преобразователь напряжения что делает
220 вольт в автомобиле – все что нужно знать об инверторах
Лето – пора автопутешествий, и мы берем с собой в машину привычные домашние гаджеты, устройства и инструменты. Однако далеко не все из них можно зарядить от USB и прикуривателя – многие будут работать только от розетки 220 вольт… Для этого случая давно придуманы автомобильные инверторы – давайте разберемся, как они устроены, какими свойствами должны обладать и где пределы их возможностей.
Все больше электронных и электрических устройств, приборов и инструментов, прежде привязанных к розетке, становятся беспроводными. Однако окончательно беспроводной век еще не наступил, и огромный парк техники по-прежнему жестко зависим от питания или зарядки от электросети 220 вольт. Менять эту технику на более современную с целью приобрести возможность питать или заряжать ее в автомобиле нерационально и просто расточительно. И проблема необязательно распространяется лишь на устаревшее оборудование – к примеру, любой достаточно современный аккумуляторный инструмент (шуруповерт, «болгарка», лобзик, цепная пила и т. п.) штатно комплектуется сетевым зарядным устройством, но вот зарядник под гнездо автомобильного прикуривателя продается всегда опционально, стоит дорого, а в ассортименте многих брендов электроинструмента и вовсе отсутствует!
В подобных ситуациях поможет автомобильный инвертор – прибор, преобразующий постоянный ток 12 вольт в переменный, с напряжением 220 вольт и традиционной для квартиры двухгнездовой розеткой. В некоторых автомобилях такое устройство имеется штатно – оно интегрировано под обшивку, а розетка выведена наружу в салоне или в багажнике. Если же таковой опции нет, обзавестись преобразователем напряжения нетрудно. Давайте разберемся, какими бывают инверторы 12 вольт/220 вольт и каким должен быть правильный гаджет!
Розетка штатного инвертора в багажнике Toyota Land Cruiser
Розетка штатного инвертора в багажнике Volkswagen Tiguan
Внешний вид
Собственно, две взаимосвязанные между собой характеристики – это мощность и форма корпуса. Маломощные преобразователи-инверторы могут быть оформлены в виде крупного «адаптера», вставляемого непосредственно в прикуриватель, или в виде цилиндра, диаметром, как у банки газировки для установки в подстаканник – с кабелем в тот же прикуриватель. Такой формат весьма удобен, но существенно ограничен по мощности – у первого варианта она обычно не превышает 70-100 ватт, у второго – 100-150 ватт (хотя анонсировано может быть и больше – в зависимости от наглости производителя!). Охлаждение у таких гаджетов обычно естественное, безвентиляторное. Корпуса – безопасные, пластиковые.
Более мощные инверторы выпускаются в виде прямоугольных алюминиевых корпусов с радиаторными ребрами и с вентиляторами продувки. Как правило, модели до 200 ватт мощности еще имеют шнур в прикуриватель (и иногда могут даже быть безвентиляторными), но более мощные уже идут с проводами-«крокодилами» для подключения напрямую к клеммам аккумулятора под капотом и с эффективной системой охлаждения продувкой. Уход от легкого подключения в прикуриватель к не слишком удобному и непригодному для использования в движении подключению «крокодилами» связан с тем, что предохранитель в цепи прикуривателя на большинстве машин не превышает номинал в 15 ампер. С таким потребляемым током инвертор не может выдавать более двухсот ватт во избежание перегорания предохранителя.
Еще более могучие модели преобразователей напряжения ограничены по мощности фактически только возможностями аккумулятора и генератора среднестатистического автомобиля. В продаже есть инверторы на мощность до 1,5-2 киловатт, и даже выше. Рассмотрим взаимосвязь мощности и возможностей более подробно!
Мощность и нагрузка
Не станем глубоко вникать в КПД таких преобразователей – он весьма высок и для простоты будем считать написанную на корпусе мощность равно относящейся и к питаемой нагрузке, и к потребляемому от аккумулятора автомобиля току.
От наиболее компактных устройств мощностью менее 100 ватт (к которым относятся и встроенные штатные инверторы) можно питать в лучшем случае зарядное устройство для ноутбука (да и то с не слишком мощной батареей), сетевой зарядник планшета, электробритву – если вы много времени проводите в авто, домашний фумигатор, чтобы выгнать перед ночевкой из салона комаров, и тому подобную слабосильную мелочевку.
