Peo

Det smutsiga nätet.

345 posts in this topic

Inom Hifi brukar man normalt bara tala om THD när det gäller musiksignalen, men det finns även harmonisk distorsion i vår elförsörjning.

THD = Total Harmonisk Distorsion är förenklat ett mått på mängden (summan av) alla jämna och ojämna övertoner som grundtonen (50Hz) har blivit "besudlad" av.

Övertoner alstras av icke-linjära laster som drar en ström som inte linjärt följer spänningens sinusform.

Här är ett exempel på en linjär last där strömmen (blå) följer spänningen (röd)
sinus1.jpg?dl=0


och så tar vi ett exempel på en s.k. icke-linjär last:
sinus2.jpg?dl=0

Ovanstående bild visar ett typiskt utseende för en enfasig helvågslikriktare med glättringskondensator (d.v.s. en traditionell nätdel).

Några andra typer av kraftigt övertonsalstrande förbrukare i våra hem är:
Lågenergilampor, datorer, mobilladdare, TV-apparater, LED-drivdon, dimmer's mm
Varvtalsstyrda (frekvensomriktade) motorer är en annan stor störkälla (tvättmaskiner, ventilationsaggregat, mm).

Jag har gjort några mätningar på olika typer av vardagliga förbrukare och dokumenterat övertonshalten på belastningsströmmen, inte spänningen. .
Nu får ni inte tolka mina mätresultat som en absolut sanning, de gäller bara vid detta mättillfället och med de apparater som jag mätt på.



Först ut har vi ett standard nätaggregat med helvågslikrikting och glättringskondesatorer (det kunde ha varit en förstärkare).
Transformatorn är på 120VA och jag har belastat aggregatet med ungefär 80W.
THD_Sp%C3%A4nningsaggregat.JPG?dl=0
Som vi ser dominerar den 3:e och 5:e, följt av den 7:e övertonen (150Hz, 250Hz och 350Hz), men övertonerna fortsätter högt upp i ordningen.
Mätinstrumentet visar inte högre övertoner än den 20:e (1000Hz), men det kan finnas mycket "skit" högre upp i frekvens också.

I takt med att vi byter ut våra "vanliga" glödlampor mot lågenergi- eller LED-lampor har vi fått en helt annan störningsprofil i våra hem.
Den gamla hederliga glödlampan är att betrakta som en rent resistiv och linjär last och genererar därför inga övertoner alls.
Samma sak gäller även för halogenlampor.


Först ut av lamporna är en högst ordinär lågenergilampa på 12W.
THD_L%C3%A5genergilampa.JPG?dl=0
I förhållande till den gamla vanliga "tysta" glödlampan så skitar den här ner ganska mycket.


Här ser vi hur en LED-lampa på 2,2W med inbyggt drivdon beter sig.

Det är alltså en helt vanlig glödlampsersättare med E27 sockel.
THD_LED%20E27.JPG?dl=0
Den är betydligt snällare än lågenergilampan, men ,,,,,,,


Vi avslutar ljuskällorna med en dimmad LED-spot på halvlyse.
THD_LEDspot.JPG?dl=0
Dimmer'n gör att vi får betydligt kraftigare övertoner.

Övertonerna blir som värst vid 50% pådrag.


Nästa mätning är på en stationär dator (Intel I5) som spelar FLAC-filer från en NAS till en DAC (jag tror det var Supertramp).
THD_Dator.JPG?dl=0
Här ser vi en övervikt av den 3:e övertonen, men den genererar ovanligt nog lite 2:a och 4:e övertoner också.


Då avslutar vi med en vanlig 40" LCD-TV som vid testtillfället visade en repris av "Morden i Midsomer".
THD_TV.JPG?dl=0
Även nu är det den 3:e, 5:e och 7:e övertonen som dominerar.

