Для чего нужен инвертор напряжения – Инвертор (электротехника) — Википедия

Для чего нужен преобразователь напряжения (инвертор)?. Статьи компании «Якісна Енергія

Большая эффективность переменного тока, в сравнении с постоянным, доказана как практически, так и теоретически. Но что делать, если получить переменный ток по каким-либо причинам невозможно, а постоянный доступен?

Инвертор — устройство для преобразования постоянного тока (например 12 В) в переменный ток (например 220 В) с изменением величины напряжения или без. Обычно представляет собой генератор периодического напряжения, по форме приближенного к синусоиде. Причем получить на выходе можно, теоретически, любой ток, с любыми необходимыми параметрами. Ток, получаемый на выходе, не зависит от входящего — инверторы позволяют получать не статичные параметры тока на выходе, а регулировать его от нуля до максимума, любой частоты и любого напряжения. Источниками постоянного тока 12 вольт, как правило, являются аккумуляторные батареи (АКБ) .

Существуют две группы инверторов, которые различаются по стоимости:

Первая группа более дорогих инверторов обеспечивает синусоидальное выходное напряжение.
Вторая группа обеспечивает выходное напряжение упрощенной формы, заменяющей синусоиду. Чаще всего используется сигнал в виде трапецеидального синуса.

Принцип работы инвертора, если упростить сам процесс, таков — это трансформатор, к первичной обмотке которого подключены 2 тиристора. Они открываются поочередно. В результате работает либо левая, либо правая обмотки. Они направлены согласно и встречно. А, значит, во вторичной обмотке возникает, попеременно ток как положительный, так и отрицательный. Токи в обмотке нарастают и уменьшаются, во вторичной обмотке также, но еще и меняя направление тока, в зависимости от того, какая первичная обмотка сейчас активна. Правда, на выходе мы получаем модифицированную синусоиду, ступенчатую, а не плавную, но это не существенно для работы приборов. Главной проблемой в инверторах является не сама схема преобразования, а обеспечение слаженной работы всех элементов преобразования. Процессов, по сути, три: прямой ток уменьшается до нуля, затем происходит задержка приложения прямого напряжения, до восстановления запирающей способности, нарастание тока во втором тиристоре. Эти процессы могут быть как одновременными, так и последовательными. Но вот не допустить сбоев в последовательности процессов — это самая сложная задача.
Для подавляющего большинства бытовых приборов допустимо использовать переменное напряжение с упрощенной формой сигнала. Синусоида важна только для некоторых телекоммуникационных, измерительных, лабораторных приборов, медицинской аппаратуры, а также профессиональной (HI-FI, HI-END, ди-джей) аудио аппаратуры.
Выбор инвертора производится исходя из пиковой мощности энергопотребления стандартного напряжения 220В/50Гц.

Существуют три режима работы инвертора:

Режим длительной работы. Данный режим соответствует номинальной мощности инвертора.
Режим перегрузки. В данном режиме большинство моделей инверторов в течение нескольких десятков минут (до 30) могут отдавать мощность в 1,2-1,5 раза больше номинальной.
Режим пусковой. В данном режиме инвертор способен отдавать повышенную моментальную мощность в течение нескольких миллисекунд, для обеспечения запуска электродвигателей и емкостных нагрузок.
В течение нескольких секунд большинство моделей инверторов могут отдавать мощность, в 1,5-2 раза превышающую номинальную. Сильная кратковременная перегрузка возникает, например, при включении холодильника.

Для чего же нужен преобразователь напряжения (инвертор) ?

Самое простое и распространенное применение инвертора — это использование его в качестве резервного или аварийного источника питания для бытовых приборов, которые потребляют переменный ток напряжением 220 Вольт.
С помощью инвертора можно подключить практически любую бытовую технику: кухонную или оргтехнику, электроинструмент или телевизор.
Например: на даче отключили электричество, и у Вас нет света, Вы не сможете посмотреть любимый сериал вечером, и, что самое неприятное, потек холодильник. При наличии инвертора и аккумуляторов вы сможете обеспечить себя электричеством по крайней мере на несколько часов.
Еще пример. Инвертор пригодится, чтобы автономно, от автомобильного аккумулятора, пользоваться электроинструментами (дрели, пилы, рубанки и т. д. ) при строительстве или ремонте объектов, где поблизости нет сети 220 В. Также очень удобен инвертор для рыболовов-охотников.
Система бесперебойного питания, установленная в Вашем доме, и включающая в себя аккумуляторные батареи и инвертор, позволит Вам стать независимым от перебоев в электросети 220 В. В случае отключения внешней сети, освещение и приборы Вашего дома будет питаться от аккумуляторных батарей через инвертор. После возобновления подачи электричества инвертор произведет автоматическую зарядку аккумуляторов.

Инвертор или генератор?

В качестве резервного источника питания можно использовать и генератор, но у инверторной системы есть преимущества, например бесшумность, а также то, что не нужно покупать бензин/дизтопливо и не нужно менять масло и фильтры в двигателе генератора. Инверторная система не имеет движущихся деталей и поэтому более надежна и практически не требует сервиса.
В некоторых системах бесперебойного питания коттеджей инверторные системы питания могут быть дополнены генератором для подзарядки аккумуляторных батарей и достижения более длительной автономной работы.

Какие основные характеристики инверторов?

Основной характеристикой инвертора является мощность (Ватт), а также, характеристика более дорогих инверторов — это наличие синусоидального напряжения на выходе.

Чем инверторы отличаются друг от друга?

Как уже было сказано, прежде всего, мощностью. Кроме этого, напряжением входного тока (12, 24, 48, 96, 240 В), типом выходного переменного тока (чистая или модифицированная синусоида), наличием встроенного зарядного устройства, наличием реле переключения нагрузок, типом выходного соединения (розетки на корпусе самого инвертора или клеммные соединения для проводов), а также наличием дополнительных функций, таких, как, например, возможность программирования параметров работы наличие дистанционного управления или различных реле управления.

Как подключить преобразователь напряжения (инвертор) ?

Портативные инверторы до 180 Вт имеют штекер, который можно воткнуть в автомобильный прикуриватель. Это удобно, но мощность такого подключения крайне ограничена. Большинство портативных автомобильных инверторов до 500 Вт дадут Вам ток 220 вольт в течение 30-60 минут от автомобильного аккумулятора, даже если автомобиль при этом не работает. Это время зависит от состояния и возраста батареи, а также от потребляемой мощности включаемой аппаратуры 220 вольт. Если Вы используете инвертор при отключенном двигателе автомобиля, имейте в виду, что Ваш аккумулятор разряжается и Вам необходимо включать двигатель для его зарядки каждый час хотя бы на 10 минут.
Более мощные портативные инверторы(от 300 до 1200 Вт) имеют клеммы с зажимами, которые жестко присоединяются к (АКБ) или подключаются непосредственно к бортовому питанию автомобиля, яхты и т. п. во избежание искрения контактов.
Основное правило — для подключения постоянного тока используются толстые провода как можно меньшей длины. Если необходима установка инвертора вдали от батареи, рекомендуется нарастить длину проводов переменного тока 220 вольт (например, использовать удлинитель). Соединение по постоянному току (от батарей к инвертору) рекомендуется делать не более 3 метров, поскольку усиливается затухание постоянного тока и ускоряется разряд АКБ.

Какой тип инвертора лучше — с чистым или модифицированным синусом?

