гул, которым сопровождалась работа этих аппаратов, которые различались формой и расцветкой, но имели вес 10-15 кг при мощности 250-350 Вт.

Основным источником шумов в феррорезонансном стабилизаторе является насыщающийся дроссель. В работе сердечник этого дросселя постоянно насыщается, что приводит к изменению его линейных размеров. Это явление называется магнитострикционным эффектом. О «шумности» этого эффекта говорит хотя бы тот факт, что он широко используется в гидроакустике для генерации мощных акустических волн. Следовательно, если мы хотим построить тихий стабилизатор, то в первую очередь должны избавиться от насыщающегося дросселя. Однако нельзя просто так выбрасывать неугодные комплектующие из стабилизатора. В этом случае мы рискуем потерять его функциональность. Чтобы этого не произошло, сначала нужно найти достойную замену. И на нашу удачу такая достоянная замена имеется. Еще в 70-х годах прошлого столетия была доказана возможность замены насыщающегося дросселя последовательной цепочкой, состоящей из линейного дросселя и двух встречно-параллельных тиристоров [1]. Такая цепь ведет себя аналогично насыщающемуся дросселю, но в отличие от него имеет меньшие размеры и массу, может оперативно регулироваться за счет управления тиристорами, обеспечивает меньшие потери и, самое главное, гораздо меньше шумит. В технической литературе такая цепочка зачастую называется резонансным тиристорным регулятором (РТР) [2]. При необходимости, два встречно-параллельных тиристора РТР можно с успехом заменить одним симистором.

Работа стабилизатора

Функциональная схема стабилизатора с РТР [2] изображена на Рисунке 1.

Рисунок 1.

Функциональная схема стабилизатора с РТР.

Стабилизатор с РТР имеет практически тот же принцип действия, что и феррорезонансный стабилизатор. Выходное напряжение U_Н поддерживается на требуемом уровне (220 В). Когда напряжение питающей сети U_С имеет минимальное значение, симистор VS1 заперт. При этом напряжение U_Н поднимается до требуемого уровня за счет резонанса в колебательном контуре L1C1. Если же напряжение питающей сети U_С имеет максимально допустимое значение, то симистор VS1 постоянно открыт. При этом дроссели L1 и L2 образуют делитель переменного напряжения, уменьшающий сетевое напряжение до требуемого уровня. В феррорезонансном стабилизаторе насыщающийся дроссель также максимально используется при максимальном входном напряжении, и минимально при минимальном. Дроссель L3 совместно с конденсатором С1 образует фильтр третьей гармоники, улучшающий форму выходного напряжения стабилизатора.

Рисунок 2.

Осциллограммы основных напряжений и токов стабилизатора с РТР.

Рассмотрим подробнее работу стабилизатора с РТР. На Рисунке 2 изображены осциллограммы основных напряжений и токов стабилизатора с РТР. Выходное напряжение стабилизатора U_Н выпрямляется при помощи выпрямителя В2. Выпрямленное напряжение U_В2 поступает на фильтр Ф, который выделяет из него среднее, действующее или амплитудное значение, в зависимости от того, какое значение выходного напряжения U_Н требуется стабилизировать. Далее напряжение с выхода фильтра поступает на сумматор, где сравнивается с опорным напряжением U_ОП. С выхода сумматора напряжение ошибки поступает на регулятор Рег, который формирует управляющий сигнал, призванный компенсировать отклонение выходного напряжения стабилизатора. Выходное напряжение регулятора U_ПОР поступает на вход порогового устройства ПУ и определяет его порог срабатывания. На другой вход порогового устройства подается синхронизирующее напряжение U_В1, привязанное к моментам перехода через ноль выходного напряжения U_Н стабилизатора. На выходе порогового устройства ПУ формируются импульсы управления U_УПР, которые усиливаются усилителем мощности УМ и в требуемой полярности поступают на управляющий электрод симистора VS1. Синхронизирующее напряжение создается при помощи интегратора Инт и выпрямителя В1. Благодаря интегратору, импульсы выпрямленного напряжения U_В1 отстают от импульсов U_В2 на 5 мс (фазовый сдвиг –90°).