(Här skrev jag en syrlig kommentar om att ha datorer och bildskärm/TV tillsammans med sin ljudanläggning, men jag raderade den.) ;)

Jag tror att det räcker så här, det blir liknande resultat på de flesta av våra prylar där hemma.
Som ni ser är majoriteten av övertonerna ojämna multiplar (3, 5, 7, o.s.v.) av grundtonen (1), så kallade udda övertoner.
Jämna övertoner genereras normalt bara när den positiva och den negativa halvperioden belastas osymmetriskt (se bild nedan).

halvv%C3%A5g.jpg?dl=0

Här är det bara den positiva halvperioden som levererar ström.

Frugans hårtork är ett lysande exempel på det. För att få läge I och II på värmen så har man lagt en diod i serie med värmeelementet i läge I.
Det blir ju bara den ena halvperioden som belastas av elementets strömförbrukning (halvvågslikriktning) och då kommer de jämna övertonerna.



Efter en långt ifrån komplett och antagligen något förvirrande redovisning av elnätets övertoner blir antagligen den logiska frågan:

Varför i ¤@*§# tar du upp plats med detta, spelar verkligen dessa övertoner någon som helst roll för vår hifi-hobby?

Mitt svar är utan tvekan JA!, men beroende på en rad omständigheter kan det bli olika stor påverkan.

Finns det något intresse för en fortsättning?

I så fall tänkte jag redovisa lite resultat från mätningar i några olika bostäder.


/PEO

calle_jr and Rickard S like this

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jag har min stereo på egen propp i proppskåpet och belastar med denna bara stereoprylarna. Men jag antar att det smittar även från andra grupper i proppskåpet???

Funderar på att köpa ett elverk från Atlas Copco som bara skall köra stereon. Billigt i HiEnd sammanhang!!!

ac0066045_456.jpg

Bra med detta är att du slipper all skit på elnätet som grannar och andra sprider.

;););););)

Det som kommer via luften får jag väl fixa också på något vis.

:77:

Bortsätt från denna rätt utopiska tanke så tycker jag Peo skall fortsätta med sin analys.

Edited by Apexorca

Share this post


Link to post
Share on other sites

Har för mig att även dagens batteri har svårt att leverera dem transienter som behövs för att driva högre wattande slutsteg och dynamisk musik men även jag har framtida drömmar om timmerstuga, vind och solenergi och att köra med lågvattnande rör typ ML3 Signature från Lamm...

Bebop likes this

Share this post


Link to post
Share on other sites

Det här är väl det rätta sättet att angripa eventuella problem, dvs att först förvissa sig om sjukdom innan man fyller medicinskåpet. Problemet är kunskap och utrustning att mäta så det är lätt att dra på sig prylar man kanske inte behöver.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Det här är väl det rätta sättet att angripa eventuella problem, dvs att först förvissa sig om sjukdom innan man fyller medicinskåpet. Problemet är kunskap och utrustning att mäta så det är lätt att dra på sig prylar man kanske inte behöver.

Den inbillade övertonssjuke... som Molière skulle ha sagt.

Javisst måste man ställa diagnos innan man behandlar, men då och då funkar det bra med ett glas champagne utan krusiduller. :64:

Edited by Apexorca

Share this post


Link to post
Share on other sites

Varför i ¤@*§# tar du upp plats med detta, spelar verkligen dessa övertoner någon som helst roll för vår hifi-hobby?

Mitt svar är utan tvekan JA!, men beroende på en rad omständigheter kan det bli olika stor påverkan.

Väldigt intressant att du kan reda ut detta!

Jag skulle inte kunna svara, men om det fanns en analogi med akustik och mekanik så skulle de första övertonerna spela roll, så att även en måttlig störning förstärks.

En sidofråga är om man kan reda ut hur mycket det kan störa över grupper i en central.

Även här finns väl omständigheter, men kan man åtminstone påvisa att det lönar sig att koppla hifi på egen grupp?

Är det viktigare att hålla isär skitiga produkter från rena än att balansera lasterna?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Sånt här är intressant och roligt. All information som ökar kunskapen om hur det förhåller sig är positiv och det är bra att du så noga beskriver vad du gjort.

T.ex:
"Då avslutar vi med en vanlig 40" LCD-TV som vid testtillfället visade en repris av "Morden i Midsomer"."