Преимущества инверторов с чистой синусоидой выходного тока 220 вольт:
1. Форма волны переменного тока 220 вольт на выходе инвертора имеет крайне малые величины гармонических искажений, и практически не отличается от стандартного напряжения бытовой сети 220 вольт.
2. Индуктивные двигатели микроволновых мечей, а также других бытовых приборов, содержащих электродвигатели, работают быстрее, меньше нагреваясь.
3. Меньше шума в таких приборах, как, например, фены, лампы дневного света, аудио-усилители, факсы, игровые приставки и т. д.
4. Меньшая вероятность зависания компьютера, ошибок печати принтера, перебоев и шума монитора.
5. Надежная работа следующих приборов, которые могут не функционировать с током модифицированной синусоиды:
• Лазерный принтер, копир, магнитооптический дисковод
• Некоторые портативные компьютеры
• Некоторые лампы дневного света
• Электроинструменты с транзисторами и переменной скоростью вращения
• Некоторые зарядные устройства для беспроводных электроинструментов
• Приборы, контролируемые микропроцессорами
• Цифровые часы с радио
• Швейные машинки с переменной скоростью двигателя и с микропроцессорным контролем
• Некоторые медицинские приборы (например кислородные концентраторы)
Инверторы с модифицированной синусоидой будут работать с большинством электроприборов. Если Ваша задача — обеспечить бесперебойное питание для домашнего освещения, телевизора, холодильника, то инвертор с модифицированной синусоидой будет наиболее экономичным решением. Инверторы чистого синуса предназначены для работы с более чувствительной аппаратурой.

Мой вольтметр показывает 190 вольт, при замере напряжения от инвертора с модифицированной синусоидой. У меня неисправный инвертор?

Нет, с вашим инвертором все нормально. Обычный тестер может давать погрешность от 20% до 40% при замере напряжения инвертора с модифицированной синусоидой. Для корректного замера используйте тестер «эффективного значения», называемый также тестером «среднеквадратичного значения» или «TRUE RMS». Такой прибор значительно дороже обычных дешевых мультиметров, но только он может показать корректный вольтаж инвертора с модифицированной синусоидой.

Какие лучше использовать аккумуляторные батареи?

Мы рекомендуем использовать стационарные необслуживаемые батареи VRLA, выполненные по AGM или гелевой технологии, которые имеют целый ряд преимуществ, среди которых главные — это качество и долговечность, а также отсутствие проблем с кислотными и взрывоопасными испарениями.

Какая емкость аккумуляторных батарей нужна для системы бесперебойного питания дома?

Это зависит от нескольких факторов:
1. Какое время автономной работы приборов Вам необходимо?
2. Какое суммарное потребление ваших приборов (Ватт), для которых необходимо автономное питание?
3. Какое входящее напряжение у Вашего инвертора?
На основании этого и подбирается АКБ.

Особенности работы телевизора и аудио-аппаратуры.

Несмотря на то, что все инверторы являются экранированными приборами для уменьшения помех, некоторые помехи, отражающиеся на качестве теле сигнала, все же могут возникнуть (в особенности при слабом сигнале).

Вот несколько советов:

• Прежде всего, убедитесь, что антенна дает нормальный сигнал в обычных условиях, без инвертора. Убедитесь, что кабель антенны надлежащего качества.
• Попробуйте изменить расположение антенны, телевизора и инвертора относительно друг друга. Убедитесь, что провода постоянного тока максимально удалены от телевизора.
• Сверните кольцом провода питания телевизора и провода, соединяющие аккумулятор с инвертором.
• Поставьте фильтр на провод питания телевизора.
Некоторая недорогая аудио аппаратура может слегка «фонить» при работе от инвертора. Решение этой проблемы только в покупке более качественной аппаратуры.

q-energy.com.ua

Для чего нужен инвертор напряжения

Одна из самых значительных достижений 19-го века была связана не с землей или ресурсами, а с установлением типа электричества, которое все чаще стало внедряться в наши здания. Существует два вида тока: постоянный ток (DC) и переменный ток (AC). Ученых всегда интересовала возможность преобразования одного вида в другой. Так появился инвертор.

История появления преобразователя

В конце 1800-х годов американский электрик-пионер Томас Эдисон (1847−1931) вышел из своей лаборатории, чтобы продемонстрировать, что постоянный ток (DC) является лучшим способом подачи электроэнергии, чем переменный ток (AC), который был новой системой, поддерживаемой его сербским соперником Николой Тесла (1856−1943). Эдисон пробовал всевозможные хитрые способы убедить людей в том, что AC слишком опасен: от электроочистки слона до поддержки использования переменного тока в электрическом стуле для управления смертной казнью. Несмотря на это, система Tesla выиграла тот день, и мир с тех пор довольно много работает на электросети.

Единственная проблема заключается в том, что, хотя многие из наших приборов предназначены для работы с переменным током, маломощные генераторы часто производят постоянный. Это означает, что если вы хотите запустить что-то вроде гаджета с питанием от переменного тока от аккумуляторной батареи постоянного тока в мобильном доме, вам потребуется устройство, которое преобразует DC в AC-инвертор, как его называют.

Электричество постоянного и переменного тока

Когда преподаватели науки объясняют основную идею электричества как поток электронов, они обычно говорят о постоянном токе (DC). Мы узнаем, что электроны немного похожи на линию муравьев, идущих вместе с пакетами электрической энергии так же, как муравьи несут листья. Это достаточно хорошая аналогия для чего-то вроде базового фонарика, где у нас есть схема (сплошная электрическая петля), соединяющая батарею, лампу и выключатель, а электрическая энергия систематически транспортируется от батареи к лампе, пока вся энергия батареи истощается.

В больших бытовых приборах электричество работает по-другому. Источник питания, который поступает от розетки в стене, основан на переменном токе (AC), где электричество переключается в направлении 50−60 раз в секунду (другими словами, на частоте 50−60 Гц). Трудно понять, как AC доставляет энергию, когда он постоянно меняет свое мнение о том, куда он идет. Если электроны, выходящие из настенной розетки, добираются, скажем, на несколько миллиметров вниз по кабелю, тогда нужно обратить вспять направление и вернуться назад, как они когда-либо добираются до лампы на столе, чтобы та засветилась?

Ответ на самом деле довольно прост. Представьте, что между лампой и стеной заполнены электроны. Когда вы щелкаете на переключателе, все электроны, заполняющие кабель, вибрируют назад и вперед в нитях лампы — и это быстрое перетасовка преобразует электрическую энергию в тепло и лампа засвечивается. Электроны необязательно должны вращаться по кругу для переноса энергии: в АС они просто «бегут на месте».

Что предстваляет собой инвертор

Одним из наследий Теслы (и его делового партнера Джорджа Вестингауза, босса Westinghouse Electrical Company) является то, что большинство приборов, которые мы имеем в наших домах, специально разработаны для работы от сети переменного тока. Приборы, нуждающиеся в постоянном токе, но потребляющие электроэнергию от розетки переменного, нуждаются в дополнительной части оборудования, называемой выпрямителем, как правило, из электронных компонентов, называемых диодами, для преобразования AC в DC.

Инвертор выполняет противоположную работу, и довольно легко понять ее суть. Предположим, у вас есть аккумулятор в фонарике, а переключатель закрыт, поэтому DC течет по цепи всегда в том же направлении, что и гоночный автомобиль вокруг дорожки. Теперь, если вы вытащите батарею и развернете ее, предполагая, что это соответствует другому способу, он почти наверняка все еще подаст свет, и вы не заметите какой-либо разницы в освещение, которое вы получаете, — но электрический ток будет протекать противоположным образом.

