220 вольт в автомобиле – все что нужно знать об инверторах

Способы применения

Особенно широко преобразователи тока с 12 на 220 В применяются в местах, где отсутствует снабжение электроэнергией. От любого автомобильного аккумулятора можно сделать 220 В для обеспечения подачи электричества в загородный дом. Следует помнить, что инверторы напряжения из 12 В в 220 В преобразуют форму электрического тока, которая ограничивает его использование. То есть не все электрические приборы способны воспринимать напряжение, подающееся графически почти по прямоугольной форме. Конструктивно инверторы бывают:

Если рассматривать выходную мощность, то автомобильные АКБ максимально выдают 500 Вт, а стационарные — до 10 тыс. Вт. Если при выезде за город на отдых или дачный участок необходимо в вечернее время осветить помещение или место ночевки, то самый простой способ заключается в подсоединении к преобразователю светодиодного светильника.

Расход энергии автомобильного аккумулятора — очень невыгодный процесс, так как с увеличением нагрузки уменьшается коэффициент полезного действия батареи.

Стационарные преобразователи напряжения 12—220 вольт в основном применяются для трансформирования электрической энергии солнечных батарей и ветряных конструкций. Мобильные инверторные преобразователи подключаются к сети от 12 до 50 В и считаются неприхотливыми в выборе источника питания. Для обслуживания автомобилей это устройство представляет собой зарядное устройство с розеткой.

Напряжение питания

Гелевая батарея от ИБП

Входное напряжение автоинвертора обычно от 10 до 15 вольт. Для грузовиков нужен с 24 на 220. Толщина проводов, идущих от аккумулятора до инвертора при 24В будет в 2 раза меньше, небольшой плюс для большегрузов. Автомобильный повышающий преобразователь напряжения должен иметь защиту от скачков в электрический сети авто.

Пример толстых кабелей

Особое внимание уделите толщине проводов, идущих от аккумулятор до преобразователя напряжения. Малая толщина может вызвать перегрев. Обычно я считаю так, что сечение медного кабеля равно количеству Ампер. Например, если сечение 1,5мм 2 , то кабель держит до 15А. Если мощность автомобильного инвертора 500W на выходе, то его полное потребление от аккумулятора будет на 20% больше.

• 500W * 1,2 = 600W
• 600W / 12В = 50А

При максимальной нагрузке на инверторе в 500W, ток по кабелю от аккумулятора авто будет 50 Ампер. Сечение медного кабеля требуется 5мм 2 . Если оно будет меньше требуемого, то кабель будет нагреваться, изоляция плавиться. Замыкание автоаккумулятора сопровождается целым фейерверком искр и звуковыми спецэффектами. Получается типа сварки, металл сильно разогревается и плавится.

Бортовой компьютер некоторых авто очень плохо переносит низкое напряжение питания. Такое не очень давно случилось у родственника на Рено Колеос, питание просело и бортовой комп подгорел, и машина стала полуживая. Официальный дилер предложил только замену всего блока полностью стоимостью от 100.000руб. Пришлось обратится к электронщику, который перепаял микросхему за 5000руб и всё снова заработало.

Технические характеристики

Все электропреобразователи на выходе выдают стандартную частоту 50 Гц и напряжение 220 В. Эти выходные данные соответствуют требованиям домашнего электричества и совместимы со всеми потребителями. К основным параметрам относятся:

• номинальная мощность;
• КПД;
• активная или пассивная система охлаждения;
• потребление электроэнергии на холостом ходу;
• величина максимального тока потребления на входе;
• напряжение питания;
• устройства защиты от короткого замыкания и перегрева оборудования.

Старые конструкции инверторов представляют собой трансформаторы тока, а современные модели собраны на импульсных контроллерах, обеспечивающих высокий КПД приборов. Иногда это значение достигает 95%, а оставшиеся 5% рассеиваются самим аппаратом, за счет чего происходит его нагрев.

В зависимости от модели инвертора 12—220 вольт, потребители на выходе получают прямоугольную синусоиду напряжения или в более дорогих конструкциях она соответствует стандартному значению. Некоторые приборы, обладающие большой пусковой мощностью, невозможно запустить от преобразователя.

Для этого необходимо применять переходники, состоящие из конденсаторов, которые могут обеспечить достаточный пусковой ток. Иногда просто необходимо ограничить применение некоторого электрического оборудования.

Принципиальная схема

Предложенная схема преобразователя (рис.1) работает на частоте 50 Гц и имеет защиту от перегрузки по току. Кроме того, данный преобразователь дает на выходе форму сигнала, более приближенную к синусу, что снижает уровень высокочастотных гармоник (помех).

Рис. 1. Схема импульсного преобразователя на микросхеме 1114ЕУ4, TL494CN или TL494LN.

Устройство собрано на специально предназначенной для импульсных источников питания микросхеме 1114ЕУ4 (импортный аналог TL494CN или TL494LN). Это позволяет уменьшить число применяемых деталей и сделать схему довольно простой.

