Google

De kwaliteit van omvormer wisselspanning


Een omvormer maakt van een lage gelijkspanning een hoge wisselspanning. De verhouding is ongeveer 1 op 20 (12 volt naar 230 volt). Maar het ligt nog iets ingewikkelder. Om dit uit te leggen gaan we eerst eens kijken naar hoe zo’n wisselspanning eruit ziet.

Wisselspanning en relatie tot gelijkspanning en effectieve waarde

Omvormer input (gelijkspanning) versus output (wisselspanning)

Zo’n slingerend patroon noemen we een zogenaamde sinus. Misschien herkent u het nog van wiskunde. Daar had je ook de cosinus, tangens. Affijn ik stop maar want ik ken de herinneringen die u heeft aan school niet.

Een aantal zaken vallen op:

  1. De wisselspanning slingert om het nulpunt terwijl de gelijkspanning op gelijke hoogte blijft (eigenlijk logisch 😉
  2. 230 volt wisselspanning heeft een periodeduur van 1/50 seconde. Hij maakt dus 50 trillingen per seconde (Hertz, afgekort Hz)
  3. De wisselspanning heeft een topwaarde van 325 volt. De 230 volt waar we altijd over spreken is de zogenaamde effectieve spanning. Dus eigenlijk is de versterkingsfactor van een 12 naar 230 volt omvormer niet 20 maar bijna 30!

Over de effectieve waarde, weer met dank aan Wikipedia: In de elektrotechniek verstaat men onder de effectieve waarde van een zuivere (dat wil zeggen, met gemiddelde waarde 0) periodieke wisselstroom of -spanning, de waarde van een constante stroom of spanning die in een weerstand gemiddeld hetzelfde elektrisch vermogen ontwikkelt als het oorspronkelijke signaal.

De reden dat een zuivere sinus omvormer zo heet is omdat hij in verhouding tot een gemodificeerde sinus een veel mooiere spanning levert en alle apparatuur kan aansturen.
Hoe ziet zo’n wisselspanning er nu in het echt uit? Uitdaging met electotechniek is altijd dat we veel zaken alleen indirect zichtbaar kunnen maken: we kunnen een 230 volt spanning wel voelen (ooit eens zonder de spanning uit te schakelen aan een draad geprutst?) maar we kunnen naast de pijn die we voelen niet vertellen hoe hij eruit zag. We hebben daar een hulpmiddel voor, een oscilloscoop. Dit is simpel gezegd een televisietje dat spanningsvormen zichtbaar maakt. Na wat struinen op het web kwamen we bij Mobilenergy.nl wat interessante plaatjes tegen. Allereerst de spanning uit het stopcontact bij u en mij thuis:

Mobilenergy meting aan sinus uit stopcontact

Meting aan sinus uit stopcontact

Mwoah, het ziet er wel redelijk uit als bovenstaande theoretische sinus, maar aan de toppen zien we een verplatting ontstaan en de flanken lijken meer recht dan gebogen. Realiseer u wel dat dit uit uw stopcontact komt, en dat alle 230 volt hierop werkt. Er is dus ruimte voor tolerantie. Hoe dat komt, schrijf ik nog weleens op.

Op dezelfde site de spanning uit een zogenaamde zuivere sinus omvormer.

Kwaliteit van spanning uit een zuivere sinus omvormer

Meting aan sinus uit zuivere sinus omvormer

Dit benadert de theoretische sinus heel goed, beter dan uw energieleverancier! Wat wel vreemd is, is de naam zuivere sinus omvormer. Want een sinus is een sinus. Hoe zuiverder kan hij worden? Om dit te begrijpen het volgende plaatje. Het is de ”sinus” uit een goedkopere omvormer zoals die het meest verkocht worden:

Meting aan sinus uit gemodificeerde sinus omvormer

Meting aan sinus uit gemodificeerde sinus omvormer

De naam van de omvormer waaruit bovenstaande spanning komt: gemodificeerde sinus omvormer. Het verschil met een (zuivere) sinus omvormer is enorm groot. Wat we feitelijk zien is dat de lage ingangs(accu-)spanning die in de omvormer komt alleen wat wordt opgehakt en versterkt. De flanken (opgaande en neergaande lijnen) zijn zo stijl dat de scoop ze niet kan tonen. Wiskundig gezien, maar ook in de praktijk, komt het erop neer dat zo’n goedkopere omvormer heel veel storing meegeeft aan de aangesloten apparatuur. Simpel gezegd, alle energie die buiten het sinusoppervlak wordt gegenereerd, wordt ook meegegeven. De reden dat een zuivere sinus omvormer zo heet is omdat hij in verhouding tot een gemodificeerde sinus een veel mooiere spanning levert en alle apparatuur kan aansturen.  Mits het vermogen geleverd kan worden, uiteraard.

Voor de meer wiskundigen onder ons, een blokgolf is opgebouwd uit (oneindig veel) sinusgolven die reiken tot in het hoogfrekwente spectrum. Dat wil zeggen dat bovenstaande blokgolf de optelsom is van onze ideale 50 Hz sinusgolf, maar ook heel veel kleinere, hoogfrekwentere, sinussen. Zoiets:

Blokgolf opgebouwd uit sinussen (middels Fourier analyse)

Blokgolf opgebouwd uit sinussen (middels Fourier analyse)

Het is aan de (ontwerper van de) aangesloten apparatuur om te bepalen of deze overweg kan met de overload aan storing. Het is een worden dat dit voor heel veel apparatuur (min of meer) lukt!

, , , , ,

  1. Nog geen reacties.
(wordt niet gepubliceerd)