У инверторов с мощностью 100-200 ватт ассортимент доступных питаемых устройств пошире, но не радикально. Практически никакой 220-вольтовый электроинструмент через инвертор с подключением в прикуриватель работать не сможет: самая хилая «болгарка» обычно требует не менее 400 ватт мощности, дрель – 300-350 ватт, и т. п. Дрель запустится, если нажимать на ее кнопку достаточно плавно, но при малейшей нагрузке от сверления на преобразователе сработает защита… С помощью инверторов с мощностью под 200 ватт можно запитать, к примеру, дешевенькую орбитальную (эксцентриковую) шлифмашинку – в принципе, это полезная возможность для желающих отполировать кузов, но не имеющих гаража с розеткой! Или мультифункциональный мини-гравер, позволяющий работать с небольшими сверлами, шарошками, борами, крошечными отрезными и шлифовальными кругами, что порой весьма выручает при ремонте автомобиля.
А вот инверторы на 400-500 ватт и выше уже существенно расширяют возможности автономности водителя. С их помощью можно включать в полевых условиях самый разный и относительно мощный электроинструмент – важно не забывать запускать мотор во избежание быстрой посадки аккумулятора. И помнить о главном – у многих мощных электроприборов (особенно с электродвигателями) кратковременный пусковой ток превышает рабочий ток в полтора-два раза. И инвертор должен быть на такой запас рассчитан!
Что же позволяют инверторы мощностью 800 ватт, 1000 ватт, 1500 ватт и выше? Можно подумать, что с ними автомобиль превращается в электростанцию, способную запитать здоровенную «болгарку» с 230-миллиметровым диском, небольшую тепловую пушку, полноценный пылесос и многое другое, но увы, это не так… Главный ограничивающий фактор – мощность генератора автомобиля! Даже если считать КПД преобразователя-инвертора за 100% (хотя и это не так), киловаттный инвертор при полной нагрузке потребует от бортсети автомобиля 70-80 ампер! Столь высокий ток невозможно безопасно и долговременно передавать через точечный контакт клемм-«крокодилов», да и многие генераторы при такой нагрузке будут работать на пределе, что совсем не полезно. Причем это касается не только генераторов с максимальным током отдачи 90 ампер, но и более мощных. С годами у запрессованных в мост выпрямительных диодов ухудшается теплопередача и повышается сопротивление в точке контакта, и на повышенных (однако не превышающих допустимый предел) токах начинается перегрев моста, и приближается выход его из строя.
Мощность потребителя, подключаемого к ЛЮБОМУ инвертору, всегда нужно выбирать как минимум на 25% меньше, чем предельное значение в ваттах, написанное на корпусе инвертора. А особо мощных преобразователей это касается даже в большей степени! Долговременно и надежно питать от инвертора-«киловаттника», подключенного к аккумулятору легкового автомобиля, можно в лучшем случае приборы и инструменты с мощностью 600-700 ватт – остальное закладывается на пиковые пусковые токи.
Защита от перегрузки
Очень важная характеристика любого инвертора – наличие качественной защиты от перегрузок по выходу. Подключение нагрузки с пусковым током выше номинального рабочего может спалить сам инвертор или как минимум выжечь предохранитель прикуривателя в блоке предохранителей машины. Хилая 400-ваттная болгарка под 115-й диск при включении на секунду берет ватт 500 и более, и даже маломощный зарядник для ноутбука с момента втыкания в розетку порождает кратковременный стартовый импульс высокого тока, сопровождающийся искрой и громким щелчком.
Дешевые инверторы для защиты от подключения слишком мощной нагрузки оснащаются простейшим плавким предохранителем, расположенным внутри штекера прикуривателя – менять его в случае перегорания муторно и не всегда возможно. Поэтому защита должна быть электронной и относительно «умной» – инвертору нужно кратковременно выдерживать пиковые перегрузки для запуска электроприборов и электроинструмента с высокими пусковыми токами, а при основательной перегрузке преобразователь выключается и с небольшой задержкой автоматически включается заново.