Внутри микросхемы имеется автогенератор со схемой для получения выходных импульсов с широтно-импульсной модуляцией, а также ряд дополнительных узлов, обеспечивающих ее расширенные возможности. Выходные ключи микросхемы рассчитаны на ток не более 200 мА. Чтобы управлять большей мощностью, выходные импульсы поступают на базу ключевых транзисторов VT1 и VT2.

Диод VD1 предотвращает повреждение схемы при ошибочной полярности подключения питания (перегорит только входной предохранитель FU1).

Налаживание устройства начинается при отключенном трансформаторе с установки частоты задающего генератор 100 Гц с помощью времязадающей цепи R1C4. Так как микросхема имеет двухтактный выход, выходная частота равна половине частоты автогенератора (50 Гц на выходах DA1/8 и DA1/11).

Резистором R7 настраивают форму выходных импульсов микросхемы в соответствии с диаграммой, показанной на рис.2. После этого подключают трансформатор.

При напряжении питания схемы от 12-вольтового источника резистором R7 выставляют номинальное напряжение во вторичной цепи 220 В (измерять стрелочным измерительным прибором). Это делают при подключенной нагрузке мощностью 25…60 Вт.

Рис. 2. Форма выходных импульсов микросхемы 1114ЕУ4, TL494CN или TL494LN.

Цепь R12C9 может потребовать подбора номиналов, для того чтобы убрать выбросы в трансформаторе по фронтам в момент переходных процессов при коммутации тока.

Защиту по току на 10 А устанавливают резистором R10. Это позволяет предотвратить повреждение преобразователя в случае перегрузки или короткого замыкания по выходу, так как схема начинает снижать выходное напряжение, переходя в режим стабилизации тока.

Преобразователь не имеет обратной связи по выходному напряжению, так как опыт практической эксплуатации показывает, что оно незначительно меняется при изменении мощности подключенной нагрузки и не выходит за рамки допустимого диапазона 190…240 В. Преобразователь потребляет на «холостом» ходу не более 1 А, а с нагрузкой — ток увеличивается пропорционально мощности.

Транзисторы устанавливают на радиатор с площадью поверхности не менее 300 см2. Трансформатор Т1 изготовляют самостоятельно. Использован магнитопровод типа ПЛМ27х40-73 или аналогичный. Обмотки 1 и 2 содержат по 14 витков провода ПЭЛ-2 диаметром 2 мм; обмотка 3 содержит 700 витков провода диаметром 0,5 мм.

Обмотки 1 и 2 должны быть симметричными (это условие легко выполняется при их одновременной намотке — сразу двумя проводами).

В схеме применены детали:

• конденсаторы C1, C2 типа К52-1, C3-C8 — К10-17, C9 — К73-17В;
• постоянные резисторы R9 типа C5-16МВ, R12 — C5-5, остальные — МЛТ;
• подстроечный R7-C5-2.

Предохранитель на 10 А можно сделать из медного провода диаметром 0,25 мм. В случае перегрузки преобразователя, при срабатывании режима ограничения тока, пониженное напряжение питания допустимо не для всех радиоэлектронных устройств. В этом случае защиту по току можно выполнить с автоматическим полным отключением преобразователя (рис.3).

Рис. 3. Защита по току с автоматическим полным отключением преобразователя напряжения.

Для этих целей удобно воспользоваться токовым реле К1, группа контактов которого включает тиристор VS1. Такое реле несложно изготовить самостоятельно на основе геркона. Ток, при котором замыкаются контакты геркона К1.1, настраивают изменением числа витков обмотки (одного слоя вполне хватит).

При срабатывании защиты светится индикатор HL1. Чтобы вернуть схему в рабочее состояние, потребуется отключить на некоторое время питание преобразователя.

Полезные свойства аппаратов

Часто инверторы из 12 В в 220 В обеспечивают предохранение или ослабление функционирования информационных систем от качества сетей переменного тока. Если внезапно произойдет отключение электроэнергии, то с помощью запасной батареи и выпрямителя восстановится резервное питание и можно прекратить работу компьютера без потери необходимых данных.

В сложных и ответственных конструкциях эти устройства функционируют в более длительном и контролируемом режиме. Работа эта осуществляется как отдельно, так и параллельно с основной электрической сетью. Кроме того, инвертор может работать в качестве промежуточного звена в комплексе преобразователей.

Отличительной чертой в этом случае считается наличие высокой частоты напряжения — до 100 кГц. Для эффективной работы дополнительно используются полупроводниковые ключи, магнитные материалы и специальные контроллеры. Чтобы быть удобным для применения, инвертор должен обладать высоким коэффициентом полезного действия, надежностью и иметь компактные габаритные характеристики.

Выходное напряжение обязательно должно соответствовать техническим характеристикам общей сети, особенно это касается Grid-tie инверторов, которые используются для преобразования энергии солнечных батарей, ветровых генераторов и других экологически чистых источников.

