He estado jugando con algunas ideas sobre cómo construir mi propia fuente de alimentación inversora, para alimentar dispositivos de CA desde una batería de automóvil. He oído hablar de diseños que solo alimentan una onda cuadrada en un transformador para obtener la salida de voltaje de la red, pero también he oído afirmaciones vagas sobre cómo no deberías hacer eso. ¿De qué manera los dispositivos de alimentación diseñados para funcionar con una onda sinusoidal con una onda cuadrada pueden afectar su funcionamiento?
Los aparatos de red de CA están diseñados para presentar una determinada impedancia (carga) para la frecuencia de red específica de 50/60 Hz. Alimentarlos con una onda cuadrada de la misma frecuencia (fundamental) es, matemáticamente demostrable, lo mismo que alimentarlos no solo con una onda sinusoidal de 50/60 Hz, sino superpuesta a eso también con 150/180 Hz a 1/3 de la amplitud. , y una onda sinusoidal de 250/350 Hz a 1/5 de la amplitud, y una onda sinusoidal de 350/420 Hz a 1/7 de la amplitud (es decir, todos los armónicos impares a amplitudes decrecientes) y así sucesivamente, en teoría hasta una frecuencia infinita, pero en la práctica, con el cableado doméstico, las pérdidas e impedancias en las redes de distribución y los electrodomésticos se agotan a kHz o tal vez a decenas de kHz (para una fundamental de 50/60 Hz). Estas frecuencias más altas son el resultado del alto tiempo de subida y bajada de una onda cuadrada.
Para algunos electrodomésticos, esto no importa tanto, como las cargas resistivas (por ejemplo, elementos calefactores). Para cargas inductivas (por ejemplo, motores) o algunas cargas capacitivas, eso generalmente significa que una proporción significativa de la energía que espera entregar al aparato en realidad no se usará para 'trabajo', sino que se disipará como calor, porque la carga inductiva/capacitiva está sintonizada para 50/60 Hz, no para las frecuencias más altas. Entonces, dependiendo de las especificaciones del electrodoméstico, alimentarlos desde un "inversor de onda cuadrada" podría funcionar bien, podría no funcionar o incluso podría dañarlo permanentemente, todo depende de las especificaciones del electrodoméstico. Incluso las fuentes de alimentación conmutadas de baja potencia que, en cierto sentido, serían más impermeables a este tipo de tratamiento, en realidad no lo son.
La historia corta es que la industria de inversores de CC a CA durante las últimas décadas ha pasado por un proceso de maduración de los diseños de inversores para superar esta grave deficiencia de los inversores de onda cuadrada, primero con 'onda sinusoidal modificada' (un nombre inapropiado, en realidad una 'onda cuadrada modificada' donde hay un período de inactividad a ambos lados del 'cruce por cero' y luego a los inversores de "onda sinusoidal pura", que tampoco son realmente ondas sinusoidales. Algunos filtros con inductores y capacitores también pueden ayudan a ralentizar las transiciones rápidas de onda cuadrada, pero debido a las bajas frecuencias involucradas, son componentes grandes y, por lo tanto, caros.Los inversores modernos de 'onda sinusoidal' crean una onda bipolar a través de un PWM modulado a una frecuencia mucho más alta (digamos, unos pocos kHz o incluso decenas de kHz),que se puede filtrar para lograr algo más parecido a una onda sinusoidal (al menos bajo carga).
Tengo dos inversores (en realidad dos UPS) con salida de onda cuadrada/sinusoidal modificada en una unidad y una onda sinusoidal pura en la otra. Las formas de onda se verifican con un osciloscopio, solo para estar seguros de que la afirmación del fabricante es cierta, teniendo en cuenta que los dispositivos han estado en uso durante dos años o más.
Con todo tipo de cargas, por supuesto, dentro de la capacidad del inversor/UPS, que es de solo 1000 vatios (1kW), la onda sinusoidal pura funciona bien sin ningún efecto perceptible. El efecto también es el mismo con la unidad de onda sinusoidal/cuadrada modificada, excepto por el ventilador eléctrico de CA. Cuando conecté el ventilador eléctrico ordinario, hubo un zumbido y una ligera vibración, y después de unos minutos se detuvo. Sin olor a quemado, sin calor anormal y sin quemaduras visibles en los devanados cuando lo abrí, y sin cables abiertos cuando lo probé. No puedo hacer que vuelva a funcionar incluso si está conectado a la toma de corriente normal incluso antes de desmontarlo para realizar una inspección y prueba internas. Tuve que reemplazar el motor del ventilador antes de poder usar el ventilador eléctrico nuevamente.
Llegué a la conclusión de que los inversores con salida de onda sinusoidal/cuadrada modificada no se pueden usar en cargas de motor.
yippie