Inte för att det skulle spela någon större roll för resultatet vilket program som visas men det är roligt att läsa. Jag inväntar med spänning vidare läsning.

Bebop likes this

Share this post


Link to post
Share on other sites

Peo!

Ytterst intressant läsning som förhoppningsvis kan ge svar på många av mina funderingar kring detta med kvaliteten på tillförd ström som jag är övertygad om påverkar i hög utsträckning. Har löst en del genom att ha batteridrift på förstegsmodul och RIAA. Men slutsteg, skivspelare och digital signalkälla går på normal nätström som jag upplever påverkar en del. Annars skulle inte anläggningen låta olika vid olika tider på dygnet eller i veckan. Då har jag ändå mycket påkostade nätdelar. ASR och MSB.

Bor själv i en sannolikt ordentligt nedsmutsad nätmiljö. Höghus med många lägenheter och dessutom tunnelbana inpå knuten. Dessutom digitalt nedsmutsad med mobilmaster på två grannfastigheter.

Kollat en del strömreningsprodukter, men få som verkar ta tag i grundproblematiken. Den enda tycks vara PS Audio:s P10 som omvandlar ingående ström till en i det närmaste perfekt sinusvåg. Frågan är bara hur den påverkas av det laster du pratar om och vad som genereras på annat sätt genom RFI. Annars är jag skeptisk till nätfiltervarianter som tycks ha en effekt på dynamiken.

Men som Bebop skriver så är det nog bra att göra en analys först innan man vidtar åtgärder. Borde finnas analysinstrument som inte kostar en förmögenhet och som kan kopplas till datorn. Vad kör du själv med? Du kanske skrev det?

Calm

Share this post


Link to post
Share on other sites

En sidofråga är om man kan reda ut hur mycket det kan störa över grupper i en central.

Även här finns väl omständigheter, men kan man åtminstone påvisa att det lönar sig att koppla hifi på egen grupp?

Är det viktigare att hålla isär skitiga produkter från rena än att balansera lasterna?

Mycket intressant, verkligen! I linje med Calles funderingar är jag nyfiken på hur det ser ut och hur mycket som "spiller över" mellan lägenheter och fastigheter, närheten till industrier o s v. Jag har ju själv flera hundra meter till närmaste granne och kanske en km till den näst närmaste - är det bra eller finns det andra nackdelar med det?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jag har en enda säker sanning i detta: Allt spelar roll! Oavsett vad man håller på med inom ljud. Och nätspänningen är en ofta förbisedd parameter som kan ha stor inverkan på ljudupplevelsen.

Problemet har ju dock varit att lösningarna ofta är lika dåliga som ursprungsfelet och ofta rätt "trubbiga" verktyg för att hjälpa oss (skiljetrafos, järnkärnor osv). Eller jäkligt kostsamma (eget elverk osv). Visst vore det väl toppen om man kunde köpa en batteriladdare och en omformare från 12V till 230V (som sitter i båtar, husvagnar osv) med över 90% effektivitet och perfekt ström / spänning. Men sanningen är ju den att dessa omvandlare inte är så rena som man skulle kunna önska. Visst kan du ladda en dator eller driva en spis på dessa men distorsionen är ofta klart mer än 1% och dessutom högfrekvent. Men vem vet, kanske kommer det nån modell som är bra nog i en snar framtid? PS Audio har ju jobbat med denna typ av lösning / regenerering i rätt många år nu, men inte heller de är "perfekta".

En leksak som jag köpte hem bara för själva mätinstrumentets skull är LAB12´s Gordian som visserligen är ett komplett nätfilter men även kan analysera och tala om hur mycket dist på nätet som man har! Det är rätt kul att se hur det ändrar sig med dygnets timmar och att det verkligen låter mycket bättre efter kl 12 på natten (vardagar...) bara så att jag inte inbillat mig i alla dessa år. :-) VARNING! Sista stycket kan upplevas som reklam då jag är importör för dessa!

Tack för att någon kunnig i mera detalj kan fylla på kunskap om detta komplexa område!