Предположим, у вас были молниеносные руки, и они были достаточно ловкими, чтобы переворачивать батарею 50−60 раз в секунду. Тогда бы вы стали своего рода механическим инвертором, превратив питание постоянного тока батареи в переменный на частоте 50−60 Гц.

Конечно, инверторы, которые вы покупаете в электрических магазинах, работают не так, хотя некоторые из них действительно механические: они используют электромагнитные переключатели, которые быстро переключаются на текущее направление. Инверторы, подобные этому, часто производят так называемый прямоугольный выход: ток либо протекает в одну сторону, либо наоборот, или он мгновенно переключается между двумя состояниями.

Такие внезапные перемены направления опасны для некоторых видов электрооборудования. При нормальной мощности AC, он постепенно переходит с одной стороны в другую в виде синусоидальной волны.

Электронные инверторы могут использоваться для создания такого рода плавно изменяющегося выхода переменного от входа постоянного тока. Они используют электронные компоненты, называемые индукторами и конденсаторами, для увеличения и снижения выходного тока, чем резкий, прямоугольный выходной сигнал включения / выключения, который вы получаете с помощью базового инвертора.

Инверторы также могут использоваться с трансформаторами для изменения определенного входного напряжения DC на совершенно другое выходное напряжение переменного (выше или ниже), но выходная мощность всегда должна быть меньше входной мощности. Из закона сохранения энергии следует, что инвертор и трансформатор не может выдавать больше энергии, чем они потребляют, и некоторая энергия должна быть потеряна как тепло, поскольку электричество протекает через различные электрические и электронные компоненты. На практике эффективность инвертора часто превышает 90 процентов, хотя базовая физика говорит нам, что какая-то часть энергии — какой бы она ни была — всегда где-то теряется.

Принцип работы устройства

Представьте, что вы аккумулятор постоянного тока, и кто-то хлопает вас по плечу и просит вас вместо этого произвести переменный. Как бы вы это сделали? Если весь ток, который вы производите, вытекает в одном направлении, как насчет добавления простого переключателя на ваш выход? Включение и выключение вашего тока может очень быстро обеспечить импульсы DС, которые могли бы выполнять как минимум половину работы. Чтобы сделать правильный AC, вам понадобится переключатель, который позволит полностью отменить ток и сделать это примерно 50−60 раз в секунду. Визуализируйте себя как человеческую батарею, которая меняет контакты туда и обратно более 3000 раз в минуту.

По сути, старомодный механический инвертор сводится к коммутационному блоку, подключенному к трансформатору. А так как электромагнитные устройства, которые меняют низковольтный переменный на высоковольтный ток или наоборот, используя две катушки провода (называемые первичной и вторичной) ранами вокруг общего железного ядра.

В механическом инверторе либо электродвигатель, либо какой-либо другой механизм автоматического переключения переворачивает входящий ток вперед и назад в основном просто путем изменения контактов и генерирует переменный во вторичном режиме. Коммутационное устройство работает так же, как в электрическом дверном звонке. Когда питание подключено, оно намагничивает переключатель, вытягивает его и очень быстро отключает. Пружина снова вернет переключатель, включив его, и потом будет повторять процесс снова и снова.

Частота переключения задается сигналами управления, формируемыми управляющей схемой (контроллером). Контроллер также может решать дополнительные задачи:

Регулирование напряжения.
Синхронизация частоты переключения ключей.
Защитой их от перегрузок.

Классификация инверторов

Инверторы могут быть очень большими и массивными, особенно если они имеют встроенные батарейные блоки, поэтому они могут работать автономно. Они также генерируют много тепла, поэтому у них большие радиаторы (металлические плавники) и часто охлаждающие вентиляторы. Самые маленькие инверторы — это более портативные коробки размером с автомобильное радио, которое вы можете подключить к гнезду прикуривателя, чтобы произвести AC для зарядки портативных компьютеров или мобильных телефонов.

Так же, как приборы различаются по мощности, которую они потребляют, инверторы различаются по мощности, которую они производят. Как правило, чтобы быть в безопасности, вам понадобится инвертор, рассчитанный на четверть выше максимальной мощности устройства, которое вы хотите использовать. Это позволяет предположить, что некоторые приборы (например, холодильники и морозильники или люминесцентные лампы) потребляют максимальную мощность при первом включении. Хотя инверторы могут обеспечивать максимальную мощность в течение коротких периодов времени, важно отметить, что они не предназначены для работы на пиковой мощности в течение длительного времени.

По принципу действия инверторы делятся на:

Автономные.
Инверторы напряжения (АИН).
Инверторы тока (АИТ).
Резонансные инверторы (АИР).
Зависимые (инверторы, ведомые сетью).

Здоровенные приборы в наших домах, которые используют большое количество энергии (такие вещи, как электрические нагреватели, лампы накаливания, чайники или холодильники), не очень заботятся о том, какую форму волны они получают: все, что они хотят, это энергия и как можно больше. Электронные устройства, с другой стороны, намного более суетливы и предпочитают более плавный вход, который они получают от синуидальной волны.

Многие инверторы работают как автономные устройства с аккумулятором, которые полностью независимы от сети.
Другие, так называемые утилитарно-интерактивные инверторы или инверторы с привязкой к сетке, специально разработаны для подключения к сети все время. Как правило, они используются для передачи электроэнергии от чего-то вроде солнечной панели обратно в сеть с точно правильным напряжением и частотой.

Это прекрасно, если ваша главная цель — создать собственную силу. Но это не так полезно, если вы хотите иногда быть независимыми от сети, или вам нужен резервный источник питания в случае сбоя, потому что если ваше соединение с сетью опускается, и вы не производите электричество самостоятельно (например, это ночное время, и ваши солнечные панели неактивны), инвертор тоже опускается, и вы полностью без энергии, независимо от того, генерируете ли вы свою силу или нет.

По этой причине некоторые люди используют бимодальные или двунаправленные устройства, которые могут работать как в автономном, так и в сетчатом режиме (хотя и не одновременно). Поскольку у них есть дополнительные части, они, как правило, более громоздки и дороже.

Крупные коммутационные устройства для применений передачи энергии, установленные до 1970 года, преимущественно использовали ртутно-дуговые клапаны. Современные инверторы обычно являются твердотельными (статические инверторы). Современный метод проектирования включает компоненты, расположенные в конфигурации моста H. Этот дизайн также довольно популярен среди небольших потребительских устройств.

Используя трехмерную печать и новые полупроводники, исследователи из Национальной лаборатории Oak Ridge Департамента энергетики создали инвертор мощности, который мог бы сделать электромобили более легкими, более мощными и более эффективными.

Преобразователи напряжения широко используются как в быту, так и на производстве. Для производства и промышленности чаще всего изготавливаются по индивидуальному заказу, ведь там нужен мощный преобразователь и не всегда с напряжением стандартной величины. Стандартные величины выходных и входных параметров применяются зачастую в бытовых условиях. То есть преобразователь напряжения — это электронное устройство, которое предназначено для изменения вида электроэнергии, её величины или же частоты.