Импульсы управления U_УПР формируются на нарастающем фронте U_В1 между нулевым и амплитудным значением этого напряжения. При увеличении порогового напряжения U_ПОР импульсы управления максимально сдвигаются к амплитудному значению U_В1 и, соответственно, к нулевому значению U_В2. В этом случае симистор открывается в районе нулевого значения U_Н и через линейный дроссель L2 протекает незначительный ток I_L2, который не оказывает существенного влияния на выходное напряжение стабилизатора. При уменьшении порогового напряжения Uпор импульс управления сдвигается в сторону амплитудного значения U_Н и через линейный дроссель L2 начинает протекать существенный ток, который шунтирует выход стабилизатора и уменьшает величину его выходного напряжения.

Если выходное напряжение стабилизатора меньше требуемого, то регулятор Рег увеличивает пороговое напряжение U_ПОР. В результате ток, протекающий через дроссель L2, уменьшается, и выходное напряжение стабилизатора возрастает за счет резонанса в колебательном контуре L1C1. Если выходное напряжение больше требуемого, то регулятор Рег уменьшает пороговое напряжение U_ПОР. В результате ток, протекающий через дроссель L2, увеличивается и выходное напряжение стабилизатора уменьшается.

Расчет силовой схемы стабилизатора

Рассмотрим практическую методику расчета стабилизатора мощностью 1000 ВА. Такой стабилизатор может использоваться как независимое устройство или совместно с устаревшими источниками бесперебойного питания для получения синусоидальной формы напряжения.

Принципиальная электрическая схема силовых цепей стабилизатора с РТР мощностью S_Н = 1000 ВА изображена на Рисунке 3. Стабилизатор рассчитан на работу от сети переменного тока 220 В 50 Гц c нагрузкой, имеющей коэффициент мощности cos φ_Н ≥ 0.7, и формирует выходное напряжение U_Н = 220 В ±1% во всем диапазоне нагрузок при изменении входного напряжения от 150 до 260 В.

Рисунок 3.

Принципиальная электрическая схема силовых цепей стабилизатора с РТР мощностью 1000 ВА.

Первым делом необходимо определить емкость резонансного конденсатора. Реактивную мощность резонансного конденсатора для стабилизатора без фильтра третьей гармоники можно найти по формуле:

– угловая частота сетевого напряжения, рад/с.

Зная реактивную мощность резонансного конденсатора, найдем его емкость:

Найдем индуктивность линейного дросселя L1:

Найдем индуктивность линейного дросселя L2:

Найдем индуктивность линейного дросселя L3:

Так как в стабилизаторе для улучшения формы выходного напряжения установлен фильтр третьей гармоники, емкость резонансного конденсатора можно уменьшить:

В качестве C1 можно использовать компенсирующие конденсаторы типа К78-99 или аналогичные, предназначенные для коррекции коэффициента мощности электромагнитных дросселей газоразрядных ламп. Например, можно использовать два включенных параллельно конденсатора К78-99 емкостью 50 мкФ, рассчитанных на напряжение 250 В переменного тока. Для этой же цели можно использовать конденсатор типа МБГВ 100 мкФ на напряжение 1000 В.

Как из модифицированной синусоиды сделать чистую синусоиду

Модифицированная синусоида. «Чистый синус» своими руками.

Синус, иными словами количество энергии в одном полупериоде, чем острее и тоньше волна или полупериод, тем меньшее в нём количество энергии.

Для сетевого напряжения этот показатель равен 0,8. Для генератора, инвертора, источника бесперебойного питания синус равен ~ 0,6.

В некоторых описаниях инверторов и ИБП, можно встретить академическую браваду и туман с целью придания сверх научно-технической значимости и технологичности из таких терминов как аппроксимация синусоиды, улучшенная магнитострикция и пр.

На самом деле здесь ничего сверхъестественного нет, только туман и желание продать простое за сложное.

Подобные термины используются для китайского электротехнического металлолома, когда нет возможности удивить качеством и надёжностью.

Уважающие себя и потребителя фирмы стараются писать доступным пониманию языком.

Так аппроксимация синусоиды всего лишь — приближенная к синусоиде, подобие синусоиды или модифицированная синусоида.

Как в солнечных батареях, подмена понятий аморфный и поликристаллический кремний на мультикристаллический. С целью фонетической схожести с более качественными монокристаллическими солнечными батареями.