Однофазные преобразователи

Отличаются они характеристиками синусоидального выходного напряжения. Более серьезные модели способны выдавать синусоиду, близкую к стандартному напряжению основной сети. Другая группа инверторов выдает график в упрощенной форме, который больше напоминает трапецеидальную форму.

Строение синусоиды напряжения большую роль играет для многих бытовых приборов. Некоторые из них не работают от напряжения, поступающего по упрощенной синусоиде.
Она важна для устройств, обладающих:

• электродвигателями;
• трансформаторами;
• телекоммуникационными приборами.

Кроме того, некоторое медицинское оборудование, аудио и видеоаппаратура просто не будут работать при неправильном выходном напряжении. Обычно инверторы работают в трех режимах. При длительном функционировании используется номинальная мощность агрегата.

В краткосрочном режиме перегрузки возможен расход энергии, в 1,5 раза превышающий номинальную мощность. При пусковом режиме происходит моментальная отдача повышенной мощности, которая используется для запуска электрических двигателей и других нагрузок с повышенной емкостью.

Критерии выбора

При подборе необходимо учитывать:

1. Силу тока в цепи питания, которая не должна превышать 15 А в случае коммутации к розетке в салоне автомобиля. При подсоединении электроприбора к АКБ мощность лимитируется возможностями кабеля.
2. Перечень устройств, которые будут подключаться к преобразователю. Например, может потребоваться гнездо формата USB для зарядного кабеля сотового телефона или планшетного компьютера.
3. Стабильность напряжения. Некоторые электрические приборы могут работать неравномерно при понижении вольтажа в сети.

Дополнительная защита

Современный инвертор должен обладать защитой от короткого замыкания. В нем устанавливается предохранитель от случайного воздействия на предмет посторонних вмешательств, особенно если это касается детей.

Защита от перегрузки должна срабатывать своевременно, чтобы не произошло перегревания проводки и последующего возгорания. Блок защиты осуществляет предохранение преобразователя от короткого замыкания и большого значения входного напряжения. Для этого существуют индикаторы, которые показывают состояние электрической сети.

Дополнительные датчики и установленные вольтметры помогут выявить соответствующую неисправность. Расположенные на радиаторе охлаждения указатели температуры системы позволят осуществить управление вентилятором, когда показания превысят допустимое значение.

Правила установки и подсоединения

Основные требования правильного монтажа и подсоединения устройства:

1. Перед подключением к АКБ или прикуривателю переключатель преобразователя следует перевести в положение «выключено».
2. При установке оборудования в салоне или багажнике необходимо выбрать сухое и проветриваемое место, не допускается попадание на прибор горячего воздуха от системы отопления или радиатора.
3. Корпус не должен подвергаться воздействию солнечных лучей и соприкасаться с легковоспламеняющимися материалами.
4. Перед коммутацией следует проверить состояние корпуса прикуривателя и электрической проводки. Запрещено подавать чрезмерную нагрузку или устанавливать предохранители с повышенным номиналом.

Популярные модели

Очень много моделей инверторов выпускается в нашей стране. Применяться они могут как в промышленном производстве, так и в бытовых условиях. Популярными считаются:

1. AIRLINE API-150−01 — допустимый порог мощности прибора составляет 150 Вт. Корпус изготовлен из прочного пластика, который способен выдерживать высокие температуры. Автомобильный инвертор подключается от прикуривателя, который находится в салоне. К этому аппарату можно подключить несколько электрических приборов, общая мощность которых составляет не более 150 Вт. Аппарат имеет защиту от короткого замыкания и скачков входящего напряжения.
2. Jet A JA-P11 — если поблизости нет сети электрической энергии, то этот аппарат выручит в любой ситуации. Максимальная мощность устройства составляет около 300 Вт. Существует защита от низкого питающего напряжения, перегрева и перегрузок.
3. Titan HW-150E1 150 Вт — осуществляет возможность пользоваться электроприборами до 150 Вт. Подключается от автомобильного прикуривателя и выходное напряжение составляет 220—240 В. Вес аппарата не превышает 0,5 кг, что делает его очень удобным в дальних поездках.

Как работает автоинвертор

В большинстве автомобилей мощность напряжения равна 12 Вт, а автоинвертор преобразовывает этот показатель в 220v. Благодаря такому преобразованию водитель может подключать к питанию автомобиля любые бытовые приборы:

• Чайники.
• Микроволновки.
• Дрели.
• Насосы.

Это самый примерный перечень возможного подключения, который может быть значительно расширен. Автовладельцы используют автоинвертор для подключения различных инструментов на даче, особенно если там нет электричества.

Также популярным примером использования прибора является отдых на природе, автоинвертор гарантирует комфортный отдых, с ним можно взять с собой любую технику вплоть до электрошашлычницы.