Mvh Lasse

Share this post


Link to post
Share on other sites

Inte för att det skulle spela någon större roll för resultatet vilket program som visas

Är du säker på det?

Det blir ju liksom dubbel spänning. Om det hade varit en komedi kanske man fick räkna med utsläckning :unsure:

Share this post


Link to post
Share on other sites

Peo,

Jätteintressant detta. Ser fram emot vidare tester och analyser inom detta område. Kör på!

/Lasse

Share this post


Link to post
Share on other sites

All el som genereras av en icke roterande generator är ju svår att få helt fri från störningar. Jag skulle vilja se mätningar på solcells DC till AC omvandlare för där lär de genereras en del skräp.

Jag har en anläggning som jag jobbar på där har man en trefas motor som driver en generator för att skapa spänning som är helt frånkopplad från det vanliga elnätet. Lasten är 2 fasig och 500V men ger jämn belastning på trefas sidans 400V. Förlusten är vad som försvinner i motorn och generatorn.

Share this post


Link to post
Share on other sites

All el som genereras av en icke roterande generator är ju svår att få helt fri från störningar. Jag skulle vilja se mätningar på solcells DC till AC omvandlare för där lär de genereras en del skräp.

Jag har en anläggning som jag jobbar på där har man en trefas motor som driver en generator för att skapa spänning som är helt frånkopplad från det vanliga elnätet. Lasten är 2 fasig och 500V men ger jämn belastning på trefas sidans 400V. Förlusten är vad som försvinner i motorn och generatorn.

Hur är det med elverk som tex Atlas Copcos? Ger de ren ström?

Edited by Apexorca

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jag har haft samma tankar som Apex, en elmotor som driver en generator. Borde väll bli rätt ren spänning av det.

Frågan är om den första inpluggade hifi prylen kommer att skita ner den rena fina spänningen, kanske borde ha en motor/generator

till varje enhet. Tur att man inte har monoblock :))

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ordet jag kan sakna ibland i en sån här diskussion är ibland... Moderation..

Vadå???

Måste tänja gränser ibland för att komma framåt. Även om detta är lite på skoj.

Men det hade varit kul att veta. Skulle vi slippa problem och behov av DYYYYRA nätreningsproduker.

Edited by Apexorca

Share this post


Link to post
Share on other sites

I dagens hus är de ju svårt att komma undan saker som stör men hur mycket stör de olika sakerna hade varit kul att se. Idag finns de ju frekvensomformare i värmepumpar, tvättmaskiner, ventilation med mera men hur effektiva är deras EMC filter för att inte släppa skräp bakåt ut på nätet?

Alla små väggbulor med switchade nätdelar genererar skräp så oavsett hur man gör så finns de mängder med apparater som stör mer eller mindre och de är inkopplade lite överallt så rensa en av faserna i centralen ifrån allt som stör är nästan omöjligt idag.

Jag har själv en frekvensstyrd trefas värmepump så redan där var de kört att få en fas fri från störande apparater. Så jag valde den med minst störande apparater på och monterade en egen 2p jordfelsbrytare och en 16A Klangmodule med en skärmad 3G4kvmm kabel som går direkt in i min Ansus Mainz 8D nätlist.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Man kan ju med en dåres envishet hävda att nätdelen i apparaten ska hantera och filtrera bort allt utom den ström som ska användas i apparaten.men det visar sig ju gång på gång att någon sådan nätdel inte har gjorts ännu. Därför blir det ändå en signatur av tex nätkablar. Jag brukar säga att nätkabeln är ett sätt att förlänga apparatens krets, eller snarare den del som vi kan påverka i form av förlängning. Tyvärr, som flera är inne på, kan ytterliga externa strömprodukter menligt försämra vissa egenskaper. Som vanligt är det ett övervägande och köpslående där man får avstå vissa egenskaper till förmån för andra, eller åtmindsrånde i olika grad. Dynamiken är en faktor som jag ofta tycker blir lidande när man ökar renheten med trafos och andra typer av nätfilter. Ju större trafos desto större problem med läckströmmar mm.

Jag minns inte riktigt termerna. Jag pratade med en ingenjör om min erfarenhet ang min Lukaschek RIAA.