Магнитострикция — изменение размера и формы магнито зависимых материалов, деформация в магнитном поле.

Проще говоря акустический фон в трансформаторных изделиях. Трансформаторы, как известно показали себя с этой стороны. В инверторах, источниках бесперебойного питания практически незаметный.

Что касается модифицированной синусоиды, то предложений по чистому синусу практически нет.

Это связано со сложностью, технологичностью и материалоёмкостью изделий, способных преобразовывать постоянный ток в чистую синусоиду с заданным количеством энергии в полупериоде.

Отсюда высокая цена инвертора с чистым синусом. Учитывая повышенную сложность изделия и ненадёжную элементную базу, вероятность на отказ увеличивается в разы.

Этим объясняется высокая цена и естественное отсутствие спроса.

А нет спроса — нет предложения.

Тем не менее ситуацию можно частично менять в каждом конкретном случае. Подбором соответствующего стабилизатора, но как показала практика не совсем удачные варианты.

* Подключают к аккумулятору последним, отключают первым. В режиме холостого хода солнечные батареи генерируют напряжение более 20 вольт, в результате электролитические конденсаторы исполняют Баха.

Как получить чистый синус из «модифицированного» .

Проще заменить капризный электропотребитель, чем усложнять конструкцию и «огород городить».

Второй вариант установка качественного сетевого фильтра с индукционной и ёмкостной составляющей. В продаже таковых — днем с огнем.

Остаётся вариант: чистый синус — своими руками.

для какого прибора как вам кажется нужен чистый синус?

Остальные ответы

Теоретически можно фильтры НЧ поставить, но для 500 Ватт это будет еще та конструкция по массе и габаритам.
p.s. Прямоугольник — это не модифицированная синусоида, а меандр.

Что такое правильная синусоида в инверторе

А что, если есть «правильная синусоида в инверторе, то может быть неправильная» ?
И вообще, что, синусоиды могут быть разные ?
И какие критерии этой «правильности» ?
Вот так, сразу, мы задали три вопроса. Огорошили неподготовленного читателя. На самом деле вопросов, связанных с рассматриваемой нами сегодня темой, больше, но это ключевые. И по хорошему, вопросы задаем не мы, а нам. Мы просто их знаем заранее. Поэтому и хотим ответить.
А возникают вопросы от непонимания причин появления искаженной синусоиды. И приведенная ниже разъяснительная информация надеемся будет не просто полезна, а может даже поможет выбрать нужную модель инвертора (или другого ИБП — источника бесперебойного питания) с одной стороны, а с другой — сохранить в работоспособном состоянии разнородные, подключенные к нему нагрузки.

Дадим первоначальные сведения о чистой или правильной синусоиде для покупателей бесперебойной техники с целью энергоснабжения электричеством домов и офисов.

А тех, кто в теме, продвинутый в электротехнике, и понимает, о чем идет речь, мы не смеем задерживать. Хотя не исключено, что и они могут почерпнуть дополнительную информацию, которая прежде не встречалась на их профессиональном пути.
А тема эта актуальная, особенно для тех, кто решил обзавестись собственным бесперебойным источником электрической энергии, т.е. альтернативой розетке 220 Вольт. И причины не так важны. Временные ли это отключения света или захотелось сделать свой вклад в зеленую энергетику, переходя на солнечные батареи с аккумуляторными накопителями и поставив у себя дома гибридный инвертор с отдаваемой мощностью до 5 КВт.

Когда в торговых сетях ажиотаж (дайте мне хоть какой-нибудь генератор, бизнес стоит или надоело сидеть дома в темноте !), образуется дефицит, поставщики теребят производителей, а последние не справляются с количеством заказов на всевозможные бесперебойники, спрос на которые возрос на несколько порядков в 2022 году, а электричество нужно сегодня, если не вчера, когда целые микрорайоны городов погружаются во тьму, далеко не все вдаются в тонкости, а с правильной синусоидой у меня инвертор или нет ? Или даже давайте так — а не слишком велик у меня на клеммах ИБП коэффициент гармоник ? Это уже совсем темный лес. Только теперь уже в переносном смысле. Берут или точнее сказать, расхватывают все, даже не вникая в технические характеристики. 220 Вольт дает ? Дает ! Киловаттов хватает для моих нужд ? Хватает ! А вот потом, когда начинаются проблемы, тогда и начинают думать. Вникать в тему, консультироваться у специалистов. 220 В то есть, но что-то они не совсем такие.
Винить никого нельзя.