В целом через него можно подключать любые приборы, рассчитанные на мощность напряжения в 220v. При подключении более мощных или нестабильно работающих устройств, следует проявлять бдительность, так как инвертор может сгореть. Чтобы автомобильный инвертор принес ожидаемый результат при эксплуатации, к его выбору следует подходить очень внимательно.

В каких сферах применяется инвертор напряжения 12 220 В

При стабильном использовании аккумуляторной батареи происходит постепенное уменьшение уровня ее заряда. Преобразователь стабилизирует напряжение, если отсутствует электричество.

Инвертор 12 220 В, сделанный своими руками, позволит провести усовершенствование инженерных сооружений в любом помещении. Значение мощности устройств, преобразующих ток, выбирают согласно от общих величин эксплуатируемых нагрузок. Процессы потребления мощности могут быть реактивными и активными. Реактивные нагрузки не полностью потребляют полученный объем энергии, из-за чего значение полной мощности является больше ее активного значения.

Инверторы с чистыми синусоидами применяются при подключении элемента, общая мощность которого составляет 3 кВт. Значительная экономия топлива обеспечивается использованием преобразователей напряжения и мини-электростанциями.

К конструкции инвертора присоединяют такие потребители, как:

• систему сигнализации;
• отопительный котел;
• насосный аппарат;
• компьютерную систему.

Электрические показатели напряжения

Инвертор способен создавать модифицированный синус. Качество напряжения вполне достаточно, чтобы обеспечивать питание бытовых электроприборов. Практика показывает, что это один из наилучших вариантов.

Большинство современных инверторов так же располагают функцией зарядного устройства. Это очень удобно. Ведь заряд аккумулятора систематически необходимо пополнять.

Естественно, чем больше дополнительных опций (зарядка, наличие полной защиты и т.д.), тем дороже будет устройство.

Большое внимание необходимо уделять выбору аккумулятора. Так как большинство инверторов не отличаются друг от друга практически ничем (построены на одной и той же схеме). Разве что они располагают различной электротехнической комплектацией.

Выбор аккумулятора базируется на суммарной мощности всех потребителей помещения.

• Знаете ли Вы, как правильно осуществлять сварку при помощи сварочного инвертора?

• Рекомендации, которые позволят самостоятельно выбрать сварочный аппарат — https://euroelectrica.ru/kak-vyibrat-svarochnyiy-apparat-dlya-doma/

В видео будет представлен обзор классического преобразователя тока:

Преимущество использования преобразователей напряжения

Благодаря тому, что инверторы обладают целым рядом положительных характеристик, их очень ценят при использовании для различных видов электротехники. Устройства работают бесшумно, не засоряют окружающую среду всевозможными выхлопами. Стоимость обслуживания подобных приборов является минимальной: выполнять проверку давления в двигателе нет необходимости. У инверторов достаточно незначительный механический износ, что позволяет использовать их различным потребителям. Инверторы 12 220 В работают на повышенных мощностях КР121 ЕУ, обладают повышенным КПД.

В процессе сборки инверторов с задающими устройствами в качестве мультивибраторов, достоинство преобразователей выражается в том, что прибор обладает доступностью и простотой. Размер изделий компактен, отремонтировать их не составляет сложности, а эксплуатировать можно даже при низкой температуре.

Инвертор с чистым синусом а выходе

Схемы денных преобразователей сложны даже для опытных радиолюбителей, так что сделать их своими руками совсем непросто. Пример самой простой схемы ниже.

В данном случае проще собрать подобный преобразователь из готовых плат. Как — смотрите в видео. В следующем ролике рассказано как собирать преобразователь на 220 вольт с чистым синусом. Только входное напряжение не 12 В, а 24 В. А в этом видео как раз рассказано, как можно менять входное напряжение, но получать на выходе требуемые 220 В.

Схема и принцип работы инвертора 12 220

Основная часть радиодеталей, использующих инверторы, используют в работе высокие частоты. Импульсный инвертор в полной мере заменяет классическую схему, в которой применяются трансформаторы. Микросхему К561ТМ2 формируют два D-триггера, у которых присутствует вход R и S. Такая микросхема создается с учетом использования КМОП-технологий, посредством заключения в пластиковый корпус.

Задающие генераторы инверторов монтируются с учетом К561ТМ2, с использованием для функционирования устройства DD1. На делитель частот осуществляется монтирование триггера DD1.2. Усилительные каскады принимают сигнал с микросхем.

Для эксплуатации выполняется подбор транзисторов КТ827. Если они отсутствуют, то подойдет транзистор типа КТ819 ГМ либо полевой полупроводник — IRFZ44.

Генераторы с синусоидой для инвертора 12 220 В работают на высоких частотах. Чтобы образовать контур с размером 50 Гц, используют вторичную обмотку с параллельным подсоединением конденсаторов и нагрузок. Подключая любое устройство, инверторы создают преобразовательное напряжение в 220 В.

Схема обладает одним существенным недостатком — несовершенной формой параметров на выходах.