Att den externa trafons storlek påverkade ljudet och att det var bättre med något större än orginal men bara upp till en viss gräns, sen upplevde jag det som sämre, detta var på telefon och jag minns inte allt han sa. Men i korthet var det inte alls märkligt, ju större trafos desto större problem.

Min erfarenhet är ändå att bra/hygglig ledning fram till en list med så mycket koppar i som möjligt, stjärnkoppling och sedan bra nätkablar utan vare sig skärm eller filter är den bästa kompromissen. Det är iaf min åsikt. Varför detta låter naturligast i mina öron har jag förvisso teorier om men inga belägg för.

Man ska inte krångla till saker i onödan. "Allt ska göras så enkelt som möjligt men inte enklare än så" sa en vis Einstein

Edited by Adagio

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jag växte upp i en stadsdel som bara hade likström långt in på slutet av 60-talet. De flesta högkvalitativa hifiprodukter och annat var anpassade för växelström. Man var därför tvungen att omforma från likström till växelström och detta hade många problem. En lösning som vi hade hemma var faktiskt en likströmsmotor med en generator i andra ändan som levererade växelström. Problemet men denna var att kolborstarna på kollektorn gav gnistbildning som i sin tur gav upphov till störningar på nätet. Om man idag inte har löst det på annat sätt vet jag inte, men man var tvungen att koppla till avstörningsfilter som i sig gav en del fel. Jag tänker på alla små elverk som har en bensin eller dieseldriven motor som driver en generator. Helt störningsfritt?

En annan metod var en omformare som egentligen var en form av switchat aggregat som gav en fyrkantsvåg som också vållade problem tex. för varvtalet på skivspelarens AC motor.

Dagens switchade nätaggregat verkar fungera lite på liknande sätt alltså inte helt störningsfritt utan skapar problem på sitt sätt. Jag märkte detta när jag fick min Phoenix/Roadrunner-combo som i ursprunget hade en hel del brum. Detta löste sig dock med ett bättre nätaggregat med medicinskteknisk kvalitet som var långt bättre än aggregatet som levererades med apparaterna. Nu med skärming och annat så har problemet radikalt förbättrats,. Men det visar att det finns problem kopplat till omfamning också. Phoenixen gör faktiskt om likström till växelström sannolikt med en oscillator som kanske heller inte är helt problemfritt. Sinuskurvan är säkert inte helt perfekt, men uppenbart bättre än nätströmmen som kommer från vägguttaget. I det perspektivet skulle det vara intressant och veta hur bra tex. PS Audios kurva ser ut också vid belastning.

Calm

Share this post


Link to post
Share on other sites

I del 1 presenterade jag resultaten av mina övertonsmätningar på några olika apparaters belastningsström.

Nu tänkte jag fokusera på elhälsan i vägguttaget, inte bara på vad den enskilda apparaten åstadkommer.
Jag har varit på mätbesök i fyra olika hushåll, men med en lite annan typ av utrustning än vid tidigare mätningar.

För att göra det enkelt kallar jag mina "offer" för Gubbe A-D.

Vid dessa besök har jag mätt övertonerna i spänningsdomänen istället för som ström.
Det är betydligt enklare så här och jag tror också att det ger ett mer rättvist mätresultat vs mina lyssningsintryck.

Mätningarna har skett vardagar vid ungefär samma klockslag (mellan 18:00 och 20:00) hos A-C och dagtid en Lördag hos D.
Jag har vid varje tillfälle noterat spänning, THD och övertonerna 2-20.

Först lite bakgrundsinformation:

A bor centralt i en småstad med ca 15 000 invånare.
Elnätet i fastigheten renoverades 1999 och är jordat.
Nätstationen (distributionstransformatorn) försörjer ungefär 450 hushåll enligt den lokala kraftleverantören + 15 dagtidsöppna butiker, 3 restauranger, 1 bageri och en liten kylfirma.

B bor i ett villaområde byggt under sent 90-tal.
Husets elsystem är original och jordat.
Det är 168 villor som delar transformator. Ingen kommersiell verksamhet, många äldre familjer och få barn.