1. Во-первых, действительно, а кто знал, что на выходе может быть напряжение, отличное от привычной синусоиды ?
2. Во-вторых, далеко не у всех есть электротехническое образование. Или хотя бы остались с памяти главы из курса высшей математики, связанные с разложением периодических функций в ряды.

Что такое правильная синусоида в инверторе ?

Сначала буквально пару фраз из азов.
Если подключить щупы осциллографа в клеммы розетки, то на выходе мы увидим синусоидальный сигнал с известными всем параметрами. Частота 50 Гц, действующее (или так называемое тепловое) значение напряжения 220 В. Его покажет мультиметр или вольтметр переменного тока. На самом деле, амплитудное значение в верхней точке положительной полуволны или нижней отрицательной составляет 311 В, но сегодня речь не об этом.

Визуальная проверка формы выходного сигнала, который и питает всю аппаратуру, с помощью осциллографа вещь хорошая, но не точная. И определяется чувствительностью прибора, разрешающей способностью его экрана.
Но в любом случае электроэнергия в сети отвечает всем стандартам, принятым в Украине. Что и позволяет ее использоваться для питания всего спектра техники на 100 %. Со всеми типами нагрузок: активной, емкостной, индуктивной. За этим следят соответствующие контрольные службы. А вот частному лицу при покупке автономного источника придется надеяться только на себя.
И поскольку пусть незримо, но красной нитью через наше сегодняшнее повествование проводит тема аварийного отключения (что поделать, если периодически россия обстреливает нас шахедами и ракетами, целясь в подстанции да объекты генерации), то возникает следующий вопрос.

А правильная ли синусоида на выходе источника бесперебойного питания ?

И сейчас не так важно, о генераторе ли бензиновом мы говорим или о дешевом бесперебойнике мощностью в 500 Вт или может про востребованные ныне автономные инверторы под нагрузку на выходе 2-5 Квт, которая может питать стабильной энергией домашних потребителей в течение 6-8 часов, и что важно — дает на выходе желаемую не модифицированную синусоиду. С минимальным процентом гармоник (нелинейных искажений) — об этом ниже по тексту.
Хорошо, если, подключив опять же осциллограф к клеммам инвертора, мы видим перед глазами знакомую, еще со школьной скамьи по форме синусоиду, не отличимую от настоящей, с привычными мягкими наклонами и спусками.
Но так бывает не всегда.
Если сделать фото любой картины мира, то цифровая фотография неизбежно будет «беднее» оригинала, поскольку состоит из конечного числа пикселей, а окружающий нас мир аналоговый с бесконечным количеством цветов и оттенков. И это хороший пример, чтобы показать, что и синусоида на самом деле может быть безукоризненной только визуально, а на самом деле — искаженная, состоит из «кусочков».

Откуда берется «не чистая синусоида» ?

На приведенных графиках мы видим, что если например оцифровывать как линейную функцию (слева), так и нелинейную (справа) — такую как синусоида и вообще любую, то неизбежна потеря информации. Это определяется частотой выборки или «количеством ступенек». Чем чаще за единицу времени мы будем «снимать» сигнал, в данном случае значение напряжения, тем ближе к первоначальной функции будет наша, оцифрованная величина. В интервалах между двумя соседними ступеньками, информация не определена, она нам неизвестна.

• Это и есть погрешности.
• Это и есть потери данных — значение синусоиды не известно в промежуточных точках.
• Это и есть неправильная синусоида — пусть небольшие скачки-переходы, но есть.