Вот только при покупке на Алиэкспресс (да и не только) тип защиты, алгоритм ее работы и адекватность срабатывания понять до приобретения достаточно сложно – описание не всегда отражает реальность, а отзывы неточны… Остается полагаться на лоты с большим количеством развернутых отзывов от людей, имеющих понимание в электрике, или просто надеяться на удачу…
Доработка инструмента для работы совместно с инвертором
Нередко бывает так, что ваш инвертор по заявленному току подходит для того устройства, которое планируется через него включать, но на деле постоянно вырубается из-за высокого пускового тока. Подобное частенько наблюдается при реализации такой распространенной прикладной задачи, как включение в полевых условиях «болгарки»… Если ваша «болгарка» или иной инструмент не имеет кнопки с зависимостью оборотов от степени нажатия, позволяющей запустить инструмент мягко, без броска тока, плавный пуск можно сделать своими руками. Для этого потребуется универсальный модуль для плавного пуска, который можно приобрести и легко за десять минут встроить практически в любое устройство. Выглядит такой модуль как крошечная коробочка с двумя проводами, и включается она в разрыв любого из двух проводов питания электроприбора – внутри корпуса или даже снаружи, на выносе! В сам инвертор ее, кстати, тоже можно встроить.
Опасен ли инвертор?
Увы, 220 вольт в инверторе столь же опасны, как и 220 вольт в домашней розетке. Преобразователь категорически нельзя брать и включать мокрыми руками, и, памятуя о тотальном китайско-безымянном происхождении большинства этих гаджетов, весьма желательно проверить утечку тока на корпус, если в вашей модели он металлический. Подключите к свежекупленному инвертору мультиметр в режиме вольтметра переменного тока: поочередно к каждому из выходных гнезд и к корпусу – напряжения на щупах тестера быть не должно!
Выбор инвертора (преобразователя напряжения)
Инвертором называют устройство, преобразующее постоянный ток в переменный, меняя при этом величину напряжения.
Инверторы, преобразующие 12 В или 24 В в 220 В, становятся все востребованнее – ведь сфер применения этим приборам много:
И это еще не все ситуации, когда инвертор облегчит вам жизнь.
Если вы уже задумались о покупке такого прибора, то следует разобраться – какие виды преобразователей напряжения бывают, и как подобрать оптимальный вариант под ваши нужды, не переплачивая лишних денег.
Первое, с чем нужно определиться – зачем вам нужен инвертор?
Самые простые, миниатюрные и маломощные инверторы, подключаемые в машинах к прикуривателю, организуют «обычную розетку» для подключения прибора небольшой мощности – зарядки телефона или ноутбука, подзарядки фонарика. При этом не нужно будет возить с собой ворох проводов, для питания каждого из устройств от прикуривателя. Вы просто будете подключать родной провод в организованную розетку.
Через автомобильный прикуриватель не стоит подключать инвертор с нагрузкой выше 150 Вт – можно вывести из строя всю электропроводку автомобиля и нарваться на дорогостоящий ремонт. Потребителей выше 150 Вт следует подключать только напрямую к аккумулятору, через клеммы.
К таким преобразователям можно подключить уже более мощные приборы. Для уменьшения потерь КПД и надежности, подключение мощных инверторов к клеммам аккумулятора следует проводить не «крокодильчиками», которыми иногда комплектуется прибор, а медными клеммами, под винт. Сечение и длину проводов подключения выбирайте исходя из расчета потерь тока, а не по нагреву.
Следующее, на что стоит обратить внимание – форма тока, которую выдает инвертор. Это важный момент, так как он определяет, какое оборудование вы сможете подключить к инвертору. Есть два вида:
Но это не значит, что инвертор с модифицированным синусом использовать не рекомендуется. Он не окажет негативного влияния на качество работы ламп освещения, нагревательных приборов, оборудования с импульсными блоками питания (ноутбуки, телефоны), большинство телевизоров, электроинструмент с коллекторными двигателями (лобзики, дрели). Однако для обеспечения работы электроинструмента от инвертора лучше докупить устройство плавного пуска – чтобы пусковые токи не выходили за пределы допустимого.
При выборе инвертора обязательно нужно продумать, что вы хотите к нему подключать, и уже после этого решать – готовы вы платить за устройство с чистым синусом, или оптимальной покупкой для вас будет менее дорогое устройство с модифицированной синусоидой.
Все преобразователи напряжения обладают двумя характеристиками по мощности –постоянная мощность и пиковая мощность прибора. Нужно различать эти два параметра.