По своей функциональности они делятся на:

Понижающие;
Повышающие;
Бестрансформаторные;
Инверторные;
Регулируемые с настройкой частоты и величины выходного переменного напряжения;
Регулируемые с настройкой величины постоянного выходного напряжения.

Некоторые из них могут выполняться в специальном герметичном исполнении, такие типы устройств используются для влажных помещений, или же, вообще, для установки под водой.

Итак, что же из себя представляет каждый вид.

Высоковольтный преобразователь напряжения

Такое электронное устройство, которое предназначено для получения переменного или постоянного высокого напряжения (до нескольких тысяч вольт). Например, такие устройства применяются для получения высоковольтной энергии на кинескопы телевизоров, а также для лабораторных исследований и проверки электрооборудования напряжением, повышенным в несколько раз. Кабеля или же силовые цепи масляных выключателей, рассчитанных на напряжение 6 кВ, испытывают напряжением 30 кВ и выше, правда, такая величина напряжения не обладает высокой мощностью, и при пробое сразу же отключается. Эти преобразователи довольно компактны ведь их приходится переносить персоналу от одной подстанции к другой, чаще всего вручную. Нужно заметить, что все лабораторные блоки питания и преобразователи обладаю почти эталонным, точным напряжением.

Более простые высоковольтные преобразователи применяются для запуска люминесцентных ламп. Сильно повысить импульс до нужного можно за счёт стартера и дросселя, которые могут иметь электронную или же электромеханическую основу.

Промышленные установки, выполняющие преобразование более низкого напряжения в высокое, имеют множество защит и выполняются на повышающих трансформаторах (ПТН). Вот одна из таких схем дающая на выходе от 8 до 16 тысяч Вольт, при этом для его работы необходимо всего около 50 В.

Из-за того, что в обмотках трансформаторов вырабатывается и протекает довольно высокое напряжение, то и к изоляции этих обмоток, а также к её качеству предъявляются высокие требования. Для того чтобы устранить возможность появления коронирующих разрядов, детали высоковольтного выпрямителя должны быть припаяны к плате аккуратно, без заусенцев и острых углов, после чего залиты с обеих сторон эпоксидной смолой или слоем парафина толщиной 2…3 мм, обеспечивающим изоляцию друг от друга. Иногда данные электронные системы и устройства называют повышающий преобразователь напряжения.

Следующая схема представляет собой линейный резонансный преобразователь напряжения, который работает в режиме повышения. Он основан на разделении функций повышения U и его чёткой стабилизации в абсолютно разных каскадах.

При этом некоторые инверторные блоки можно заставить работать с минимальными потерями на силовых ключах, а также на выпрямленном мосте, где появляется высоковольтное напряжение.

Преобразователь напряжения для дома

С преобразователями напряжения для дома обычный человек сталкивается очень часто, ведь во многих устройствах есть блок питания. Чаще всего это понижающие преобразователи, имеющие гальваническую развязку. Например, зарядные устройства мобильных телефонов и ноутбуков, персональные стационарные компьютеры, радиоприёмники, стереосистемы, различные медиапроигрыватели и этот перечень можно продолжать очень долго, так как их разнообразие и применения в быту в последнее время очень широко.

Бесперебойные блоки питания оснащены накопителями энергии в виде аккумуляторов. Такие устройства применяются также для поддержания работоспособности системы отопления, во время неожиданного отключения электроэнергии. Иногда преобразователи для дома могут быть выполнены по инверторной схеме, то есть подключив его к источнику постоянного тока (аккумулятору), работающего за счёт химической реакции можно получить на выходе обычное переменное напряжение, величина которого будет 220 Вольт. Особенностью данных схем является возможность получить на выходе чистый синусоидальный сигнал.

Одной из очень важных характеристик, применяемых в быту преобразователей, является стабильная величины сигнала на выходе устройства, независимо от того сколько вольт подаётся на его вход. Эта функциональная особенность блоков питания связана с тем, что для стабильной и продолжительной работы микросхем и других полупроводниковых устройств необходимо чётко нормированное напряжение, да ещё и без пульсаций.

Основными критериями выбора преобразователя для дома или квартиры являются:

Мощность;
Величина входного и выходного напряжения;
Возможность стабилизации и её пределы;
Величина тока на нагрузке;
Минимизация нагрева, то есть лучше чтобы преобразователь работал в режиме с запасом по мощности;
Вентиляция устройства, может быть естественная или принудительная;
Хорошая шумоизоляция;
Наличие защит от перегрузок и перегрева.

Выбор преобразователя напряжения дело не простое, ведь от правильно выбранного преобразователя зависит и работа питаемого устройства.

Бестрансформаторные преобразователи напряжения

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.

Преобразователи постоянного напряжения

Преобразователь переменного напряжения в постоянное является самым часто используемым видом устройства этого типа. В быту это всевозможные блоки питания, а на производстве и в промышленности это питающие устройства:

Всех полупроводниковых схем;
Обмоток возбуждения синхронных двигателей и двигателей постоянного тока;
Катушек соленоидов масляных выключателей;
Оперативных цепей и цепей отключения там, где катушки требуют постоянного тока.

Тиристорный преобразователь напряжения — это наиболее часто применяемый для этих целей аппарат. Особенностью этих устройств является полное, а не частичное, преобразование переменного напряжения в постоянное без всякого рода пульсаций. Мощный преобразователь напряжения такого типа обязательно должен включать в себя радиаторы и вентиляторы для охлаждения, так как все электронные детали могут работать долго и безаварийно, только при рабочих температурах.

Регулируемый преобразователь напряжения

Эти устройства направлены на работу как в режиме повышения напряжения, так и в режиме понижения. Чаще всего это всё-таки аппараты, выполняющие плавную регулировку величины выходного сигнала, который ниже входного. То есть на вход подаётся 220 Вольт, а на выходе получаем регулируемую постоянную величину, допустим, от 2 до 30 вольт. Такие приборы с очень тонкой регулировкой применяются для проверки стрелочных и цифровых приборов в лабораториях. Очень удобно когда они оснащены цифровым индикатором. Нужно признать, что каждый радиолюбитель брал за основу своих первых работ именно этот вид, так как питание для определённой аппаратуры может быть разное по величине, а этот источник питания получался весьма универсальным. Как сделать качественный и работающий долгое время преобразователь, вот основная проблема юных радиолюбителей.

Инверторный преобразователь напряжения

Данный тип преобразователей положен в основу инновационных компактных сварочных устройств. Получая для питания переменное напряжение 220 Вольт аппарат выпрямляет его, после чего снова делает его переменным, но уже с частотой несколько десятков тысяч Гц. Это даёт возможность значительно снизить габариты сварочного трансформатора, установленного на выходе.

Также инверторный способ применяется для питания отопительных котлов от аккумуляторных батарей в случае неожиданного отключения электроэнергии. За счёт этого система продолжает работать и получает 220 вольт переменного напряжения из 12 Вольт постоянного. Мощный повышающий аппарат такого назначения должен эксплуатироваться от батареи большой ёмкости, от этого зависит как долго он будет снабжать котёл электроэнергией. То есть емкость при этом играет ключевую роль.

Высокочастотный преобразователь напряжения

За счёт применения повышающих преобразователей появляется возможность уменьшения габаритов всех электронных и электромагнитных элементов, из которых состоят схемы, а это значит снижается и стоимость трансформаторов, катушек, конденсаторов и т. д. Правда, это может вызывать высокочастотные радиопомехи, которые влияют на работу других электронных систем, да и обычных радиоприёмников, поэтому нужно надёжно экранировать их корпуса. Расчет преобразователя и его помех должен производиться высококвалифицированным персоналом.