Также не идеальная синусоида будет присутствовать и в недорогих автономных источниках питания, где модифицированную синусоиду производят электронные транзисторные ключи. Чтобы сгладить волны и максимально приблизить синусоиду к чистой, понадобятся как полупроводниковые компоненты, например диоды так и пассивные, такие как конденсаторы или индуктивности.
Последние способны подавить высшие гармоники и получить чистый синусоидальный сигнал, являясь компонентами LC-фильтра.
Конденсаторы разной емкости (как и катушки с разной индуктивностью) хуже или лучше пропускают те или иные чистоты. Одни гасятся, другие проходят почти без ослабления.
Например во входных фильтрах блоков питания стоит обычно как минимум пара конденсаторов. Первый, большой емкости, измеряемой микрофарадами, а то и десятками микрофарад (а если нагрузка подключается мощная, то и тысячи микрофарада) – сглаживает сигнал частотой 50Гц, получая на выходе почти ровное постоянное напряжение. С минимальным уровнем пульсаций. Когда кстати, конденсатор «высыхает», т.е. стареет, в колонках радиоприемной или телевизионной аппаратуры и появляется низкочастотный гул. Второй же, емкостью в пикофарады или даже нанофарады, «вылавливает» оставшиеся высокочастотные помехи.

Чем больше частота выборки, т.е. количество ступенек, тем больше форма синусоиды будет приближена к идеальной (чистой, правильной)

И как следствие – расширяется перечень техники, которую можно подключать к клеммам такого инвертора (генератора, бесперебойника – в зависимости от того, что у вас есть в наличии из источников аварийного энергоснабжения).

Что такое гармоники (нелинейные искажения) синусоиды

Постепенно расширяем понятие неправильной синусоиды, и забегая вперед скажем, что если «степень ее неправильности» не очень высока, то в принципе ничего страшного нет.

С точки зрения математики, периодическую функцию (а синусоида относится к таковым) можно разложить в ряд Фурье.

То есть синусоида является суммой других функций с разными частотами и периодами. Количество этих составляющих является бесконечным. И если бы этой бесконечности можно было бы достичь, то мы бы получили в результате суммирования нашу исходную синусоиду.
Но достичь бесконечности, это тоже самое, что добраться до последнего знака числа ПИ. То есть это сделать невозможное. Но можно приблизиться.
Указанные функции или составляющие сигнала называются гармониками. И вот процент наличия этих гармоник и определяет «чистоту синусоиды». Чем это процент меньше, тем лучше. Но и достичь его сложнее, а схема инвертора будет дороже.
Справочно:

1. Процент гармоник еще называется коэффициент нелинейных искажений.
2. Идеальная синусоида имеет коэффициент нелинейных искажений, равный 0.

Как модифицированная или ступенчатая синусоида влияет на нагрузку

В дешевых китайских бесперебойниках ни о какой чистоте синусоиды и речи быть не может.
“Простите», Вы можете возразить. «Но я питаю ноутбук и монитор от такого дешевого ИБП. Да, он не долго протянет по времени, но никаких проблем с ноутбуком нет.”
Да, это правда. Проблем нет. Потому что Ваш ноутбук «не знает» о том, каким не качественным электричеством Вы его кормите. А «забыть» этот факт ему помогает импульсный блок питания. Это своеобразный страж на входе. Не вдаваясь глубоко в принцип его действия, отметим, что ИБП преобразует входное (пусть даже корявое и несинусоидальное) напряжение в постоянное, а потом снова в переменное, но с заданной частотой. То есть все недостатки, включая не синусоидальность, уходят в никуда.
А если частота задана, то после финального преобразования в постоянное напряжение, его значение будет иметь строго заданное значение. Например на входном разъеме ноутбука будет 12 Вольт.
А вот если речь идет о трансформаторном блоке питания, который состоит в самом простом конструктивном исполнении из входного понижающего трансформатора, диодного моста и конденсатора (ну может микросхемный стабилизатор добавят), то подача несинусоидального сигнала, приведет к непредсказуемому уровню напряжения на выходе вторичной обмотки. А значит гарантировать выходное напряжение нельзя.
Проще говоря, все виды индуктивных нагрузок (трансформаторы, обмотки электродвигателей, включая например двигатели перекачивающих насосов котлов в домах или квартирах с автономным отоплением) очень «не любят» несинусоидальный сигнал. И наша задача им этот сигнал дать в максимально чистом виде. Без ступенек, зазубрин, скачков (то, что мы видели выше на графике) и прочих «ухудшителей» качества синусоиды. Понятно, еще раз повторимся, что в идеале это должна быть электросеть, но поскольку наша тема посвящена инверторам, как аварийным временным источникам переменного напряжения, то следует купить такой бесперебойник, даже не считаясь с затратами, чтобы он выдал правильную синусоиду.