Говоря о том, как работает инвертор 12 220, стоит указать что микросхему К561ТМ2 дублирует К564ТМ2. Увеличить мощность на преобразователе можно путем подбора более интенсивного транзистора. Важно учитывать то факт, какие конденсаторы устанавливаются на выходах. Они обладают напряжением 250 В.

Преобразователь с новейшими деталями

Самодельный инвертор может работать в стабильном режиме, если на выходах транзистор работает от усиленного источника с основным генератором. Для этого допускается использование элементов серий КТ819ГМ, установленных на габаритных радиаторах.

При создании преобразователей применяется упрощенная схема. По ходу процесса следует позаботиться о приобретении необходимых материалов:

• микросхемы КР121ЕУ1;
• транзистороов IRL2505;
• паяльника;
• олова.

Микросхемы КР12116У1 обладают примечательным свойством: они содержат пару каналов для регулирования ключа и позволяют достаточно просто сделать несложный преобразователь напряжения. Микросхемы в температурном диапазоне от +25 до +30°С выдают предельную величину напряжения в пределах 3 и 9 В.

Частоту задающих генераторов определяют параметром элемента в цепях. Транзистор IRL2505 устанавливается при использовании на выходах. На него должно осуществляться поступление сигнала с должным уровнем, благодаря которому происходит регулировка выходного транзистора.

Сформировавшиеся низкие уровни не позволяют транзистору переходить из закрытых видов в какие-либо другие состояния. В итоге в полной мере происходит исключение возникновения мгновенных поступлений тока при одновременном открытии ключей. Если наблюдается попадание высоких уровней к первому выводу, то это способствует отключению импульсных генераций. Схема определяет присоединение общего провода до вывода 1.

Чтобы выполнить монтаж двухтактных каскадов применяются трансформаторы Т1 и транзисторы, в количестве двух штук: VT1 и VT2. В открытых каналах можно увидеть величину сопротивления от 0,008 Ом. Оно является незначительным, в связи с этим значение мощности транзистора небольшое, даже в том случае если проходит большой ток. Выходные трансформаторы, обладающие мощностью в 100 Вт, позволяют применять ток IRL2505 к 104 А, а импульсные составляют 360 А.

К основным особенностям инверторов можно отнести, возможность использования любого трансформатора, имеющего на выходах две обмотки на 12 В.

Если выходная мощность составляет около 200 Вт, то в таких случаях установку транзистора на радиатор не производят. Важно учитывать, что значение электротока с мощностью 400 Вт достигает около 40 А.

Как устроен инвертор для ламп дневного света

Чтобы изготовить преобразователь, который позволит осветить помещение любых размеров или авто достаточно использовать схему сборки своими руками. Импульсные преобразователи VOLTSL относятся к двухтактным. Они смонтированы на блоках питания TL 494 (КС 1114ЕУ4). Микросхемы управляются силовыми частями блока питания и состоят из:

• генератора напряжения;
• источника, стабилизирующего напряжение;
• двух транзисторов на выходных источниках электротока, емкость которых составляет 0,7 мм и 0,1 В.

Чтобы выполнить монтаж необходимо предусмотреть приобретение выпрямительных диодов и трансформатора от блока питания. Следует разобраться с вопросом о перемотке трансформаторов. Выполняя данную работу самостоятельно следуют рассчитать до 100 кГц. Приобретается каждый резистор, с учетом схемы R1 и R2, создающий проход импульса тока у выхода. Рабочую частоту формируют при создании цепи С1 и R3. Монтируются диоды HR307, если же они отсутствуют, то используют HER304. Достаточно хорошо зарекомендовали себя диоды КД213. Подбор конденсаторов осуществляется имеющих различную емкость. Спаянные микросхемы помещаются в панели. Схемы могут функционировать на протяжении четырех часов — конструкция транзисторов при этом не перегревается, и в настройке они не нуждаются.

Трансформаторы подлежат самостоятельным намоткам. Поэтому необходимо заблаговременно запасаться ферритовыми кольцами, диаметр которых составляет 30 мм. В основе используется пропорция витков на намотке 1:120, тогда как 1:1 является первичной обмоткой, а 20 составляет 200 витков со вторичным покрытием.

Изначально выполняется намотка вторичной обмотки с применением провода, у которого сечение составляет 0,4 мм. На следующем этапе создается первичное покрытие, которое состоит из 2 половинок по десять витков на каждой из них. Многожильный мягкий провод в диаметре 0,8 мм используется для создания полуобмотки. Чтобы переделать трансформатор допускается использование устройства для 12-вольтовой лампы, , которая подсвечивает потолок. Снимается вторичная обмотка, а полуобмотка создается при наматывании покрытий, когда провод вдвое сложенный. После этого соединяющее место разрезается, а каждый конец проводов спаивается совместно, благодаря чему происходит формирование центра обмотки.