Что такое преобразователь сопротивления в напряжение?
Это особый вид, который используется только при производстве и изготовлении измерительных приборов, в частности, омметров. Ведь основа омметра, то есть прибора измеряющего сопротивление, выполнена в измерении падения U и преобразовании его в стрелочные или цифровые показатели. Обычно измерения производятся относительно постоянного тока. Измерительный преобразователь — техническое средство, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации, а также передачи. Он входит в состав какого-либо измерительного прибора.

Преобразователь тока в напряжение

В большинстве случаев все электронные схемы нужны для обработки сигналов, представленных в виде напряжения. Однако иногда приходится иметь дело с сигналом в виде тока. Такие сигналы возникают, например, на выходе фоторезистора или фотодиода. Тогда желательно при первой же возможности преобразовать токовый сигнал в напряжение. Преобразователи напряжения в ток применяются в случае, когда ток в нагрузке должен быть пропорционален входному U и не зависеть от R нагрузки. В частности, при постоянном входном U ток в нагрузке также будет постоянным, поэтому такие преобразователи иногда условно называют стабилизаторами тока.

Ремонт преобразователя напряжения

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.

Конвертер против инвертора

Чтобы правильно управлять устройством и не взорвать его, вам необходимо обеспечить его правильным уровнем напряжения. Но при наличии разных напряжений нам нужно преобразовать напряжение в то, что нам нужно. Преобразователи и инверторы — это то, что нам нужно для достижения этого. Основное различие между преобразователями и инверторами — это то, что они делают с напряжением. Инвертор изменяет напряжение постоянного тока на переменное напряжение и либо увеличивает, либо уменьшает его до соответствующего уровня. Для сравнения, преобразователь изменяет уровень напряжения, но не меняет его тип; поэтому переменное напряжение все равно будет переменным, а постоянное напряжение все равно будет постоянным.

Самая большая цель для инвертора — обеспечить мощность, которая аналогична той, которую мы получаем от основной линии электропередачи, когда она недоступна. Ярким примером этого является источник бесперебойного питания, где постоянное напряжение, обычно 12 В или 24 В, преобразуется в переменное напряжение 110 В или 220 В при отключении питания от сети. Для сравнения, преобразователи обычно используются только для преобразования напряжения в соответствующие уровни. Хорошими примерами этого являются преобразователи напряжения, которые используются, если у вас есть устройство 220 В и сеть 110 В или наоборот. Другим примером является преобразователь напряжения, используемый для зарядки сотовых телефонов, которым требуется напряжение 5 В постоянного тока, от напряжения 12 В постоянного тока в розетке автомобиля. В обоих случаях изменяются только уровни напряжения, а не от переменного тока до постоянного тока и наоборот.

Когда дело доходит до сложности, инвертор намного сложнее, поскольку генерация переменного тока из источника постоянного тока намного сложнее. Преобразователи относительно просты, так как преобразование DC-DC или AC-AC, особенно если это шаг вниз, легко.

Большую часть времени, что человек действительно хочет, это конвертер, чтобы напряжение питания соответствовало требуемому напряжению устройства. Единственный раз, когда вам понадобится инвертор, — это если вы хотите запустить устройство или устройство, предназначенное для работы с основной линией электропитания, когда у вас есть только батареи. Инверторы становятся все более популярными наряду с системами солнечной энергии, где вы получаете только источник питания низкого напряжения постоянного тока для питания обычных приборов, работающих либо на 110 В, либо на 220 В переменного тока.

Преобразователь изменяет напряжение, но не меняет его тип, в то время как инвертор изменяет напряжение, а также тип
Инверторы используются в источниках бесперебойного питания, в то время как преобразователи используются практически во всех устройствах
Инверторы обычно намного сложнее, чем преобразователи

vi-pole.ru

Для чего нужен автомобильный инвертор? / Статьи и обзоры

22.05.2013

Современная жизнь такова, что в салоне автомобиля человек зачастую проводит времени больше, чем в собственной квартире. Но даже в автомобиле, приспособленном для длительных поездок, бывает некомфортно путешествовать хотя бы вследствие отсутствия элементарных бытовых приборов. Их невозможно взять с собой в дорогу из-за того, что нет электросети. Правда, часть устройств все же имеет возможность питания или подзарядки своей аккумуляторной батареи от автомобильного прикуривателя. Однако далеко не все устройства могут питаться непосредственно от автомобильной сети. А если Вы захотите взять с собой в дорогу телевизор, ноутбук, электрочайник или обычный домашний компьютер?

В этом случае настоящей палочкой-выручалочкой для автомобилиста станет особый прибор – инвертор или преобразователь напряжения. Инверторы, служащие для преобразования постоянного тока в переменный, сегодня применяются в самых разных областях жизнедеятельности. Но, конечно, наибольшей популярностью инверторы пользуются у владельцев грузовых и легковых автомобилей.

Принцип работы и виды автомобильных инверторов

Преобразователь напряжения или инвертор – это устройство, предназначенное для преобразования входного постоянного напряжения 12Вв переменное напряжение 220В с частотой 50 Герц на выходе. То есть автомобильный инвертор вырабатывает переменный ток, благодаря чему к нему можно подключать самые разнообразные электроприборы, инструменты, портативные устройства и компьютеры, работающие от бытовой сети переменного тока.

Инверторы обладают возможностью повышать напряжение и регулировать его с определенной точностью. На самом деле инвертор может выдавать практически любую частоту на выходе. Но естественно, что наибольший интерес представляет именно частота 50 Гц, на которой работают современные бытовые приборы российского и европейского рынка. Нужно, правда, отметить, что частота 50 Гц, которая выдается инвертором, отличается меньшей стабильностью по сравнению с обычной городской электросетью.

Функционирование автомобильного инвертора базируется на полупроводниках. При этом сам корпус устройства обычно изготавливается из алюминиевого сплава повышенной теплопроводности, чтобы обеспечивать отвод тепла посредством конвекции. Кроме того, в конструкции более мощных приборов (от 300 Вт), как правило, присутствует еще и вентилятор для принудительного охлаждения инвертора.

Поскольку инвертор, по-существу, является импульсным преобразователем напряжения, то он имеет все необходимые защитные системы: защиту от коротких замыканий и перегрузок на выходе, защиту от перегрева, защиту от превышения и понижения входного напряжения. Подключается автомобильный инвертор довольно просто — через розетку прикуривателя или непосредственно к аккумулятору.

Для чего нужен автомобильный инвертор? Этим вопросом вряд ли будут задаваться опытные автовладельцы, для которых долгие поездки и путешествия уже стали обычным явлением. Ведь для них автомобильный инвертор давно превратился в незаменимую и полезную вещь, которая делает жизнь в дороге более комфортной. Но инвертор может пригодиться и широкому кругу автомобилистов, поскольку практически каждый водитель рано или поздно сталкивается с такой ситуацией, когда в дороге просто необходимы различные бытовые приборы или инструменты, но подключить их некуда.

В век разных мобильных девайсов, ноутбуков и компьютеров эта проблема стала еще более актуальной. Как раз для таких случаев и предназначен автомобильный инвертор, позволяющий использовать его энергию для снабжения питанием различных устройств прямо в машине. С помощью инвертора можно подключать электрические приборы, совершенно не приспособленные для применения в транспортном средстве. Автомобильные инверторы выручат и в тех случаях, когда Вы планируете долгую поездку, и в ситуации, когда Вы просто собираетесь уехать за город на пикник.