Интересно, что генераторы можно ныне наблюдать и рядом с парикмахерскими. Более того, явно заметно, как напрягается, рычит, и извергает темный дым генератор, когда сотрудница включает фен мощностью больше килоВатта, чтобы подсушить голову клиенту.
Но мы не про запас мощности. А про то, что хорошо, если хозяин заведения знает и понимает разницу между инверторным генератором и неинверторным. Инверторный выдает чистую синусоиду, а значит как фен, так и машинку для стрижки волос можно подключать без опаски. Но уверенности в том, что хозяин учел такие тонкости — нет. Ну что ж. Дай Бог, чтобы все электрические принадлежности для стрижки работали должным образом.

А вот лампы накаливания, не так чувствительны к чистоте синусоиды. Более этого, например чайник может питаться даже от прямоугольного сигнала, как и электроплитка.

Потому что там нет никаких вращающих частей, то есть статора и ротора, и обмоток, которые конструктивно рассчитаны именно на синусоидалый сигнал идеальной формы.

И ТЕНу, т.е. нагревателю, без разницы, что на него подается. Постоянный ток, переменный, синусоида, меандр (т.е. повторяющийся прямоугольный сигнал или даже треугольный).
А кому «не нравится» не правильная синусоида ? Частично мы уже об этом сказали. А сейчас дополним список:

• Двигатели переменного тока и трансформаторы;
• Вентиляторы;
• Электроинструмент;
• Блендеры;
• Кофемашины.

А что все-таки произойдет, если их подключить к инвертору с модифицированной, грубоватой с точки зрения формы сигнала, то есть не чистой синусоиде ? Это как автомобиль заправлять плохим топливом.
В лучшем случае не удастся достичь заданных характеристик (например числа оборотов), а в худшем — электроприбор выйдет из строя. Может не сразу, но срок службы может сократиться в несколько раз. Вот вам и форма синусоиды.
Между прочим это важная подсказка для интернет-магазинов, которые дают гарантию на товар. Пришла пора прописать в гарантийных условиях (если этого еще не сделали): «гарантия распространяется только при подключении к источникам питания с правильной синусоидой».

Про границы чистоты синусоиды в инверторах

Покупатель целиком правомерно спросит: «а как мне узнать, я подключаю свой инструмент к правильной синусоиде или не правильной ?»
И будет прав.
Говоря о правильной синусоиде, надо понимать, что на самом деле есть определенный «процент правильности». А если говорить более предметно, дотошно, как технические педанты или перфекционисты, помешанные на преобразовании DC-AC (в хорошем смысле), то они уж точно знают, что на 100 % правильной синусоиды в природе не бывает.
А есть ли предел правильности ?
Возвращаемся к проценту гармоник в выходном сигнале. Можно привести хорошую аналогию с шумами. Если радиоприемник играет музыку практически идеально, без шумов (связанных с тем, что сигнал близкий и мощный, без помех и фильтры блока питания идеально фильтруют напряжения без гула, чем грешат старые телевизоры и опять же радиоприемники), то можно сказать, что процент шума близок к нулю.
Хотя конечно он присутствует. Ну это может быть в идеальном случае 1-2 %, что почти не различимо на слух.
Так вот приходилось видеть разные цифры, касательно чистого, правильного синусоидального сигнала на выходе инвертора 220 Вольт. Одни пишут, что нормально не более 2,5 % гармоник, другие, что допускается до 8 %.

Несмотря на такой разнобой, приблизительно понятен порядок цифр в правильной синусоиде. Это не 20 и не 50 %. Во всяком случае меньше 10 %, а 5% это еще лучше, но не забываем, что чем более чистой должна быть синусоида, тем более сложная потребуется схемотехника, чтобы сглаживать сигнал и синусоида стала максимально близкой к натуральной. А следовательно будет расти и цена инвертора.
И в завершении, приведем и другие встречающиеся названия синусоиды, которая стремится изо всех сил стать правильной:

• Приближенная синусоида;
• Ступенчатая синусоида;
• Модифицированный синус.

Но как мы отметили, синусоида, выходящая из недр источника автономного электропитания, таковой никогда не станет. Только с заданной степенью приближения.