У періоди тривалих відключень електроенергії альтернативні джерела енергії незамінні. Вони допомагають зберегти в будинку комфорт, не допускати простоїв у бізнесі, а в деяких випадках навіть для пристроїв, які виконують функцію, що забезпечує здоров'я і життя людей. Генератор – один з найпопулярніших способів отримати альтернативну електроенергію. Попри те що вони гучні та виділяють вихлоп, вони надійні, ефективні, потужні. Ті, хто вирішив купити генератори побутові, розглядають безліч їх параметрів – вид палива, потужність, фазність та інші. Однак майже завжди забувають про тип синуса, який може бути чистим або модифікованим. Він має дуже великий вплив на навантаження і при неправильному виборі може призвести до несправності дорогої техніки. Розглянемо, як вирівняти синусоїду генератора, зробити її чистою, яке значення має цей параметр.
Для чого потрібен генератор з чистою синусоїдою, яке значення цього параметра
Вивчаючи топ кращих генераторів, які зараз доступні на ринку, ви напевно помітите, що майже всі вони забезпечують на виході чистий синус. І коштують при цьому дорожче, ніж моделі з модифікованим синусом за інших рівних параметрів. Але якщо розібратися, то стане зрозуміло, що доплачувати тут дійсно є за що.
Розберемось, що таке синусоїда. Електрика може бути змінною і постійною. У батарейках, акумуляторах електрика завжди постійна. У них є плюс і мінус, і ці полярності ніколи не змінюються, вони постійні. У побутових розетках, розетках генераторів електрика змінна. У них теж є два виходи, але плюс і мінус змінюється на них періодично з частотою 50 разів на секунду. Тому частота електрики в розетці 50 Гц. Допустимі відхилення частоти становлять всього 0,2 Гц в обидві сторони.
Якщо уявити собі таку електрику візуально на площині координат, то ми побачимо синусоїду, хвилю, яка коливається за параметром осі Y (вертикальної), то вгору, то вниз на однакове значення в обох напрямках від 0 – так в змінному струмі змінюється полярність. Це саме той момент, коли вам у житті знадобилися знання про графіки синусів і косинусів зі шкільних уроків з тригонометрії. Різниця між модифікованим і чистим синусом у наступному:
- у чистої синусоїди лінія хвилі йде плавно вгору і вниз, в розетці завжди синусоїда чиста, майже ідеальна і більшість побутової техніки створюється для таких умов;
- у модифікованої синусоїди хвиля йде вгору і вниз ступінчасто, тобто спочатку різко вертикально підвищується вгору, потім деякий час йде строго горизонтально, потім знову різко вгору, вниз також – плавності немає.
Деякі моделі генераторів видають модифіковану синусоїду, інші – чисту. Певна техніка не може нормально функціонувати з модифікованою синусоїдою. Це призводить до перегріву, появи сторонніх звуків, нестабільної роботи, появи помилок. При подальшій експлуатації виникає несправність і потрібен ремонт. Тому, живлячи від генератора деякі види техніки, необхідно знати, як стабілізувати частоту струму та отримувати чисту синусоїду. І якщо ви прийшли в магазин, вибираючи генератор на 220 Вольт, крім інших параметрів, потрібно розуміти, яка буде у нього синусоїда і яке обладнання ви будете від нього живити.
І останнє, що варто знати про теорію в області електричної синусоїди – це назви. Чисту називають ще правильною – це одне і те ж. Модифікована може називатися апроксимованою або неправильною – у цих слів одне і те ж значення.
Як отримати чисту синусоїду з модифікованої від генератора
Якщо, коли відбувається продаж бензинового генератора, про синусоїду ви не замислювалися, то під час експлуатації з деяким обладнанням може стати зрозуміло, що модифікована не підходить вам. Є кілька способів перетворити апроксимовану синусоїду в чисту.
Як вирівняти частоту струму від генератора стабілізатором напруги
Стабілізатор – це перше, що спадає на думку, коли потрібно щось підправити, привести в норму в електричній змінній мережі. І дійсно, для отримання чистого синуса такий спосіб буде робочим, але є свій нюанс – не будь-який стабілізатор підійде, використовувати можна тільки інверторний, один з найдорожчих, але ефективних видів.
Стабілізатор з чистою синусоїдою працює за простим принципом. Він отримує змінний струм від генератора, за допомогою інвертора перетворює його в постійний, випрямляє синусоїду і робить її рівною горизонтальною лінією (якщо уявити на графіку), щоб плюс і мінус не коливалися. Потім інвертор перетворює постійний струм знову в змінний, але робить при цьому ідеальний чистий синус. Якісні інверторні контролери для напруги, доступні на ринку України, дозволяють зробити синусоїду навіть ближче до ідеальної, ніж в розетці.