Благодаря автомобильному инвертору Вы можете подзаряжать свой сотовый телефон, не выходя из автомобиля, чтобы постоянно находиться на связи со своими родными и близкими. Инвертор незаменим и для тех, кто просто не может обходиться длительное время без своего компьютера или любит в дороге просматривать фильмы с проигрывателя DVD-дисков. Таким образом, преобразователь напряжения фактически освобождает Вас от существующей зависимости от традиционных источников электроэнергии. К автомобильному инвертору можно подключать самые разнообразные приборы, начиная от простого диктофона и бритвы и заканчивая ноутбуком или дрелью.

Естественно, что для подключения мощных приборов, таких например, как современная СВЧ-печь или утюг, понадобится инвертор, обладающий большой мощностью — вплоть до 5 кВт. Цена таких устройств уже сильно бьет по карману.

В автомобильных инверторах может быть предусмотрено три режима работы. Первый, основной, предполагает длительную работу инвертора на номинальной мощности. Второй режим обеспечивает так называемый режим перегрузки, когда устройство в течение определенного времени может давать мощность в полтора раза большую, чем номинальная мощность. И, наконец, в некоторых моделях автомобильных инверторов также присутствует пусковой режим, который дает повышенную моментальную мощность для емкостных нагрузок или запуска электродвигателя.

Сегодня на рынке представлены различные виды автомобильных инверторов. В первую очередь, все инверторы делятся по форме генерируемого ими напряжения. В большинстве случаев автомобильный инвертор просто не может дать чистую синусоиду напряжения. На выходе получается прямоугольная, трапециевидная или ступенчатая форма напряжения переменного тока. Но отсутствие чистой синусоиды напряжения никак не сказывается на работе значительной части бытовых электроприборов. Поэтому такие инверторы, называемые несинусоидальными, вполне подойдут для питания обычных бытовых приборов.

Однако есть электроприборы, которым просто необходимо идеальное качество напряжения. В этом случае используются специальные синусоидальные инверторы, которые отличаются большей сложностью в производстве и, как результат, более высокой стоимостью. Синусоидальный инвертор нужен, в частности, для питания электроинструментов, мобильных телефонов и ноутбуков.

Помимо этого, все инверторы, конечно, отличаются друг от друга мощностью, количеством подключаемых приборов, наличием встроенного переключателя и всевозможными дополнительными функциями.

Общие рекомендации по выбору автомобильного инвертора

Основная задача при выборе автомобильного инвертора – это подбор устройства необходимой мощности. Ведь если купить инвертор с мощностью равной или ниже мощности того устройства, которое Вы планируете питать, то автомобильный инвертор просто сгорит. В настоящее время выпускаются автомобильные инверторы различной мощности — от 50 Вт и выше. Маломощные устройства хороши тем, что отличаются невысокой стоимостью и легко подключаются через разъем прикуривателя. Но такие инверторы подойдут только для подключения небольших бытовых приборов. С помощью же более мощных инверторов можно питать самые разнообразные устройства – от стационарного компьютера до холодильника и СВЧ-печи. Главное правило здесь такое — всегда нужно приобретать автомобильный инвертор с мощностью, превышающей мощность того устройства, которое Вы собираетесь питать.

Если же Вы собираетесь подключать к инвертору разные устройства, то его нужно выбирать, исходя из технических характеристик самого мощного из них. Для справки можно привести мощность некоторых бытовых приборов и устройств:

бритва – 7 – 10 Вт
плеер и радиоприемник – 5 — 7 Вт
игровая приставка – 8 Вт
зарядное устройство мобильного телефона – 10 Вт
зарядное устройство видеокамеры – 25 Вт
струйный принтер – 30 – 50 Вт

нетбук – 40-50 Вт
ноутбук – 80 — 100 Вт
телевизор – 30 – 200 Вт
дрель – 400 — 1000 Вт
фен, утюг – 1500 — 2000 Вт
пылесос – 1500 — 2000 Вт
болгарка – 1500 — 2000 Вт
СВЧ-печь – 1400 — 2500 Вт

В том случае, если Вы собираетесь подключать к автомобильному инвертору сразу несколько устройств одновременно, следует сложить их мощность и, соответственно, выбрать модель инвертора, подходящей по мощности. В любом случае помните, что подключаемые к инвертору мощности не должны быть равными или превышать мощность самого инвертора.

Не стоит чересчур гнаться за мощностью автомобильного инвертора, если Вы планируете подключать к нему только небольшие бытовые приборы. Ведь мощные инверторы не слишком удобны в работе. Инвертором, обладающим небольшой мощностью, можно пользоваться буквально на ходу, не останавливаясь и не выходя из своего автомобиля.

При выборе инвертора с подходящей Вам мощностью нужно еще и учитывать специфику работы тех устройств, которые Вы собираетесь к нему подключать. К примеру, различные электроинструменты и строительная техника, включая уже упоминавшиеся болгарки, а также электродрели и рубанки, характеризуются большими пусковыми токами в момент включения. Если на холостом ходу они потребляют значительно меньшую мощность, то в момент включения, либо прикладывания нагрузки потребление мощности резко возрастает и превышает те значения номинальной мощности, которые указываются производителем в документации. Соответственно, для питания таких приборов придется планировать определенный запас по мощности инвертора. Только в этом случае Вы обеспечите стабильность работы автомобильного инвертора и его долгий срок службы.

Компьютеры, ноутбуки и мониторы также имеют импульсные блоки питания. На практике это означает, что потребляемая ими мощность может быть в отдельные моменты выше номинальной. В этой связи можно дать только одну рекомендацию — всегда лучше приобретать инвертор с некоторым запасом по мощности.

Пока мы не располагаем в автомобилях классическими розетками 220 В, которые бы, наверное, сильно упростили жизнь автовладельцам. И потому автомобильный инвертор остается очень полезной и нужной вещью, которая дает возможность пользоваться в дороге или длительной поездке обычными домашними электроприборами. Можно сказать, что инверторы серьезно облегчают нам жизнь, обеспечивая необходимый комфорт в тех местах, где просто нет регулярной подачи электрической энергии.

electrozon.ru

Преобразователь напряжения с 12 на 220 вольт: назначение, принцип работы, виды

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.

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.

Защита от понижения и повышения напряжения источника постоянного тока определяет диапазон работы инверторов “по входу”. Защита от повышенного и пониженного выходного переменного напряжения необходима для нормальной работы оборудования потребителя. Диапазон срабатывания устанавливается в соответствии с требованиями используемой нагрузки. Эти виды защиты обратимые, то есть при восстановлении параметров оборудования до нормы работа может быть восстановлена.

При срабатывании защиты вследствие короткого замыкания в нагрузке или чрезмерного возрастания выходного тока перед тем, как продолжить эксплуатацию оборудования, необходим тщательный анализ причин этого события.

Преобразователь 12В является наиболее приемлемым для создания локальной электросети. Наличие большого количества автомобилей и аккумуляторных батарей 12В постоянного тока позволяет их использовать для обеспечения запросов пользователей. Такие сети можно создавать в самых различных местах, начиная от собственного авто. Они мобильны и не зависят от места стоянки.