Постоянная мощность говорит о том, с какой нагрузкой сможет справляться инвертор в длительном режиме работы. В зависимости от потребностей, можно подобрать устройство как невысокой мощности от 60 до 1000 Вт, так и серьёзный агрегат с мощностью от 1000 Вт и выше, позволяющий организовать мини-электростанцию на выезде.
Постоянную мощность необходимо выбирать таким образом, чтобы оставался запас, хотя бы 20 % – ни одно устройство не будет работать хорошо на пределе своих возможностей, поэтому не экономьте на этом моменте. Также не следует забывать о возможностях аккумулятора, ведь его емкость ограничена.
Пиковая мощность определяет предельную кратковременную нагрузку – от 150 до 10000 Вт. К примеру, пусковой ток холодильника, подключаемого к инвертору, как правило, в несколько раз выше номинальной мощности – это следует учитывать. Если вы не рассчитаете мощность инвертора для покрытия пускового тока, то прибор-потребитель не сможет начать работать.
Если инвертор будет работать от аккумулятора не снятого, а работающего от генератора машины, помните, что ток нагрузки инвертора не должен превышать выдаваемого тока генератора.
На деле подбор подходящей мощности не так уж и сложен, рассмотрим пример.
Подключаемая нагрузка: холодильник (15 Вт), зарядка ноутбука (80 Вт), зарядка телефона (60 Вт). Здесь, конечно, следует учесть пусковой ток холодильника, превышающий номинальный в 3-4 раза. Получится, что в момент включения холодильник потребит (в худшем случае) до 60 Вт. В итоге имеем, что для означенной нагрузки нам хватит инвертора в 300 Вт.
Конечно, не все инверторы работают с высоким КПД, при расчете мощности следует плюсовать к нагрузке еще возможные потери в кабеле, в зажимах и прочее – но вцелом видно, что для обеспечения минимально необходимых нужд сильно мощный инвертор не нужен. В большинстве случаев для комфортного туризма хватит прибора мощностью до 600 – 700 Вт, то есть с суммарным током нагрузки около 50 А, что гораздо меньше тока стандартного генератора на современных машинах.
Другой расклад получается, если вы захотите использовать инвертор для подключения электроинструмента – лобзиков, дрелей и др. Здесь уже целесообразно использование мощных инверторов – от 1 кВт и выше.
Преобразователи напряжения бывают различного уровня входного напряжения. Устройства до 2,5-3 кВт как правило работают от входного напряжения 12 В. Более мощные устройства, рассчитанные на выдачу нескольких киловатт, выпускаются на более высокие уровни напряжения – 24 и 48 В. Поэтому, выбирая инвертор, обратите внимание не только на мощность, но и на параметры входного напряжения:
Практически все инверторы оборудованы теми или иными видами защит, которые следят за параметрами работы, и помогают избежать критических ситуаций, действуя на отключение или звуковой сигнал:
Для подключения нагрузки у преобразователей напряжения могут быть предусмотрены различные выходы:
Устройство с необходимыми вам типами и количеством выходов выбирайте исходя из того, какое оборудование нужно подключить. Выходы постоянного тока с уровнем напряжения 12 – 28 В понадобятся для подключения специального автооборудования: магнитол, ТВ-приемников, подогрева сидений, автохолодильников). USB-порты пригодятся для подзарядки мобильных устройств. Выходы в виде розеток потребуются для «универсального» подключения электроприборов. При этом типы розеток могут быть различны:
Также встречаются преобразователи напряжения, не рассчитанные на подключение потребителя 220 В, и преобразующие 24 В в 12 В и 12 В в 24 В – у таких устройств розеток нет.
Инверторы выпускаются в корпусах из различных материалов:
С точки зрения пассивного охлаждения лучше всего инверторы в алюминиевом корпусе – он обеспечивает максимальный отвод тепла. Но для инверторов с активным охлаждением (вентилятором в корпусе), где проблема отвода тепла решена, лучшим вариантом будет корпус из стали – как более прочный. Комбинированные корпуса из алюминия+пластик или стали+пластик тоже хороший вариант, а вот корпус из одного пластика допустим только для маломощного прибора.
Устанавливать любой инвертор в машине необходимо так, чтобы обеспечивалось его охлаждение, то есть он не должен быть закрыт. Засунуть работающий инвертор в бардачок или в кейс – не лучший вариант.