Таким чином, зробивши вкладення в хороший інверторний стабілізатор, можна отримати від недорогого генератора з модифікованою синусоїдою чисту. «Побічна» перевага полягає в тому, що стабілізатор буде згладжувати можливі стрибки напруги – просадки при старті мотора, від різкого підключення додаткового навантаження, коливання від можливих збоїв. Це вбереже техніку від поломки.
Замість стабілізатора можна використовувати й інший пристрій – джерело безперебійного живлення. Але також підійде не будь-який, а найдосконаліший – ДБЖ безперервної дії. Вони теж перетворюють електрику за допомогою подвійного перетворення інвертором.
Як зробити правильну синусоїду з модифікованої від генератора за допомогою інвертора
Принцип роботи інверторного стабілізатора і джерела безперебійного живлення подвійного перетворення полягає у використанні інвертора. Для отримання чистої синусоїди від генератора можна використовувати окремо тільки інвертор, без стабілізатора або ДБЖ. Але також є пара нюансів:
- Майже кожен перетворювач для напруги в інтернет-магазині або доступний для покупки офлайн розрахований на постійну вхідну напругу. Тобто підключити його просто до розетки генератора не вийде. Тому необхідно, щоб у генератора був порт постійного струму. Вибирати інвертор потрібно з урахуванням напруги на цьому порту.
- Використовуючи для отримання чистої синусоїди тільки інвертор, ви позбудетеся стабілізації напруги. Стабілізатор і ДБЖ безперервної дії вирівнюють не тільки частоту струму і його форму, але і напругу. Тому, якщо буде тільки інвертор, при запуску мотора, підключенні високопотужного навантаження можливі просадки напруги. Їх можна уникнути при використанні генератора з вбудованим акумулятором – АКБ буде компенсувати ці просадки. Його ціна трохи вища. Однак у разі стрибка напруги вгору через неполадки в ланцюзі, звичайний інвертор їх не вирівняє. Але при використанні якісного обладнання і правильній експлуатації вони малоймовірні.
Як вирівняти синусоїду від генератора за допомогою LC-фільтра
У назві LC-фільтра криється його схема. Літерою L на принципових електричних схемах позначається індукційна котушка, а C – це конденсатор. Котушка підключається до фази, а конденсатор на нуль.
Індукційна котушка являє собою довгий провідник, який має певний опір. Також опір чинить електромагнітне поле, утворене в ній. Таким чином, стрибки модифікованої синусоїди затримуються в котушці та на виході виходять більш згладженими. Конденсатор являє собою резервуар заряду, який зберігає і віддає електрику. Він працює в цій схемі як амортизатор автомобіля, який гасить різкі удари по нерівностях дороги, тільки він приглушує електричні сплески. Завдяки ефекту цих двох елементів синусоїда на навантаженні стає правильною. У цього способу є недоліки:
- якщо ви хочете підключити генератор до будинку, то взяти фільтр для вирівнювання синусоїди LC-типу не вийде, оскільки він чутливий до навантаження – зміниться навантаження, зміниться та ефект фільтра;
- через цю чутливість також не може працювати з навантаженням, яке в процесі роботи змінює споживану потужність;
- ефективність фільтра залежить від частоти вхідної електрики, у деяких генераторів вона може бути нестабільною;
- складно підібрати параметри котушки та конденсатора, щоб отримати хороший синус для наявного навантаження;
- синусоїда стає близькою до правильної, але не ідеальною, не як в розетці;
- є ризик резонансу – котушка і конденсатор починають качати електрику один в одного, від цього виникають стрибки напруги та частоти;
- коли LC-фільтр починає працювати, виникає великий пусковий струм, який може призвести до спрацьовування автомата генератора.
Перевага методу в простоті. Такий фільтр можна купити, а при наявності навичок – зібрати самому. Але важливо мати досвід – неправильний підбір компонентів призведе до неполадок в навантаженні, генераторі або травм.
Як зробити чистий синус від генератора за допомогою активного компенсатора гармонік
Принцип дії активного компенсатора гармонік набагато простіший, ніж назва цього пристрою. В змінному струмі вже є чиста, потрібна частота 50 Гц, яку потрібно виділити з того, що дає генератор. Все інше – це гармоніки, хвилі іншої частоти, які порушують потрібну нам синусоїду, роблять її ступінчастою, переривчастою.