Для бесперебойной работы необходимо использование мощных металлических проводников или полевых транзисторов IRFL44N LRF46N. Для преобразователей устанавливаются диоды HER307 и КД213. В качестве конденсаторов применяются компьютерные блоки питания, с диаметром в 18 мм.

При длительных работах происходит нагрев транзисторов, установка радиаторов не осуществляется. Если предполагается его использование, то фланцы на транзисторном корпусе не стоит заворачивать через резисторы. Следует использовать шайбу и прокладочные изолирующие материалы от блоков питания ПК.

Инверторы надежным образом защищаются от перегрузки, если на выходах выполняется установка предохранителя и диода. Важно, чтобы соблюдение правил техники безопасности четко выполнялось: то есть необходимо избегать высоких напряжений. Заряды в конденсаторах могут храниться на протяжении 24 часов. Разрядку осуществляют при помощи накаливающих ламп на 220 В.

Инвертор своими руками 12 в 220 можно изготовить согласно простой схемы. Такое устройство считается достаточно удобным аппаратом, который позволяет получать напряжение в 220 В. Любые приборы, изготавливаемые в домашних условиях, в некоторых ситуациях абсолютно ничем не уступают заводским изделиям, а в некоторых случаях даже превосходят их.

Видео «Создание преобразователя для ламп дневного света»

Преобразователь напряжения с 12 на 220 В используют там, где есть необходимость подключения электрических устройств, потребляющих стандартный сетевой ток, к источнику переменного напряжения. Во многих случаях эта сеть бывает недоступна. Применение автономного бензинового генератора требует соблюдения правил его обслуживания: постоянный контроль за уровнем рабочего топлива, обеспечение вентиляции. Применение преобразователей в комплекте с автомобильными аккумуляторными батареями позволяет решить задачу оптимальным способом.

Меры предосторожности

При работе с автомобильными инверторами нужно придерживаться следующих правил безопасности:

1. Соблюдения мер электробезопасности.
2. Не пользоваться инвертором при перекрученном, поврежденном или отсоединенном шнуре питания или поврежденном корпусе.
3. Не пользоваться неисправным прибором, чтобы не спровоцировать короткое замыкание и воспламенение.
4. Не подвергать работающий преобразователь электричества воздействию тепла, горючих веществ или прямых солнечных лучей.
5. Беречь устройство от воздействия влаги, маслянистых веществ и повышенной влажности.

Назначение и принцип работы

Что такое преобразователь напряжения. Так называют электронный прибор, изменяющий величину входного сигнала. Он может использоваться в качестве устройства, повышающего или понижающего его значение. Входное напряжение после преобразования может изменить как свою величину, так и частоту. Такие устройства, изменяющие постоянное напряжение (преобразовывающие его) в выходной сигнал переменного тока, получили название инверторов.

Преобразователи напряжения находят применение как в виде автономного устройства, питающего потребителей энергией переменного тока, так и могут входить в состав других изделий: систем и источников бесперебойного питания, устройств повышения постоянного напряжения до необходимой величины.

Инверторы представляют собой генераторы напряжения гармонических колебаний. Источнику постоянного тока с помощью специальной схемы управления создается режим периодического переключения полярности. В результате на выходных контактах устройства, к которым подключена нагрузка, формируется сигнал переменного напряжения. Его величину (амплитуду) и частоту определяют элементы схемы преобразователя.

Управляющее устройство (контроллер) задает частоту переключения источника и форму выходного сигнала, а его амплитуду определяют элементы выходного каскада схемы. Они рассчитаны на максимальную мощность, которую потребляет нагрузка в цепи переменного тока.

Контроллер используется и для регулирования величины выходного сигнала, которое достигается управлением длительностью импульсов (увеличение или уменьшение их ширины). Информация об изменениях величины выходного сигнала на нагрузке поступает в контроллер по цепи обратной связи, на основании которой в нем формируется управляющий сигнал на сохранение необходимых параметров. Этот метод называется ШИМ (широтно-импульсной модуляцией) сигналов.

В схемах силовых выходных ключей преобразователя напряжения 12В могут использоваться мощные составные биполярные транзисторы, полупроводниковые тиристоры, полевые транзисторы. Схемы контроллеров выполняются на микросхемах, представляющих собой уже готовые к работе устройства с необходимыми функциями (микроконтроллеры), специально разработанных для таких преобразователей.

Схема управления обеспечивает последовательность работы ключей для обеспечения на выходе инвертора сигнала, необходимого для нормальной работы устройств потребителя. Кроме того, управляющая схема должна обеспечивать симметрию полуволн выходного напряжения. Это особенно важно для схем, в которых на выходе используются повышающие импульсные трансформаторы. Для них недопустимо появление постоянной составляющей напряжения, которая может появиться при нарушении симметрии.

Существует много вариантов построения схем инверторов напряжения (ИН), но выделяют из них 3 основные:

• ИН бестрансформаторный мостовой;
• трансформаторный ИН с нулевым проводом;
• мостовая схема с трансформатором.