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.

odinelectric.ru

Автомобильные преобразователи напряжения (инверторы) 220В.

&bigtriangleup;

&bigtriangledown;

В наше время в салоне автомобиля человек зачастую проводит времени больше, чем в собственной квартире. Но даже в современном автомобиле, приспособленном для длительных поездок, бывает некомфортно путешествовать хотя бы вследствие отсутствия элементарных бытовых приборов. Их невозможно взять с собой в дорогу из-за того, что нет привычной нам домашней электросети 220В. Правда часть устройств, все же имеет возможность питания или подзарядки своей аккумуляторной батареи от автомобильного прикуривателя. Однако далеко не все устройства могут питаться непосредственно от автомобильной низковольтной сети. А если Вы захотите взять с собой в дорогу телевизор, ноутбук, электробритву, обычный домашний компьютер, дрель, другую бытовую технику? Большая часть всех этих устройств работает от сети переменного тока с напряжением 220В, а автомобильный аккумулятор в состоянии предоставить только постоянный, низкого напряжения 12-(24)В. Все эти проблемы достаточно легко можно устранить при помощи такого специального оборудования, как преобразователь напряжения (инвертор) для авто.

Преобразователь напряжения или инвертор – это устройство, предназначенное для преобразования входного постоянного напряжения (DC) 12(24)В в переменное напряжение (AC) 220В с частотой 50 Герц на выходе. То есть автомобильный инвертор вырабатывает переменный ток, благодаря чему к нему можно подключать самые разнообразные электроприборы работающие от бытовой сети переменного тока.

Все инверторы по типу выходного напряжения можно разделить на две группы:

1.Преобразователи с «чистым» синусом. Имеют на выходе переменное гармоническое напряжение амплитудой 310В, среднеквадратичным (действующим) значением 220В и частотой 50Гц.

Однако эти преобразователи, обладая максимально качественным выходным напряжением, не лишены недостатков. Они наиболее дороги, имеют большие габариты и массу, меньший КПД. При этом синусоида принципиально важна лишь для некоторых лабораторных, телекоммуникационных, измерительных приборов, медицинской аппаратуры, для профессиональной аудиоаппаратуры (HI-END, HI-FI) и т.п.

2. Преобразователи с выходным напряжением упрощённого вида, заменяющего синусоиду (модифицированный синус). Имеют на выходе переменное прямоугольное напряжение амплитудой 310В, среднеквадратичным (действующим) значением 220В и частотой 50Гц. Хотя в некоторых, особенно в дешевых преобразователях, выходное напряжение может сильно отличаться от эквивалентного синусу.

Подавляющее большинство приборов предназначенных для работы от сети 220В 50Гц. допускает использование переменного напряжения упрощённой формы сигнала без каких-либо последствий. Для приборов же имеющих в своем составе импульсные блоки питания (современные телевизоры, компьютеры, зарядные устройства и т.д.) такое напряжение является предпочтительным.

Основная задача при выборе автомобильного инвертора — это подбор устройства необходимой мощности. Ведь если купить инвертор с мощностью равной или ниже мощности того устройства, которое Вы планируете питать, то его мощности может не хватить. Главное правило при выборе инвертора — всегда нужно приобретать автомобильный инвертор с мощностью, превышающей мощность того устройства, которое Вы собираетесь питать.

В настоящее время выпускаются автомобильные инверторы различной мощности — от 50 Вт и выше.

Маломощные устройства (до 150-200 Вт) хороши тем, что отличаются невысокой стоимостью и легко подключаются через разъем прикуривателя. При этом необходимо помнить, что разъем прикуривателя защищен в автомобиле плавким предохранителем (как правило 15А) и подключение через него мощного преобразователя приведет к перегоранию этого предохранителя, а заменить его, в современных машинах, бывает ох как не просто. Не говоря уже о том, что сам разъем прикуривателя не предназначен для больших мощностей.Такие инверторы подойдут только для подключения небольших бытовых приборов.

С помощью же более мощных инверторов можно питать самые разнообразные устройства — от стационарного компьютера и электроинструмента, до холодильника и СВЧ-печи. При этом подключать такое устройство необходимо отдельными, мощными, проводами с обеспечением хорошего электрического контакта. Так как потребляемый при их работе ток будет составлять десятки ампер.

Если же Вы собираетесь подключать к инвертору разные устройства, то его нужно выбирать, исходя из технических характеристик самого мощного из них. Для справки можно привести мощность некоторых бытовых приборов и устройств:

Таблица потребляемой мощности некоторых электроприборов.
Электроприборы	Мощность
Зарядные устройства
Зарядное устройство фонаря	8 Вт
Зарядное устройство сотового телефона	15 Вт
Зарядное устройство видеокамеры	25 Вт
Электроинструменты
Клеевой пистолет	20 Вт
Шуруповерт	50-80 Вт
Электролобзик	150-200 Вт
Электрорубанок	200-300 Вт
Электродрель	300-500 Вт
Электродрель с перфоратором	600-1000 Вт
Перфоратор	300-600 Вт
Шлифовальная машина	300-600 Вт
Полировочная машина	300-600 Вт
Болгарка	600-1200 Вт
Цепная электропила	1200-2000 Вт
Насосы/компрессоры
Воздушный компрессор	50-100 Вт
Краскопульт	500 Вт
Мойка (Karher и т.д.)	900 Вт
Водяной насос	200-300 Вт
Электровентилятор	30-100 Вт
Бытовая техника
Плеер (радиоприемник)	10-20Вт
Электробритва	10 Вт
Видеомагнитофон	40 Вт
CD-DVD Плеер	60 Вт
Цветной телевизор (экран 13дюймов)	70 Вт
Цветной телевизор (экран 27дюйма)	150 Вт
Видеодвойка (экран 20 дюймов)	150Вт
Портативный пылесос	500 Вт
Пылесос	1000-2500 Вт
Утюг	400-2000 Вт
СВЧ печь	1000-2500 Вт
Кухонный комбайн	300-500 Вт
Швейная машина	100-200 Вт
Стереоусилитель	200Вт
Оргтехника
Струйный принтер	50 Вт
Ноутбук	150 Вт
Телефакс	250 Вт
Персональный компьютер	400 Вт

В том случае, если Вы собираетесь подключать к автомобильному инвертору сразу несколько устройств одновременно, следует сложить их мощность и, соответственно, выбрать модель инвертора, подходящей мощности. В любом случае помните, что подключаемые к инвертору мощности не должны превышать мощность самого инвертора

Не стоит чересчур гнаться за мощностью автомобильного инвертора, если Вы планируете подключать к нему только небольшие бытовые приборы. Ведь мощные инверторы не слишком удобны в работе. Более того, все преобразователи потребляют часть энергии для собственных нужд (КПД инвертора, как правило не более 80%) и просто подключив 2х киловатный преобразователь (без нагрузки) вы будете «отдавать» на его нужды (холостой ход) около 40Вт (3А).

Еще одно необходимое требование которое нужно учитывать: суммарная потребляемая мощность (потребляемый ток) электроприборов не должна быть ощутимо больше емкости батареи и тока генератора автомобиля. Пользуясь инвертором важно понимать, что автомобильный генератор и тем более аккумулятор не являются электростанцией и их возможности ограничены. В противном случае можно оказаться с разряженным аккумулятором и неработающим двигателем где-нибудь в лесу под елочкой. А слишком большой ток потребления может вывести батарею из строя (некоторые виды батарей могут даже взорваться).