Завдання активного компенсатора гармонік дуже просте. Він аналізує струм і виділяє гармоніки в ньому. Потім посилає в ланцюг сигнал такого ж рівня, але з протилежною полярністю. Якщо, наприклад, у провіднику з'явився позитивний заряд на 200 В, то компенсатор відправляє в нього негативний заряд на 200 В і вони один одного гасять. Результат – чистий синус, без гармонік і з потрібною частотою. Без нюансів тут також не обійшлося:
- Як і у випадку з LC-фільтром, такий вирівнювач синусоїди дасть чисту, але не ідеальну форму струму. Але більша частина вимогливого навантаження зможе працювати.
- Компенсатор відправляє свої імпульси в ланцюг генератора, який може бути на це не розрахований. Може спрацьовувати захист.
- Через вартість компенсатор в побутових умовах практично не застосовується. Він зазвичай використовується в промислових масштабах і може використовуватися в парі з генератором з автозапуском і працювати разом з АВР (автоматом включення резерву).
- Компенсатор споживає струм генератора, тобто сам по собі є навантаженням.
Підсумувавши описані чотири способи, як отримати чисту синусоїду з модифікованої, можна сказати, що найбільш практичні та прості варіанти – застосувати інверторний стабілізатор, ДБЖ подвійного перетворення або інвертор, який, як ми з'ясували, в тому чи іншому вигляді присутній на чолі цих методів. Ці пристрої широко доступні на ринку за прийнятною ціною, а також, на відміну від фільтра і компенсатора, забезпечують дійсно чистий і ідеальний синус. Крім того, можна просто купити інверторні генератори, які самі по собі видають чистий синус, оскільки оснащені власним інвертором. Перевага в тому, що інвертор в цьому випадку буде ідеально підібраний для генератора, оскільки створений спеціально для нього. Це забезпечить стабільну роботу і безпечну експлуатацію джерела електрики. А за ціною буде не сильно дорожче, ніж стабілізатор, ДБЖ або окремий інвертор при інших рівних характеристиках.
Як перевірити, чи вирівнює стабілізатор синусоїду
Незалежно від того, який спосіб стабілізації синусоїди ви вибрали, перед підключенням чутливого навантаження, бажано перевірити, чи відбувається вирівнювання. Генератори з чистою синусоїдою найправильніше буде перевірити за допомогою осцилографа, де візуально на екрані можна побачити графік електрики та оцінити його рівність. Але таке обладнання є далеко не у всіх. Ось альтернативні способи. Якщо синусоїда все ще не чиста, то:
- підключені до мережі трансформатори сильно гудуть, можуть нагріватися – трансформатор є, наприклад, в блоках живлення, зарядних пристроях;
- мотори обертаються нерівно або не обертаються, можна спробувати ненадовго підключити вентилятор, щоб перевірити;
- світлодіодні лампи можуть мерехтіти та шуміти;
- ДБЖ з лінійно-інтерактивною або резервною архітектурою не працюють, а переходять в режим захисту.
Щоб уникнути серйозних неполадок, ці тести потрібно робити протягом короткого часу, менше ніж хвилину вистачить, щоб зрозуміти. Якщо таких явищ немає, то синус, швидше за все, чистий.
У яких випадках вирівнювати синусоїду необов'язково
Синусоїда генератора не обов'язково повинна бути рівною. До навантаження, що не вимагає певної форми синуса, відносяться наступні:
- Нагрівальні прилади – електрочайники, тостери, бойлери, котли можуть працювати від модифікованого синуса. Однак, якщо ці прилади складні та крім простого нагрівача в них є ще мікроконтролер, який всім цим керує, то, ймовірно, знадобиться чистий синус.
- Освітлення – лампи розжарювання, ксенонові лампи, деякі прості LED-лампи та інші прилади. Якщо при включенні немає мерехтіння, то такий струм їм підходить.
- Прості невеликі електродвигуни, без управління електронікою. Якщо вони нормально запускаються та обертаються, то вирівнювання не потрібне.
- Для зварювального генератора теж підійде модифікована синусоїда. Електрична дуга не вимоглива до цього параметра.
Зазвичай генератор з ручним запуском в Україні вибирають за його доступну вартість. Але часто такі моделі дають модифікований синус. У деяких випадках краще доплатити за штатний інвертор в генераторі, ніж шукати потім спосіб вирівняти синусоїду іншими способами. Але якщо навантаження невимогливе, то і переплачувати не потрібно. Тепер ви знаєте, як згладити синусоїду після бензинового генератора, які методи дають найкращий результат і в яких випадках їх рекомендується використовувати.