Каждая из них находит применение в своей области в зависимости от примененного в нем источника питания и требуемой выходной мощности для питания потребителей. В каждой из них должны быть предусмотрены элементы защиты и сигнализации.

Обзор лучших автоинверторов

Для составления рейтинга были использованы следующие параметры:

• мощность;
• качество выходного напряжения;
• поведение при перегрузках;
• комплектация;
• дополнительные функции (если есть);
• отзывы в реале и интернете;
• внешний вид;
• средняя цена в марте 2016 года.

МАП «Энергия» 900

Мощность 900 ватт, входное напряжение 10-15 вольт. Выходное напряжение со минимальным количеством гармоник и частотой 50 герц. При нагрузке свыше 1,3 киловатт автоматически отключается. Если нагрузка соответствует норме, то напряжение стабильно. Может использоваться как мощное пускозарядное устройство (обратное преобразование из 220 в 12 вольт). Внешний вид – большая и тяжелая коробка с цифровым индикатором и переключателями. Стоимость 35 тысяч рублей.

Штиль PS12/300

Мощность 300 ватт, входное напряжение 10,5–14 вольт. Выходное напряжение с минимумом количеством гармоник и частотой 50-60 герц. Если нагрузка на выходе менее 300 ватт, то напряжение стабильно. При увеличении мощности нагрузки напряжение начинает падать. Инвертор комплектуется проводами и разъемами для подключения к автомобильному аккумулятору, а также переходником для прикуривателя. На вид серая неказистая коробка на резиновых ножках. Стоимость 4500 рублей.

MobilEn SP-150

Заявленная мощность 150 ватт, но на испытаниях выдерживал нагрузку в 180 ватт, не снижая напряжения. Подключение дополнительной нагрузки приводит к срабатыванию защиты. При перегрузке сигнализирует легким, но неприятным писком. После отключения пищит очень громко. Выходное напряжение с минимумом гармоник частотой 50-60 герц. Оснащен штатным USB-портом, поэтому можно использовать для зарядки телефона, фотоаппарата, видеокамеры или iPod. Внешний вид – небольшая прямоугольная коробка, на одном торце которой расположена стандартная розетка, на другой сдвоенный провод с переходником на прикуриватель. Стоимость 1300 рублей.

MeanWell A301‑150‑F3

Мощность 150 ватт, входное напряжение 10,5–15 вольт. Выходное напряжение с минимумом гармоник и частотой 50-55 герц. При увеличении нагрузки до 175 ватт происходит автоматическое отключение. Оснащен стандартной розеткой и шнуром питания с переходником для прикуривателя. На вид серебристый аккуратный цилиндр. Стоимость 3500 рублей.

AcmePower DS-120

Заявленная мощность 120 ватт, но хорошо работает лишь при нагрузке менее 100 ватт. При увеличении мощности нагрузки до 107-110 ватт устройство автоматически выключается. Выходное напряжение со средним количеством гармоник и частотой 50-60 герц. Оснащен штатным USB-портом, поэтому можно использовать для зарядки телефона, фотоаппарата, видеокамеры или iPod. В комплект входит провод с переходником для прикуривателя. Внешний вид – аккуратная небольшая плоская коробочка из черного/серого пластика. Стоимость 750 рублей.

Разновидности преобразователей с 12 на 220 вольт

Простые преобразователи с 12 на 220 рассчитаны на небольшую мощность потребителей. Требования к качеству выходного питающего напряжения и к форме сигнала невысоки. Классические их схемы не используют микроконтроллеры ШИМ. Мультивибратор, собранный на логических элементах И-НЕ, формирует электрические импульсы частотой следования 100 Гц. Для создания противофазного сигнала используется D-триггер. Он делит частоту задающего генератора на 2. Противофазный сигнал в виде прямоугольных импульсов образуется на прямом и инверсном выходах триггера.

Этот сигнал через буферные элементы на логических элементах НЕ управляет выходной схемой преобразователя, построенной на ключевых транзисторах. Их мощность определяет выходную мощность инверторов.

Транзисторы могут быть составными биполярными и полевыми. В стоковые или коллекторные цепи включены половины первичной обмотки трансформатора. Его вторичная обмотка рассчитана на выходное напряжение 220 В. Так как триггер разделил частоту 100 Гц мультивибратора на 2, то частота выходного сигнала окажется 50 Гц. Такое ее значение необходимо для питания подавляющего количества бытового электро- и радиооборудования.

Все элементы схемы получают питание от аккумуляторной батареи автомобиля, используя дополнительные элементы стабилизации и защиты от высокочастотных помех. От них защищен и сам аккумулятор.

В схемах простых преобразователей не предусмотрены элементы защиты и автоматического регулирования. Частота выходного сигнала определяется выбором емкости конденсатора и сопротивления резистора, входящих в схему задающего генератора. В качестве простейшей защиты от короткого замыкания в нагрузке применяется плавкий предохранитель в цепи питающего схему автомобильного аккумулятора. Поэтому всегда необходимо иметь запасной комплект плавких вставок.