Учтите также, что время автономной работы от аккумулятора, при подключении потребителей большей мощности, уменьшается неравномерно. Такова особенность аккумуляторов – при больших нагрузках время работы будет ощутимо меньше расчетного.

Мощность преобразователя и рекомендуемые емкости АКБ

Мощность преобразователя кВт	0,3	0,5	1	1,5	2	2,5	3
Типовая максимальная мощность преобразователя (кратковременная допустимая нагрузка) кВт	0,4-0,6	0,7-1	1,5-2	2-3	3-4	3,7-5	4-5
Минимальная емкость АКБ (А/ч):	45	55	60	65	85	100	120

Ориентировочное время работы от аккумуляторов

АКБ/нагрузка	100 Вт	300 Вт	500 Вт	1 кВт	2 кВ	2.5 кВт
190 А/ч	22ч	6ч	4ч	1,5ч	0,5ч	20м
85 А/ч	10ч	3ч	1,5ч	0,5ч	10м	10м
55 А/ч	5ч	1,5ч	0,5ч	10м	2м	—

При выборе инвертора с подходящей Вам мощностью нужно еще и учитывать специфику работы тех устройств, которые Вы собираетесь к нему подключать.

Условно все приборы можно разделить на 2 группы:

1я группа: Электроприборы, стартовая мощность которых не превосходит (или не сильно превосходит) номинальную. К ним относятся, потребляющие постоянную мощность телевизоры, компьютеры, энергосберегающие лампы, нагреватели, а так же инструмент с двигателями коллекторного типа (дрели, отрезные машинки, рубанки и т.д.), которые потребляют номинальную мощность только в момент прикладывания нагрузки и включении. Для приборов этой группы достаточно выбирать преобразователь напряжения с максимально допустимой мощностью немного превышающую номинальную мощность прибора.

2я группа: Электроприборы, при включении и в начале работы которых кратковременная мощность потребления (так называемая «пиковая стартовая нагрузка») в несколько раз (до десяти!) превышает номинальную мощность. К этой группе относятся, например лампы накаливания, холодильники, насосы, компрессоры. К тому же реальная мощность некоторых приборов, например, насосов на основе двигателей асинхронного типа и оборудования на их основе (кондиционеров, холодильников), примерно в 1,5 раза больше номинальной, это связано с тем, что обычно указывается мощность без учета потерь и косинуса фи (полезная мощность). Для приборов этой группы необходимо выбирать преобразователь напряжения с максимально допустимой мощностью значительно превышающую номинальную мощность прибора.

Основные режимы работы инвертора.

Режим длительной работы. При данном режиме показатели мощности инвертора соответствуют его номинальной мощности.

Режим перегрузки. В таком режиме большинство инверторов на непродолжительное время (до 30 сек.) в состоянии отдавать мощность в 1,5 – 2 раза больше номинальной.

Пусковой режим. В этом режиме инвертор способен отдавать еще большую моментальную мощность, правда, в течение очень краткого времени (несколько миллисекунд) для запуска электродвигателей и емкостных нагрузок.

Установка и подключение преобразователя.

Преобразователь напряжения необходимо устанавливать в сухом незагрязненном месте вдали от источников горячего воздуха и других тепловых излучений.

Нельзя располагать предметы на преобразователе или вблизи его вентиляционного отверстия.

При подключении преобразователя к бортовой сети автомобиля необходимо строго соблюдать полярность. Неправильное подключение, как минимум, приведет к выгоранию плавкого предохранителя на входе инвертора. К сожалению, более современными средствами (в силу больших протекающих токов потребления) защитить входные цепи не возможно. А как максимум, может привести к повреждению и выгоранию бортовой сети автомобиля.

Не подключать преобразователь напряжения, рассчитанный на выходное напряжение 12В, к электропроводке автомобиля (грузовика, лодки), имеющей напряжение 24В и наоборот.

Нельзя соединять (запараллеливать) выходы двух или более преобразователей напряжения.

Запрещается соединять выходную розетку преобразователя с промышленной сетью 220В переменного тока.

Перед подключением преобразователя к аккумулятору убедитесь, что все устройства выключены.

Чтобы предотвратить порчу автоинвертора, желательно во время запуска и глушения двигателя авто отключать автоинвертор от бортовой сети.

orionspb.ru

виды, особенности и принцип работы

Преобразователи напряжения широко используются как в быту, так и на производстве. Для производства и промышленности чаще всего изготавливаются по индивидуальному заказу, ведь там нужен мощный преобразователь и не всегда с напряжением стандартной величины. Стандартные величины выходных и входных параметров применяются зачастую в бытовых условиях. То есть преобразователь напряжения — это электронное устройство, которое предназначено для изменения вида электроэнергии, её величины или же частоты.

По своей функциональности они делятся на:

Понижающие;
Повышающие;
Бестрансформаторные;
Инверторные;
Регулируемые с настройкой частоты и величины выходного переменного напряжения;
Регулируемые с настройкой величины постоянного выходного напряжения.

Некоторые из них могут выполняться в специальном герметичном исполнении, такие типы устройств используются для влажных помещений, или же, вообще, для установки под водой.

Итак, что же из себя представляет каждый вид.

Высоковольтный преобразователь напряжения

Такое электронное устройство, которое предназначено для получения переменного или постоянного высокого напряжения (до нескольких тысяч вольт). Например, такие устройства применяются для получения высоковольтной энергии на кинескопы телевизоров, а также для лабораторных исследований и проверки электрооборудования напряжением, повышенным в несколько раз. Кабеля или же силовые цепи масляных выключателей, рассчитанных на напряжение 6 кВ, испытывают напряжением 30 кВ и выше, правда, такая величина напряжения не обладает высокой мощностью, и при пробое сразу же отключается. Эти преобразователи довольно компактны ведь их приходится переносить персоналу от одной подстанции к другой, чаще всего вручную. Нужно заметить, что все лабораторные блоки питания и преобразователи обладаю почти эталонным, точным напряжением.

Более простые высоковольтные преобразователи применяются для запуска люминесцентных ламп. Сильно повысить импульс до нужного можно за счёт стартера и дросселя, которые могут иметь электронную или же электромеханическую основу.

Промышленные установки, выполняющие преобразование более низкого напряжения в высокое, имеют множество защит и выполняются на повышающих трансформаторах (ПТН). Вот одна из таких схем дающая на выходе от 8 до 16 тысяч Вольт, при этом для его работы необходимо всего около 50 В.

Из-за того, что в обмотках трансформаторов вырабатывается и протекает довольно высокое напряжение, то и к изоляции этих обмоток, а также к её качеству предъявляются высокие требования. Для того чтобы устранить возможность появления коронирующих разрядов, детали высоковольтного выпрямителя должны быть припаяны к плате аккуратно, без заусенцев и острых углов, после чего залиты с обеих сторон эпоксидной смолой или слоем парафина толщиной 2…3 мм, обеспечивающим изоляцию друг от друга. Иногда данные электронные системы и устройства называют повышающий преобразователь напряжения.

Следующая схема представляет собой линейный резонансный преобразователь напряжения, который работает в режиме повышения. Он основан на разделении функций повышения U и его чёткой стабилизации в абсолютно разных каскадах.

При этом некоторые инверторные блоки можно заставить работать с минимальными потерями на силовых ключах, а также на выпрямленном мосте, где появляется высоковольтное напряжение.