C bor i en hyresrätt.
Området byggdes under tidigt 90-tal.
Vad jag har lyckats ta reda på är att ungefär 230 lägenheter av varierande storlek delar transformator.
Där finns också 1 närbutik (07:00-21:00) och 1 pizzeria (16:00-22:00).

D bor i villa lite utanför tätort.
Jag har inte lyckats få någon information om eldistributionen.
Hifi-matningen är fixad med omsorg och hushållsförbrukarna är fördelade på de olika faserna efter störningsbenägenhet.
Det verkar inte finnas någon kommersiell verksamhet i området.

Och jag, PEO, bor i ett bostadsområde med hyfsat nyrenoverat elsystem (2008).
Det är bara elinstallationen i lägenheten som är fixad, tyvärr har man inte gjort något med fastighetens interna fördelning eller med huvudmatningen till området.
Allt är jordat och hifi'n matas från dedikerad säkring via 2,5mm2 kabel.
Ingen kommersiell verksamhet på samma nätstation, men en större industri väldigt nära.
Transformatorn förser tre liknande bostadsområden med totalt 450 hushåll.
Området byggdes i slutet på 60-talet och matningen till fastigheten är också från den tiden.

Så här ser sammanställningen av fasspänning och THD ut.

Namn Spänning THD
A 228 V 4,11%
B 226 V 2,12%
C 229 V 2,24%
D 227 V 1,20%
PEO 231 V 7,93%

Bilden nedan visar övertonsspektrat i tabellform.

Slide1.JPG?dl=0

och nästa visar det lite överskådligare i ett stapeldiagram.

Slide2.JPG?dl=0
OBS! 1:a stapelgruppen (1) är THD i %, inte grundfrekvensen.

Vi ser att överton 3 och 5 dominerar hos de flesta. Det är väl bara hos mig som 7:e övertonen är så markant, men A har en peak på den 11:e.
Min 15:e överton finns inte under hela dygnet. Den framträder oftast bara mellan 16:00 och 22:00.
Julaftons kväll var den 15:e uppe på 2,75 och THD låg då på 8,22%.

Som ni ser skiljer det ganska mycket mellan mig och Gubbe D.

Vi har under åren som gått testat med ganska många olika fabrikat och modeller av strömrenare hos både A, B, C och hos mig, men det är faktiskt bara hos Gubbe A och hos mig som vi har märkt någon större skillnad med och utan.
Jag får oftast förhållandevis stor påverkan, men det är inte alltid som det har blivit till det bättre.


Jag fortsätter med en lite mer detaljerad redovisning från besöket hos D.

Första mätningen är från ett slumpmässigt uttag i huset (aka "Fas x"). Jag visar bara övertoner upp till och med den 10:e, de högre är bara 0,00.

Slide9.JPG?dl=0

Detta är inte samma fas som ljudanläggningen ligger på.


Här har vi mätningen på HiFi-fasen.
Slide8.JPG?dl=0

Att noggrannt välja vilka laster som man lägger på sin "hifi-fas" lönar sig bevisligen.

1,2% THD är det lägsta som jag har mätt någon gång och här finns bara den 3:e och den 5:e övertonen.


Här är efter strömrenaren (hela anläggningen är inkopplad och igång).
Slide7.JPG?dl=0


Vi kör resultaten i tabellform också

Slide3.JPG?dl=0

och sedan som stapeldiagram.

Slide4.JPG?dl=0



Nu kan man ju fråga sig varför det blir ett sämre värde efter strömrenaren.

Någon som vet, eller vågar sig på en gissning?




I nästa del kommer jag att ta upp lite om orsak och verkan.


/PEO

calle_jr likes this

Share this post


Link to post
Share on other sites

I nästa del kommer jag att ta upp lite om orsak och verkan.

/PEO

Roligt att följa något från en som behärskar ämnet. Bänkar mig och försöker ta in allt jag kan. Toppen!

Share this post


Link to post
Share on other sites

Please sign in to comment

You will be able to leave a comment after signing in



Sign In Now