Более мощные современные преобразователи постоянного тока в переменный выполняются по другим схемам. ШИМ-контроллер задает режим работы. Он же определяет амплитуду и частоту выходного сигнала.

2000 Вт схема преобразователя (12 В+220 В+2000 Вт) для получения требуемой выходной мощности в своих выходных каскадах использует параллельное соединение силовых активных элементов. При такой схемотехнике токи транзисторов суммируются.

Но более надежным способом увеличения параметра мощности является объединение нескольких преобразователей DC/DC (постоянный ток/постоянный ток) в качестве входного сигнала общего инвертора DC/AC (постоянный ток/переменный ток), выход которого используется для подключения мощной нагрузки. Каждый из преобразователей DC/DC состоит из инвертора с трансформаторным выходом и выпрямителя этого напряжения. На выходных зажимах присутствует постоянное напряжение около 300 В. Все они по выходу соединены параллельно.

Получить от одного инвертора мощность более 600 Вт сложно. Вся схема устройства питается напряжением аккумуляторной батареи.

Такие схемы обеспечены всеми видами защиты, включая термозащиту. Температурные датчики крепятся на поверхности радиаторов выходных транзисторов. Они вырабатывают напряжение, зависящее от степени нагрева. Пороговое устройство сравнивает его с заданным на этапе проектирования и выдает сигнал на прекращение работы устройства с соответствующей сигнализацией. Каждый вид защиты снабжен своим сигнальным устройством, часто звуковым.

Применяется и дополнительное принудительное охлаждение при помощи установленного в корпусе воздушного кулера, который автоматически вступает в работу по команде соответствующего теплового датчика. Кроме того, корпус сам является надежным теплоотводом, так как выполнен из рифленого металла.

По форме сигнала выходного напряжения

Однофазные преобразователи напряжения можно разделить на две группы:

• с чистой синусоидой на выходе;
• с модифицированной синусоидой.

В инверторах первой группы высокочастотный преобразователь создает постоянное напряжение. Его величина по своему значению близка к амплитуде синусоидального сигнала, который требуется получить на выходе устройства. В мостовой схеме из этого постоянного напряжения путем широтно-импульсной модуляции контроллера и низкочастотного фильтра выделяется составляющая, по форме сильно приближающаяся к синусоиде. Выходные транзисторы открываются несколько раз в каждом полупериоде на время, изменяющееся по гармоническому закону.

Чистая синусоида необходима для устройств, на входе которых есть трансформатор или электродвигатель. Основная часть современных устройств допускает питание напряжением, форма которого приближенно напоминает синусоиду. Особенно низкие требования предъявляют изделия с импульсными блоками питания.

Трансформаторные устройства

Преобразователи напряжения могут содержать трансформаторы. В схемах инверторов они участвуют в работе задающих блокинг-генераторов, вырабатывающих импульсы, по форме приближающиеся к прямоугольным. В составе такого генератора используется импульсный трансформатор. Его обмотки включены так, чтобы создать положительную обратную связь, приводящую к созданию незатухающих колебаний.

Магнитопровод (сердечник) изготавливают из сплава, обладающего высокой пропускной способностью магнитного поля. Благодаря этому трансформатор работает в ненасыщенном режиме. Различные виды ферритов, пермаллой обладают этими свойствами.

На смену трансформаторным блокинг-генераторам пришли мультивибраторы. Они используют современную элементную базу и имеют более высокую, по сравнению с предшественниками, стабильность частоты. Кроме того, в схемах мультивибраторов изменение рабочей частоты генератора достигается простым способом.

В современных моделях инверторов трансформаторы работают в выходных каскадах. Через вывод от средней точки первичной обмотки к коллекторам или стокам использующихся в них транзисторов подводится напряжение питания от аккумулятора. Вторичные обмотки рассчитываются, используя коэффициент трансформации, на величину переменного напряжения 220 В. Такое его значение используется для питания большинства отечественных потребителей.

Конструкция

Конструкция автомобильных преобразователей тока легка, что обусловлено использованием для преобразования напряжения полупроводников и электронных схем. Как правило, корпус изготавливают из алюминия, чем решается проблема теплоотвода. Мощные модели оснащены системой активного охлаждения при помощи вентилятора. Большинство инверторов защищены от короткого замыкания, перегрева или перегрузки, а также оснащены системой, оповещающей о критичном разряде аккумулятора.

На корпусе устройства находятся следующие элементы:

1. Кнопка включения.
2. Шнур питания с вилкой прикуривателя или клеммами для аккумулятора.
3. Индикаторы и лампочки.
4. Переключатель режимов работы.
5. Отверстие для принудительной циркуляции воздуха.
6. Отверстия для фиксации прибора к поверхности.
7. Выходные розетки.