В недорогом ценовом сегменте до 1400 рублей вы найдете инверторы небольшой мощности – до 200 Вт, с модифицированной синусоидой, рассчитанные на подключение к прикуривателю и питание мелких приборов.
В среднем ценовом сегменте от 1400 до 5000 рублей уже встретятся приборы помощнее – до 800 Вт, рассчитанные по большей части на подключение к аккумулятору, но все с той же модифицированной синусоидой.
В дорогом ценовом сегменте от 5000 и выше можно найти приборы как с чистым синусом, так и с модифицированным, но высокой мощности – до 5000 Вт.
Можно подвести итог: при выборе инвертора, не гонитесь за высокой мощностью прибора, т.к. все остальное оборудование может не вывезти такую нагрузку. Лучше обратите внимание на качество сборки, комплектующие и материалы. Стоить хороший качественный прибор даже средней мощности не будет дешево. Для некоторых видов оборудования подойдет инвертор только с чистым синусом на выходе. Не поленитесь рассчитать нагрузку перед подключением – и у вас не будет неприятных сюрпризов в последствии.
Что такое преобразователь напряжения
Преобразователь напряжение также называется инвертором. Это специальное устройство, задачей которого является получение переменного тока из любого типа источника. Такие преобразователи применяются в качестве основного элемента вторичного питания. Главная цель любого преобразователя тока – обеспечить безопасность при кратковременных скачках или отключении электропитания. Так обеспечивается устойчивость питания всей цепи.
На данный момент такие устройства используются в бытовой, промышленной технике, различных устройствах от самых простых до сложных. В данном материале будут приведены основные характеристики преобразователей, из чего они состоят, какой принцип работы имеют и как они устроены. Дополняют статью многочисленные схемы, а также подробная техническая статья, которую можно скачать, и полезные видеоролики по теме.
Как устроен прибор
Для преобразования одного уровня напряжения в иное часто используют импульсные преобразователи напряжения с применением индуктивных накопителей энергии. Согласно этому известно три типа схем преобразователей:
Общими для указанных видов преобразователей являются пять элементов:
Включение указанных пяти элементов в разных сочетаниях дает возможность создать любой из перечисленных типов импульсных преобразователей.
Регулирование уровня выходящего напряжения преобразователя обеспечивается изменением ширины импульсов, которые управляют работой ключевого коммутирующего элемента. Стабилизация выходного напряжения создается методом обратной связи: изменение выходного напряжения создает автоматическое изменение ширины импульсов.
Типичным представителем преобразователя напряжения также является трансформатор. Он преобразует переменное напряжение одного значения в переменное напряжение другого значения. Данное свойство трансформатора широко применяется в радиоэлектронике и электротехнике.
Что какое преобразователь напряжения
Преобразователь – это электротехническое устройство, преобразующее электроэнергию одних параметров или показателей качества в электроэнергию с другими значениями параметров или показателей качества. Параметрами электрической энергии могут являться род тока и напряжения, их частота, число фаз, фаза напряжения. По степени управляемости преобразователи электрической энергии подразделяются на неуправляемые и управляемые. В управляемых преобразователях выходные переменные: напряжение, ток, частота — могут регулироваться.
По элементной базе преобразователи электроэнергии подразделяются на электромашинные (вращающиеся) и полупроводниковые (статические). Электромашинные преобразователи реализуются на основе применения электрических машин и в настоящее время находят относительно редкое применение в электроприводах. Полупроводниковые преобразователи могут быть диодными, тиристорными и транзисторными.
В современных автоматизированных электроприводах применяются главным образом полупроводниковые тиристорные и транзисторные преобразователи постоянного и переменного тока. Достоинствами полупроводниковых преобразователей являются широкие функциональные возможности управления процессом преобразования электроэнергии, высокие быстродействие и КПД, большие сроки службы, удобство и простота обслуживания при эксплуатации, широкие возможности по реализации защит, сигнализации, диагностирования и тестирования как самого электрического привода, так и технологического оборудования.
Вместе с тем, для полупроводниковых преобразователей характерны и определенные недостатки. К ним относятся: высокая чувствительность полупроводниковых приборов к перегрузкам по току, напряжению и скорости их изменения, низкая помехозащищенность, искажение синусоидальной формы тока и напряжения сети.
Особенности применения
На данный момент подобное оборудование используется практически во всех отраслях промышленности и с каждым днем находит все большее применение в жизни каждого человека, в частности в составе оборудования легковых или грузовых автомобилей. Рабочая частота инверторов напряжения (преобразователей напряжения) не превышает ста килогерц. Плюс ко всему, преобразователь напряжения (инвертор напряжения) может использоваться как генератор. В принципе, генератор и инвертор достаточно схожи, однако не стоит считать, что данные виды оборудования одинаковы по назначению и по принципу действия.
В схемах генератора и преобразователя напряжения имеются существенные отличия. Кроме того, по сравнению с дизельным или бензиновым генератором инвертор напряжения (преобразователь напряжения) имеет целый ряд преимуществ, в частности:
Перечень потенциальных пользователей инверторов напряжения (преобразователей напряжения) может быть очень широк. Здесь и производители разнообразных работ в удаленных условиях или при частых отключениях электричества, и любители отдыха на природе, желающие сохранить возможность пользования «благами цивилизации», и предусмотрительные собственники различных производств или охраняемых объектов и т.д. и т.п.
В частности, очень большие плюсы дает использование инверторов напряжения (преобразователей напряжения) совместно с разными автономными источниками электропитания, одна экономия топлива чего стоит, а к нему еще и хранимый «запас электричества», так сказать, на всякий случай.
Правда, при выборе инверторов напряжения (преобразователей напряжения) необходимо помнить, что многие потребители электротока (особенно, холодильники и насосы) имеют пусковую мощность в несколько раз больше номинальной (обычно, можно посмотреть в паспорте устройства) и именно ее стоит брать за основу при расчете требуемого инвертора напряжения (преобразователя напряжения).
Типы преобразователей
При выборе модели преобразователя надо также учитывать особенности потребления электроэнергии различными приборами с учетом особенностей потребления электроприборы можно условно разделить на 2 группы.
Первая группа – это электроприборы, при включении и в начале работы которых кратковременная мощность потребления (так называемая пиковая стартовая нагрузка) в несколько раз превышает номинальную мощность. К этой группе относятся, например насосы, компрессоры и холодильники, для их подключения, зачастую приходиться использовать развязывающие трансформаторы.
Вторая группа – это электроприборы, стартовая мощность которых не превосходит номинальную, к ним относятся, потребляющие постоянную мощность телевизоры, компьютеры, лампы, нагреватели, а так же инструмент с двигателями коллекторного типа (дрели, отрезные машинки, рубанки, бетономешалки, газонокосилки и т.д.), которые потребляют номинальную мощность только в момент прикладывания нагрузки, для приборов этой группы достаточно выбирать преобразователь напряжения с максимально допустимой мощностью, немного превышающую номинальную мощность прибора.
Импульсные устройства
Импульсные преобразователи применяются в тех случаях, когда нужно преобразовать один уровень напряжения в другой. Чаще всего они собираются на базе индуктивных или емкостных накопителей энергии. От других источников электропитания их отличает высокий уровень КПД, достигающий в некоторых случаях 95%. Принципиальные электрические схемы импульсных преобразователей выполняются с использованием 4 х элементов:
Комбинации перечисленных компонентов могут образовывать любой тип импульсного конвертора. Величина напряжения на выходе определяется шириной импульсов, управляющих коммутирующим элементом. При этом создается запас энергии в катушке индуктивности. Стабилизация реализуется за счет обратной связи, то есть ширина импульсов меняется в зависимости от значения выходного напряжения.
Для создания токов высокой частоты используют преобразователи, собранные с использованием колебательных контуров. При этом напряжение постоянного тока, поступающее на генератор переменного напряжения (мультивибратор, триггер) является одновременно и питающим. Выходные импульсы имеют, как правило, прямоугольную форму. Полученное переменное напряжение можно усилить, понизить и т. д.
Кроме того его легко выпрямить и получить нужную полярность. Для этого используют соответствующее включение диодов, а выпрямитель собирают, например, по мостовой схеме. Напряжение на выходе импульсных преобразователей необходимо стабилизировать. Для этого используют различного рода стабилизаторы (импульсные или линейные). Правда, из-за низкого КПД последние используются редко.
Автомобильные модели
С увеличением количества автомобилей возросла потребность использования в процессе их эксплуатации различных бытовых приборов, в том числе работающих от переменного напряжения 220В. Для этого и были разработаны автомобильные инверторы, с помощью которых постоянное напряжение от автомобильного аккумулятора +12 В (легковые автомобили) или +24 В (грузовой автотранспорт) преобразуется в переменное 220 В. К ним можно подключить электробритву или электродрель, зарядить ноутбук и пр.
Автомобильный инвертор является генератором напряжения, форма которого приближена к синусоиде. При этом ток на выходе прибора не зависит от величины тока на входе и его можно регулировать практически от нуля до максимума. Точно также теоретически можно регулировать частоту и напряжение. Упрощенно электрическую схему автомобильного конвертора можно представить в виде трансформатора, на первичные обмотки которого напряжение подается через тиристорные ключи. Поочередно включая обмотки тиристоры создают на выходе трансформатора переменный ток.
При этом формируется модифицированная (ступенчатая) синусоида, но это никак не влияет на работоспособность большинства бытовых приборов. Преобразователи для использования в автомобилях обладают достаточно высоким КПД, который достигает 90%, что свидетельствует о достаточно высоком качестве получаемой синусоиды. Потребитель в процессе эксплуатации прибора имеет возможность выбрать один из трех режимов его работы:
Эксплуатируя инвертор, не рекомендуется постоянно включать его на максимальную мощность. Выбирать режим его работы необходимо, исходя из величины нагрузки. Выбирая конвертор для авто основное внимание необходимо обратить на его мощность. Ее величина должна быть заведомо больше мощности подключаемых устройств. Кроме того немаловажное значение имеет и тип подключаемых электроприборов. Если к автомобильному инвертору предполагается подключать приборы, потребляющие при запуске значительные токи, то приобретать нужно прибор, обладающий соответствующей мощностью (от 300 до 2000 Вт).
Бытовые приборы
В настоящее время широкое применение преобразователи напряжения нашли в быту. Их стали использовать в домашних условиях в качестве резервных или аварийных источников питания, задача которых обеспечить работу бытовой техники в случае несанкционированного отключения сети централизованного электропитания. Как правило, преобразователь напряжения для дома представляет собой комбинацию инвертора с одной или несколькими аккумуляторными батареями. В коттеджах и загородных домах (дачах) их дополняют также устройствами, способными заряжать аккумуляторы.
В отдельных случаях для этого могут использоваться солнечные батареи или ветрогенераторы. К инверторам, предназначенным для использования в домашних условиях, чаще всего подключают маломощную бытовую технику:
При этом необходимо помнить об электроприборах, например, холодильниках, электронасосах и др., которым для работы необходима подача электропитания с «чистой синусоидой», что требует приобретения значительно более дорогих устройств. В местах, где отсутствует централизованная электросеть можно, рассчитав необходимую электрическую мощность, организовать систему электропитания целого дома. Однако это потребует приобретения достаточно дорогого оборудования.
На отечественном рынке электрооборудования импульсные преобразователи представлены в достаточно широком ассортименте. Продукция этих производителей отличается высоким качеством и обладает большим количеством различных функций. Так преобразователи типа DC/AC обеспечивают защиту рот глубокого разряда аккумуляторных батарей, контролируя величину минимального входного напряжения. Контролируют они и параметры выходного сигнала.
Бестрансформаторные устройства
Особенности преобразователя напряжения с 12 В в 220 В. В последнее время они стали очень популярны, так как на их изготовление, а в частности, производство трансформаторов, нужно тратить немалые средства, ведь обмотка их выполняется из цветного металла, цена на который постоянно растёт. Основное преимущество таких преобразователей это, конечно же, цена. Среди отрицательных сторон есть одно существенно отличающее его от трансформаторных блоков питания и преобразователей. В результате пробоя одного или нескольких полупроводниковых приборов, вся выходная энергия может попасть на клеммы потребителя, а это обязательно выведет его из строя.
Вот простейший преобразователь переменного напряжения в постоянное. Роль регулирующего элемента играет тиристор. Проще обстоят дела с преобразователями, в которых отсутствуют трансформаторы, но работающие на основе и в режиме повышающего напряжение аппарата. Здесь даже при выходе одного элемента или нескольких на нагрузке не появится опасной губительной энергии.
Принцип действия
Преобразователь напряжение вырабатывает напряжение питания необходимой величины из иного питающего напряжения, к примеру, для питания определенной аппаратуры от аккумулятора. Одним из главных требований, которые предъявляются к преобразователю, является обеспечение максимального коэффициента полезного действия. Преобразование переменного напряжения легко можно выполнить при помощи трансформатора, вследствие чего подобные преобразователи постоянного напряжения часто создаются на базе промежуточного преобразования постоянного напряжения в переменное.
Ремонт прибора
Ремонт этих устройств для преобразования одного вида напряжения в другой, лучше производить в сервисных центрах, где персонал имеет высокую квалификацию и впоследствии предоставит гарантии выполненных работ. Чаще всего любые современные качественные преобразователи состоят из нескольких сотен электронных деталей и если нет явных сгоревших элементов, то найти поломку и устранить её будет очень сложно.
Некоторые же китайские недорогие устройства данного типа, вообще, в принципе лишены возможности их ремонта, чего нельзя сказать об отечественных производителях. Да может они немного громоздкие и не компактные, но зато подлежат ремонту, так как многие из их деталей можно заменить на аналогичные.
Простой самодельный инвертор напряжения 12-220В на двух транзисторах
В качестве трансформатора использовал ферритовые чашки с такимим размерами: диаметр – 35 мм, высота – 20мм. Сперва мотается первичная обмотка, она содержит 14 витков провода диаметром 0,5 мм, после намотки ее нужно обернуть изолентой в один слой. Вторичная обмотка трансформатора мотается проводом диаметром 0.2мм и содержит 220 витков, поверх ее также обматываем изолентой в один слой. Все, трансформатор готов, осталось только собрать половинки и посадить на болтик.
Методом проб и ошибок подобрал для схемы транзисторы, ориентируясь на минимальный ток потребления схемы. Получилась пара КТ814 и КТ940, затем были подобраны сопротивления и емкость. В результате моих опытов получилась вот такая схема с указанными номиналами, она приведена выше. Данная конструкция простого инвертора напряжения отлично подходит для питания энергосберегающей лампы мощностью в 8,9,11 Ватт. Лампы мощностью в 20 ватт не хотят работать, скорее всего вторичка слабовата – переделывать я не стал. Лампа мощностью в 9 ватт светит так же ярко как и при питании напрямую от сети переменного тока 220В. Потребляемый ток схемы преобразователя напряжения колеблется в пределах 0.5 – 0.54 Ампера.
Если использовать вместо транзистора КТ940 транзистор КТ817 и аналогичные то ток, потребляемый схемой инвертора напряжения и лампой, возрастает до величины 0,86 Ампера. Данная конструкция простого инвертора напряжения доступна к изготовлению всем радиолюбителям и начинающим. Преимущества данной конструкции очевидны: простота изготовления и надежность в работе.
Нужно отметить что очень много радиолюбителей проживает в сельской местности и не имеют возможности приобрести импортные детали, к тому же хоть и недорого но стоят денег те же полевые транзисторы, которые при ошибке тут же могут сгореть или выйти из строя, не говоря уже о микросхемах. А чаще всего у радиолюбителя запасы радиодеталей ограничены. Вот так и появился простой инвертор напряжения, собранный из деталей, полученых из советского хлама. Имея в распоряжении аккумулятор емкостью в 7 Ампер-Часов нетрудно подсчитать на сколько времени его хватит – проверял лично.
Заключение
Как можно понять из материалов статьи, сделать своими руками несложный преобразователь 12 – 220 вольт не так и трудно. И, хотя такие устройства и не смогут сравниться по набору дополнительных функций или привлекательности внешнего вида с заводскими, они обойдутся хозяину значительно дешевле. При соблюдении правил эксплуатации самодельный преобразователь будет работать очень долго, ведь в таком простом устройстве практически нечему ломаться.
В качестве дополнения по данной теме в прилагаемой статье приведены подробная информация об инверторах напряжения Преобразователи напряжения для современных высокопроизводительных цифровых систем. А также в нашей группе ВК публикуются интересные материалы, с которыми вы можете познакомиться первыми. Для этого приглашаем читателей подписаться и вступить в группу. В завершение хочу выразить благодарность источникам, откуда почерпнут материал для подготовки статьи: