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

Что такое инвертор, он же преобразователь напряжения с 12 на 220 Вольт?

Простые схемы преобразователей, принципы работы, виды инверторов по
формам выходного напряжения.

Инвертор (в узком электротехническом понимании этого слова) – это устройство для преобразования постоянного тока в переменное с изменением величины действующего значения напряжения. В ещё более узком – преобразователь постоянного напряжения (12, 24 или 48 В) в переменное 220 В.
И наконец, в радикально узком понимании – штуковина, позволяющая запитать от автомобильного аккумулятора различные бытовые приборы, рассчитанные на сетевое питание, а короче – весьма полезный и удобный в хозяйстве прибамбас!

По форме выходного напряжения инверторы подразделяются на следующие виды:

  • Постоянное выпрямленное напряжение 220 В или переменное импульсное напряжение высокой частоты (десятки килогерц). Используются такие преобразователи крайне редко, т. к. непригодны для многих источников потребления, мало того, для некоторых могут представлять серьёзную опасность и угрозу полного кирдыка.
  • Меандр 50 Гц. Используются также редко, так как выходное напряжение содержит большое количество высокочастотных составляющих. Пригодны для питания телефонных зарядок, большинства импульсных источников питания, ламп накаливания, люминесцентных и светодиодных ламп. Малопригодны для приборов с силовыми трансформаторами на железе и электромоторами переменного тока.
  • Модифицированное синусоидальное напряжение 50Гц. От инверторов с модифицированной синусоидой работает практически всё, но менее эффективно, чем с чистой синусоидой. Некоторые приборы могут больше греться, сильнее гудеть и работать с пониженной мощностью. Нежелательны для работы с электродвигателями и компрессорами, а так же чувствительной радиоаппаратурой с 50-герцовыми трансформаторами.
  • Чистое синусоидальное напряжение. Пригодно без всяких ограничений для любых потребителей электроэнергии!
    Из сказанного выше вытекает, что предпочтительными и более универсальными являются инверторы с выходным напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Причём, для их реализации подходят готовые низкочастотные силовые трансформаторы необходимой номинальной мощности, включённые «задом на перёд». То есть – его вторичная низковольтная обмотка служит первичной, а высоковольтная первичная – вторичной. Именно такие схемы мы и рассмотрим в рамках данной статьи.

    Схема, изображённая на Рис.1, а также комментарии к ней заимствованы из книги М. А. Шустова “Практическая схемотехника”, раздел – “Преобразователи напряжения”.

    Рис.1 Схема простого преобразователя напряжения 220 В, 50 Гц

    “Максимальная выходная мощность преобразователя – 100 Вт, КПД – до 50%.
    Задающий генератор выполнен по схеме традиционного симметричного мультивибратора, выполненного на транзисторах ѴТ1 и ѴТ2 (КТ815). Выходные каскады преобразователя собраны на составных транзисторах ѴТ3 и ѴТ4 (КТ825). Эти транзисторы устанавливают без изолирующих прокладок на общий радиатор.
    Устройство потребляет от аккумулятора ток до 20 А. В качестве силового использован готовый сетевой трансформатор на 100 Вт (сечение центральной части железного сердечника — около 10 см2). У него должны быть две вторичные обмотки, рассчитанные на 8В/10А каждая. Для того, чтобы частота работы задающего генератора была равна 50 Гц, подбирают номиналы резисторов R1 и R2″.
    Так как мультивибратор генерирует меандр с заваленными фронтами, а мощные эмиттерные повторители повторяют эту форму, то и в нагрузке будет протекать переменный ток, напоминающий по форме синусоиду и дополнительных мер по сглаживанию не требуется.

    Значительно повысить КПД инвертора можно, если применить в качестве силовых каскадов не повторители напряжения, а транзисторы, работающие в ключевом режиме.
    Такая модификация преобразователя приведена на Рис.2.

    Рис.2 Схема простого преобразователя напряжения с повышенным КПД

    Принцип работы преобразователя такой же, как и у предыдущего устройства. Задающий генератор (Т1, Т2) формирует два пара-фазных напряжения с частотой 50 Гц. Напряжения с выходов задающего генератора подаются на два однотипных ключевых каскада (Т3, Т4), которые коммутируют напряжение на первичной обмотке трансформатора. Поскольку мультивибратор генерирует меандр с заваленными фронтами, ключевые транзисторы срабатывают с некоторой задержкой, обуславливая формирование на выходе инвертора подобие модифицированного синусоидального напряжения.
    С указанными на схеме элементами выходная мощность преобразователя составляет около 200 Вт. Дальнейшего повышения КПД и увеличения мощности инвертора можно добиться простой заменой биполярных ключевых элементов на мощные MOSFET транзисторы, как это показано на Рис.2.

    Многочисленные и довольно популярные схемы инверторов, построенные на специализированных микросхемах для импульсных источников питания (типа TL494, TL594 и др.) обладают следующими преимуществами: высоким КПД и не менее высокой стабильность частоты, мало зависящей от напряжения питания и внешних условий.
    Приведём для примера подобную схему импульсного преобразователя напряжения +12V в

    220V мощностью 100W, опубликованную в журнале «Радиоконструктор» – 07 – 17.

    Рис.3 Принципиальная схема импульсного преобразователя напряжения +12V в

    Читайте также:
    Поплавковые датчики уровня воды: виды и применение в различных условиях

    “Эквивалентная частота генерации составляет 50 Гц и задаётся величиной сопротивления резистора R5 и ёмкостью конденсатора С5. Резистором R4 регулируется скважность выходных импульсов. Им можно регулировать выходное напряжение.
    На выходах микросхемы (выводы 9 и 10) выделяются противофазные импульсы, немного задержанные относительно друг друга, чтобы не вызывать сквозного тока в схеме выходного каскада в моменты переключения. Импульсы поступают на мощные ключевые полевые транзисторы VT1 и VT2. Диоды VD2 и VD3 защищают эти транзисторы от выбросов отрицательной ЭДС на первичной обмотке импульсного трансформатора Т1.

    Трансформатор Т1 – готовый низкочастотный силовой трансформатор номинальной мощностью 100W с одной первичной обмоткой на 220V и вторичной обмоткой на 18V с отводом от середины. Можно попробовать и трансформатор с вторичной обмоткой на 12V с отводом от середины или на 24V с отводом от середины. Но во втором случае, боюсь, что выходное напряжение окажется несколько ниже 220V.
    Трансформатор включён «задом на перёд», то есть, его вторичная низковольтная обмотка теперь служит первичной, а высоковольтная первичная – вторичной.
    Подключив нагрузку и мультиметр, резистором R4 выставить напряжение на нагрузке 220V”.

    Многие схемы, построенные на TL494, TL594 и т. д., при всех своих достоинствах, часто обладают одним, но существенным недостатком. Если не позаботиться о корректной установке “мёртвого времени” ИМС (в приведённой схеме – резистором R4), то напряжения на выходе преобразователей будет иметь форму, близкую к форме меандра со всеми вытекающими отсюда последствиями. Причём, никакие дополнительные дроссели, а также конденсаторы во вторичной обмотке трансформатора – к существенному результату не приведут!

    А вот уважаемый товарищ А.П. Семьян в своей книжке «500 схем для радиолюбителей» порадовал нас оригинальным схемотехническим решением с формированием модифицированного синуса посредством цифровой микросхемы 561ИЕ8 (Рис.4).

    Рис.4 Схема простого импульсного преобразователя напряжения на микросхеме 561ИЕ8

    На элементах DD1.1, DD1.2 собран задающий генератор с частотой 500 Гц. Делитель на DD2 формирует две импульсные последовательности частотой 50 Гц со сдвинутыми на 180° фазами для управления силовыми ключами VT1 и VT2 двухтактного преобразователя.
    Чтобы избежать сквозных токов переключения между выключением одного ключа и включением другого существует «мёртвая зона», равная 10% длительности периода. При подаче высокого уровня (логической «1») на вход «Блокировка» оба выходных ключа запираются.
    Выходная мощность преобразователя ограничена мощностью силового трансформатора Т1 и максимальным допустимым током выходных транзисторов.
    Коэффициент трансформации силового трансформатора Кт = 20.

    В качестве выходных транзисторов подойдут IRFZ034 (15А), IRFZ044 и RG723A (30A), IRFZ046 (50A), IRFP064 (100А). Для надёжности устройства рекомендуется иметь двойной запас по току и тройной – по напряжению. Силовые цепи должны быть по возможности короче и выполнены проводами соответствующего сечения.

    Создание преобразователей с чистым 50-герцовым синусом обычно сопряжено с использованием микроконтроллерных прибамбасов, что делает рассмотрение этого вопроса (для нас доблестных электронщиков) не таким уж и простым и в рамках данной статьи – нецелесообразным.

    Преобразователи напряжения с 12 на 220 вольт

    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.

    Читайте также:
    Пистолеты для герметика

    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.

    Лучший автомобильный инвертор 12 в 220 Вольт

    В прошлом автомобилисты, периодически выезжающие на природу и отдых, были лишены возможности смотреть телевизор, пользоваться электробритвой. Сегодня автомобильный инвертор 12 в 220V позволяет подключать различную бытовую технику в машине.

    Что из себя представляет автомобильный инвертор 12 в 220

    Автомобильный инвертор — это преобразователь или выпрямитель аккумуляторного тока. Он меняет напряжение с 12 на 220 Вольт — чем не палочка-выручалочка. Благодаря техническому прогрессу, такие приборы стали намного компактнее.

    Для чего нужен и где используется

    Занимая немного места в машине, инверторы дают неоценимую пользу. Они легко интегрируются с различными штекерами, даже с прикуривателем. С их помощью можно проводить электричество в палатку, питать ноутбук, смартфон, планшет.

    С другой стороны, продолжительность работы таких устройств имеет ограничение. Инверторы целиком зависят от аккумулятора, ёмкость которого не бесконечна. К тому же изменённую форму тока принимают не все бытовые приборы. Поэтому в поездках приходится довольствоваться электроприборами с низким потреблением тока. Преобразователи, способные выдавать до несколько киловатт, берут с собой в туристические поездки редко, чаще используют маломощные приборы, способные экономить энергию.

    Устройство и принцип работы

    Функционируют преобразователи на полупроводниках. Материал корпуса устройства в основном со сплавом алюминия, имеет повышенную теплопроводность, что обеспечивает отвод тепла и защиту от перегрева. В более дорогих выпрямителях дополнительно встраиваются вентиляторы, принудительно охлаждающие прибор. По сути, инвертор — это импульсный преобразователь 12/220, поэтому он априори защищён от коротких замыканий, перегрузок и нестабильности входного напряжения.

    Ещё больше усовершенствовались автомобильные инверторы благодаря ШИМ-контролерам. Увеличился КПД, появилась возможность повышать мощность, а форма тока стала подобна чистому синусу. Правда, это только в дорогих преобразователях премиального сегмента.

    Наибольший интерес представляют модели с 50 Гц. Хотя данная частота и отличается меньшей стабильностью по сравнению со стандартной городской электросетью, инверторы с таким импедансом широко применяются автолюбителями.

    В автомобильных инверторах предусмотрено 3 режима работы:

    Читайте также:
    Описание и инструкция применения бетоноконтакта

    • номинальная мощность обеспечивается в самой длительной фазе работы устройства;
    • нестандартная, высокая мощность в фазе перегрузок;
    • повышенная моментальная мощность, когда необходимо запустить электрический мотор или применить различные ёмкостные нагрузки.

    Критерии выбора

    На рынке сегодня можно найти различные виды автомобильных инверторов. В первую очередь приборы делятся по типу генерируемого тока. Большая часть изделий, как и говорилось выше, бюджетного сегмента, рассчитана на широкие массы покупателей. Такие инверторы неспособны давать чистую синусоиду, поэтому получается не очень стабильное напряжение — различают трапециевидную, прямоугольную и другие формы. Несинусоидальные преобразователи вполне подходят для подпитки распространённых бытовых приборов: бритва, телевизор, фен. А вот для ноутбуков, смартфонов и некоторых электрических инструментов нужно подбирать уже синусоидальные выпрямители. Эти стоят на порядок дороже, отличаются большей сложностью в производстве.

    Выпрямители представляют собой обширную группу приборов, применяемых в разнообразных обстоятельствах.

    В зависимости от этого они классифицируются:

    • по номинальной мощности — эту величину определяют встроенные транзисторы;
    • по напряжению — все автоинверторы требуют подачи 12 Вольт;
    • по синусоидальному току — подробно описано выше.

    Кроме того, устройства преобразования тока могут различаться по количеству разово подключаемых потребителей, другими всевозможными опциями. Главная задача автомобилиста — выбрать прибор с правильным амперажем. Если купить инвертор 12/220 с мощностью меньше, чем у используемой техники, выпрямитель просто сгорит. Нерационально также приобретать устройства с большей, чем нужно мощностью, так как это лишние затраты денег и короткий период эксплуатации.

    Маломощные инверторы хороши тем, что стоят недорого, легко интегрируются с разъёмом прикуривателя, но способны обеспечить только небольшие бытовые приборы. Дорогие устройства премиального сегмента дают возможность подпитывать самую разнообразную технику, начиная с компьютера и заканчивая холодильником.

    Чтобы облегчить выбор преобразователей, ниже приводим список популярных бытовых приборов и инструментов с указанием потребляемой ими мощности:

    • аудиоплеер — 5-6 Ватт;
    • игровая консоль, приставка — 7 Ватт;
    • электробритва — 8-9 Ватт;
    • зарядка для телефона — 10 Ватт;
    • ноутбук — 90-100 Ватт;
    • ТВ — 200 Ватт;
    • электродрель — до 1000 Ватт;
    • фен — 1500-2000 Ватт;
    • холодильник и СВЧ-печь — 2000-2500 Ватт.

    Автопреобразователь in-600w

    Если к инвертору будет подключаться несколько приборов одновременно, нужно сложить все их мощности.

    Примечательно, что электрические инструменты, такие как дрель или болгарка, требуют большого пускового тока. В режиме холостого хода они потребляют мало, но в моменты пуска или нагрузки мощность резко возрастает, превышая значения номинального тока. Поэтому для них рекомендуется подбирать инверторы с запасом по мощности. Такие же моменты присущи ноутбукам и компьютерам, оснащённым импульсными блоками питания.

    Таким образом, все силовые выпрямители можно условно разделить на следующие:

    • до 100 Ватт — легко интегрируются с прикуривателем, справляются с незначительными нагрузками;
    • выше 1000 Ватт — широкий диапазон использования, подпитка от АКБ, наличие вспомогательных проводов, вентилятора;
    • до 2000 Ватт — редкие, нужны исключительно для подключения мощной бытовой техники.

    ТОП 3 — лучшие модели преобразователей и их технические характеристики

    Рейтинг составлен на основании популярности и представляет собой подборку лучших, по мнению экспертов, автомобильных инверторов 2020 года.

    AVS IN-2000W

    Автомобильный инвертор 12 в 220 высокой мощности до 2 киловатт. Выпускается в алюминиевом корпусе, чтобы содействовать отводу тепла. Есть встроенный кулер охлаждения. На корпусе имеются удобные монтажные отверстия, крепится через них на стенку грузовика или микроавтобуса. Способен выдавать ток силой до 10 Ампер.

    Преимущества AVS IN:

    • разъём USB, что позволяет интегрировать зарядку для сотового или навигатора без дополнительного адаптера;
    • мощная встроенная защита от замыкания;
    • длительная и надёжная работа — до 5 лет непрерывной эксплуатации;
    • удобная клавиша включения.
    • дороговизна — 7 тысяч рублей и более;
    • чересчур короткие провода для подключения через клеммы АКБ;
    • невозможность интеграции с прикуривателем;
    • большой вес — более 2 килограммов;
    • всего 1 розетка для подключения, поэтому нужен отдельный тройник для питания нескольких устройств.

    ROBITON R200

    Инвертор на 150 Ватт, предназначенный для преобразования постоянного тока в переменный. Есть возможность подключения ноутбука, зарядников, различных электрических инструментов. Имеется удобный разъём USB, обеспечивающий дополнительные возможности. Выполнен с использованием передовых технологий, имеет систему многоуровневой защиты:

    • короткое замыкание;
    • перегрев;
    • перегрузка;
    • переполюсовка;
    • недостаточное входное напряжение.
    Читайте также:
    Раскладная полка для хранения автомобильных покрышек

    Преобразователь 12 в 220 имеет силовую розетку типа F — контакты заземлены. Во время перегревов автоматически отключается. Наличие встроенного вентилятора.

    WESTER MSW250 12-​220В+​USB

    По соотношению выходной мощности и удобства эксплуатации инвертор от производителя Wester называют лучшим среди аналогов. Он выдаёт стабильное напряжение в 250 Ватт, пиковая нагрузка способна доходить до 500 Ватт. Легко интегрируется с прикуривателем — не нужно останавливаться в пути, чтобы подключить адаптер к клеммам АКБ.

    Корпус — чёрный, металлический. Есть возможность крепления на внутренней части автомобиля. Для подключения с автомобильным штекером предусмотрен провод со специальным наконечником. Вдевая его в прикуриватель, можно лишний раз не утяжелять гнездо на щитке приборов.

    Вот какие плюсы данного преобразователя отмечены экспертами:

    • наличие светодиодной индикации, позволяющей наблюдать за работой устройства, перегревом, спящим режимом;
    • относительно низкая стоимость — от 1700 рублей;
    • наличие отдельного USB-разъёма, интегрируемого с фотоаппаратом и телефонами;
    • качественная, плотная евророзетка, в которой вилки от различной бытовой техники не выпадают даже от сильных вибраций на бездорожье;
    • возможность подключения к прикуривателю, что исключает случайную переполюсовку и защищает выпрямитель от перегорания;
    • система автоматического распознавания низкого и чересчур высокого напряжения, самоотключение;
    • наличие отдельного предохранителя;
    • защита от короткого замыкания;
    • небольшой вес.
    • не интегрируется с ноутбуками 2 А;
    • кулер громко шумит во время охлаждения.

    Инструкция по установке устройства в машину

    Опытные автомобилисты советуют не использовать штатные провода, если преобразователь напряжения с 12 на 220 будет соединяться с аккумулятором. К тому же они часто не достают, бывают короткими. Лучше провести отдельные шнуры со стороны водителя напрямую от АКБ, проведя их в отверстие под монтажным блоком. Кабели не должны быть толстыми, иначе не пройдут.

    Толстый медный кабель, рассматриваемый как более надёжный вариант, проводится уже по правому борту автомобиля. Такой провод даст возможность подключать мощные инверторы силой до 10 Ампер. Например, на автомобиле Ваз 2111 кабель можно вдеть в отверстие для шланга омывания стёкол, правда, придётся демонтировать жабо. На других моделях авто также надо поискать удобные варианты.

    С аккумулятора должно идти 2 провода — плюс и масса. Не рекомендуется брать минус от кузова, так как он считается ненадёжным проводником. Силовые кабели должны иметь наконечники и быть обжаты. Розетки вывести в салон между передним и задним сиденьем. Вполне подойдёт обычный удлинитель с несколькими гнёздами, который легко закрепляется на спинке кресла саморезами.

    Инвертор под сиденьем — неплохой вариант, но его можно ставить практически в любое место, куда не проникает влага. Крепится он с помощью двух мягких металлических полосок или фанеры, прикручиваясь саморезами. Если позволят габариты, можно установить его и в бардачок. Некоторые ставят в багажник.

    Нельзя забывать, что отдельные автомобильные адаптеры могут поглощать ток в выключенном состоянии. Поэтому рекомендуется ставить в машину отдельную аккумуляторную батарею специально для преобразователя.

    Как сделать преобразователь 12/220 своими руками

    Обычный импульсный преобразователь имеет очень простую схему. Большинство требуемых деталей выпаивается из старого блока питания. Правда, получаемое на выходе напряжение в 220 Вольт будет далёким от синусоидального, и не соответствует частоте 50 Гц. Это означает, что напрямую подключать электронику или инструменты будет невозможно. Но есть решение: установка на выходе выпрямителя со сглаживающими конденсаторами.

    Главная часть схемы на фото — ШИМ-контроллер TL494. Частоту задают конденсатор C2 и резистор R1. Их номиналы могут отличаться от представленных.

    Данный самодельный инвертор способен выдавать более 300 Ватт мощности, при грамотно проведённом монтаже. Готовый магазинный инвертор, собранный по аналогичной схеме, стоил бы порядка 3-4 тысяч рублей.

    Другая схема является старой, собирается на отечественных элементах, но выдаёт напряжение в 220 Вольт с частотой 50 Гц. Генератор здесь представляет собой сдвоенный D-триггер, являющийся аналогом зарубежной микросхемы CD4013. В случае необходимости можно произвести замену без изменений в схеме. Недостатков у этой схемы немало: быстрый перегрев, обязательное использование мощного стального сердечника, несинусоидальный выход, шум в работе.

    Есть возможность обойтись и без адаптера, если нужно пользоваться дрелью или другими инструментами. Вместо него устанавливается бензиновый генератор — подпитывается от двигателя. Этот прибор может даже зарядить севший аккумулятор — удобная штука!

    Стоимость

    Приводим таблицу с примерными ценами на популярные автомобильные инверторы.

    Пока не придумана автомобильная розетка на 220 вольт, инвертор остаётся единственным прибором, позволяющим использовать в дороге любимые домашние электроприборы.

    Таблица: характеристики AVS IN-2000W

    Читайте также:
    Окна в доме из клееного бруса
    Тип, модель Модифицированный синус, IN-2000W
    Артикул A78003S
    Входное напряжение 12 Вольт
    Выходное напряжение 220 Вольт +-10%.
    Частота выходного напряжения 50 Гц +-3 Гц
    Номинальная мощность 2000 Вт
    Допустимая пиковая мощность 4000 Вт
    Максимальная выходная эффективность 92%
    Размеры, см 35х20х7
    Рабочая температура 0-35°С
    Длина провода питания 60 см
    Подключаемые устройства электроприборы с выходным напряжением 5 В (1000 мАч), подключаемые через USB
    Порог отключения при низком входном напряжении 10,2-10,8 В
    Порог отключения при высоком входном напряжении 15-16 В
    USB-разъём имеется
    Защита от короткого замыкания и перегрева, перегрузки, низкого питающего напряжения имеется
    Материал корпуса алюминий, пластик
    Вес в упаковке, г 2165
    Комплектация Преобразователь с проводами
    Гарантия 1 год
    Производитель AVS, Китай

    Таблица: характеристики ROBITON R200

    Таблица: характеристики WESTER MSW250 12-​220В+​USB

    Тип, модель модифицированная синусоида, WESTER MSW250 12-220В+USB
    Входное напряжение (постоянный ток) 12В (11-15В)
    Выходное напряжение (переменный ток) 220В
    Частота выходного напряжения 50 Гц ± 5%
    Напряжение USB-порта (постоянный ток)
    Номинальная мощность 250 Вт
    Пиковая мощность 500 Вт
    КПД преобразователя более 85%
    Вес нетто 0,7 кг
    Подключение в прикуриватель
    Форма выходного сигнала аппроксимированная синусоида
    Количество розеток 1
    Защита от короткого замыкания, перегрева, перегрузки

    Таблица: стоимость популярных на российском рынке преобразователей 12 в 220

    Как работает преобразователь напряжения? Виды, мощность, схемы

    В этой статье рассматриваются электросхемы преобразователей напряжения, назначение и принцип работы оборудования. Также здесь объясняется, какие бывают устройства, даются рекомендации по их выбору, указываются ключевые характеристики.

    Содержание

    • Принцип работы преобразователей напряжения
    • Преобразователи постоянного напряжения в постоянное
    • Преобразователи переменного напряжения в постоянное (выпрямители)
    • Преобразователи постоянного напряжения в переменное
    • Критерии выбора и расчет инвертора напряжения
    • Заключение

    Принцип работы преобразователей напряжения

    Преобразователи представляют собой устройства, предназначенные для преобразования входного напряжения. Они могут повышать или понижать его, преобразовывать постоянный электроток в переменный и наоборот. Соответственно, принцип функционирования оборудования зависит от его типа. Существуют следующие основные разновидности устройств.

    Преобразователи постоянного напряжения в постоянное

    Они также называются DC/DC‑конвертеры. Применяются в вычислительной аппаратуре, средствах связи, схемах управления и автоматики. Обеспечивают снижение или повышение напряжения от источника электропитания (например, аккумуляторов или гальванических элементов) до нужного для питания нагрузки значения. Некоторые модели также могут инвертировать сигнал для получения напряжения с обратной полярностью. Электросхема конвертеров обычно включает такие элементы, как входной фильтр, конденсатор, катушки индуктивности, ключевого транзистора или тиристора, диода. Управление ключом осуществляется с помощью ШИМ. Ниже представлена функциональная схема повышающего преобразователя.

    В категорию DC/DC‑конвертеров входят высоковольтные преобразователи. Они используются для нагрузок с малыми потребляемыми токами, которые не требуют значительной мощности источника электропитания. К ним относятся, например, счетчики радиационных излучений, ионизаторы воздуха, аноды электроннолучевых трубок в осциллографах.

    Большинство современных ДС/ДС‑преобразователей имеет гальваническую развязку. В таких устройствах входные и выходные электроцепи разделены изоляционным барьером. Это решение позволяет защитить людей и подключаемую нагрузку от аварийного повышения напряжения на входе, а также улучшает помехозащищенность конвертера.

    Преобразователи переменного напряжения в постоянное (выпрямители)

    AC/DC‑преобразователи применяются для преобразования переменного напряжения (например, стандартного напряжения бытовых или промышленных электросетей 220/380 В) в стабилизированное постоянное напряжение. Устройства широко применяются в промышленной автоматизации, изготовлении источников питания, телекоммуникациях, на транспорте, в гальванике, энергосиловых установках, сварочных аппаратах. В зависимости от используемых силовых ключей, выпрямители бывают:

    1. Тиристорными. Они состоят, как правило, из таких основных компонентов:

    • трансформатор. Необходим для понижения/повышения напряжения, а также гальванической развязки выпрямителя от электросети;
    • тиристорный мост (вентильная группа). Предназначен для преобразования переменного электротока в постоянный и регулирования (стабилизации) параметров выпрямленного тока, вне зависимости от колебаний напряжения на входе;
    • блок управления вентильной группой;
    • емкостной, индуктивный или комбинированный фильтр (LC-фильтр). Предназначен для сглаживания пульсаций выходных параметров.

    2. Транзисторными. В состав таких выпрямителей входят следующие элементы:

    • входной LC-фильтр. Необходим для защиты питающей сети от помех, создаваемых выпрямителем;
    • диодный мост;
    • ВЧ-преобразователь. Предназначен для преобразования постоянного тока в высокочастотный импульсный и регулирования (стабилизации) параметров выпрямленного тока, вне зависимости от колебаний входного напряжения;
    • ВЧ-трансформатор. Предназначен для понижения/повышения напряжения импульсного тока;
    • диодный или транзисторный выпрямительный мост. Предназначен для преобразования высокочастотного импульсного тока в постоянный;
    • блок управления;
    • выходной LC-фильтр.

    Преобразователи постоянного напряжения в переменное

    Эти устройства называют DC/AC‑инверторами. Они могут применяться как отдельная аппаратура или входить в состав источников бесперебойного питания и систем преобразования электроэнергии. Формирование переменного напряжения осуществляется с помощью транзисторов и ШИМ. Периодическое высокочастотное открывание/закрывание транзисторов в электросхеме обеспечивает изменение направление движения тока и получение синусоиды.

    Читайте также:
    СНиП: отопление жилых помещений и зданий, вентиляция 41-01-2003

    Важно не только то, как работает инвертор напряжения, но и какую топологию формирования синусоидального сигнала он использует. Есть два основных варианта:

    Топология «полумост» со сквозной нейтралью. Она отличается минимальным количеством силовых транзисторов и достаточно простой схемой. К недостаткам относится необходимость применения двухполярного источника электропитания, удвоенное число высоковольтных конденсаторов. Этот вариант используют обычно для не очень мощных нагрузок (0,5-1 кВт).

    Мостовая топология. Наиболее распространенная схема в силовых преобразователях. Характеризуется повышенной надежностью, не требует большой входной емкости, обеспечивает минимальные пульсации на транзисторах. К недостаткам относится повышенная сложность драйверов и увеличенное число транзисторов.

    Критерии выбора и расчет инвертора напряжения

    Важнейшие характеристики инвертора:

    • частота преобразователя напряжения и форма напряжения. Желательно приобрести аппарат, который выдает чистый синусоидальный сигнал. К такому преобразователю можно подключать даже высокочувствительное оборудование;
    • номинальная мощность. Она должна быть выше, чем суммарная нагрузка всех подключенных потребителей;
    • максимальная пиковая мощность. Это значение определяет, какую наибольшую нагрузку выдержит устройство при подключении техники с малым значением коэффициента cos ф. К такому оборудованию относятся электродвигатели, насосы, компрессоры;
    • значение входного/выходного напряжения и силы электротока.

    Чтобы выполнить расчет необходимой мощности DC/AC преобразователя, необходимо:

    1. Сложить мощность, потребляемую подключаемым оборудованием. Ее берут из паспортных данных на технику. Например, холодильник — 200 Вт, стиральная машина — 1500 Вт, пылесос — 1000 Вт. Итого в сумме: 200 + 1500 + 1000 = 2700 Вт.
    2. Учесть пиковую нагрузку. Для этого полученную сумму умножаем на коэффициент 1,3 (для рассматриваемого примера: 2700*1,3 = 3510 Вт).
    3. Учесть коэффициент cos ф для получения результата в вольт-амперах. Его значение для разного оборудования варьируется в пределах 0,60. 0,99. Для расчета лучше принять минимальную величину. 3510/0,6 = 5850 ВА ≈ 6 кВА. Именно на это значение следует ориентироваться при выборе инвертора.

    Заключение

    В статье были рассмотрены основные разновидности преобразователей напряжения, особенности их работы и сферы применения. Также были приведены типовые электросхемы преобразователей напряжения и описаны критерии выбора DC/AC инверторов.

    Особенности преобразователя напряжения с 12В в 220 В

    Речь пойдёт о преобразователях постоянного напряжения 12 Вольт, в переменное 220 Вольт. Так как именно этот вопрос более актуален. Повышение переменного напряжения меньшей величины, в переменное большей, не является сложным, так как это можно сделать с помощью любого повышающего трансформатора. Для этого также можно использовать и обычный понижающий трансформатор с 220 на 12 Вольт, только вот включить его в обратную сторону. То есть на вторичную обмотку подать 12 В, тогда на первичной генерируется 220 В. Другое дело состоит в увеличении постоянного тока, а тем более с преобразованием его в переменный.

    Применение

    Где же может использоваться такой преобразователь? Вот самые распространенные сферы его применения:

    1. Если существует необходимость запитать какие-либо бытовые приборы от аккумуляторной батареи автомобиля. Использование этого устройства может пригодиться в дороге, например, если нет переходника для мобильной подзарядки, или же существует необходимость подключения в автомобиле любого домашнего электроприбора;
    2. Если есть отопительный котёл на квартиру или дом, то его насосы тоже рассчитаны на переменное напряжение 220 Вольт. Для котлов напряжения аккумуляторной батареи, естественно, не подойдёт. Бывают такие случаи когда происходят аварийные отключения в сетях электроснабжения, и нужно чтобы не заморозить систему отопления, выполнять циркуляцию горячей воды по отопительной системе. Для этого можно воспользоваться автомобильным аккумулятором подключив к нему электронный блок, инвертирующий постоянное напряжение в переменное, ещё и повышающий его до стандартных 220 Вольт. Это даст возможность на какой-то период времени восстановить циркуляцию горячей воды в системе.

    Это основные примеры использования данного преобразователя, так как в жизни их может быть ещё несколько в зависимости от местных бытовых условий.

    Простой преобразователь напряжения

    Простейший преобразователь можно собрать тремя способами:

    1. Покупка и сборка уже готовых электронных блоков, и соединение их в одну сеть. Китайские интернет-магазины пестрят различными устройствами и блоками данного типа.
    2. Бесперебойные блоки питания имеют в своём вооружении элементы этого инвертора, то для изготовления данного устройства придется переделать исправный бесперебойник.
    3. Изготовление плат и применение радиолюбительских схем.

    Принцип работы

    Принцип действия всех современных преобразователей напряжения основывается на работе высокочастотного ШИМ (широтоно — импульсной модуляции) контролера, который и задаёт весь режим преобразования. Силовая часть выполнена на достаточно мощных транзисторах, в качестве теплоотвода которых, используются алюминиевые радиаторы или же сам корпус устройства. На входе чаще всего устанавливается предохранитель, защищающий от коротких замыканий в цепи автомобильного аккумулятора. Ведь от этого он будет испорчен. Внутри его нет никаких токоограничивающих устройств. Для того чтобы избежать перегрева устанавливается один или даже несколько вентиляторов. Некоторые бюджетные преобразователи напряжения могут работать в нормальном режиме при постоянно включенной принудительной вентиляции. Главное, чтобы на выходе устройства было стабильное переменное напряжение чистой синусоидальной формы. Иногда некоторые некачественные приборы выдают модифицированную синусоиду, от которой не каждый бытовой прибор будет работать в нормальном режиме, а может и попросту выйти из строя.

    Читайте также:
    О компостере своими руками: как сделать для дачи, варианты изготовления, чертежи

    Как выбрать преобразователь напряжения 12 220 вольт

    Для того чтобы правильно подобрать инвертор постоянного напряжения 12В в переменное 220В необходимо:

    • Чётко понимать какое устройство от него будет питаться в будущем. То есть тип нагрузки;
    • Узнать суммарную мощность всех подключаемых электроприборов. Лучше выбирать с запасом по мощности, чтобы избежать частых перегревов;
    • Продолжительность работы будет зависеть от ёмкости источника постоянного тока, то есть аккумуляторной батареи;
    • Если покупать уже готовый прибор, то желательно выполнять это на официальных ресурсах с хорошей репутацией, и гарантийными условиями.

    Рейтинг преобразователей напряжения 12в 220в

    Согласно исследованиям и отзывам людей, которые уже испробовали данной аппарат можно отметить некоторые из них:

    1. «Порто Е 150» многие из покупателей уже оценили качество этого преобразователя. Главным преимуществом его является ценовая категория, которая значительно ниже других марок. Правда, небольшая мощность его не даст подключить к нему мощных потребителей. Хочется отметить также компактные размеры модели, и качественный штекер, позволяющий подключить его прямо от прикуривателя автомобиля. Однако в комплекте прилагаются и специальные зажимы к аккумулятору.
    2. «Тесла ПН 2200» Хорошая производительность этой модели основывается на качественной двух вентиляторной системе охлаждения. Имеет защиту от перегрузок в выходной цепи. В комплект входят различные разъёмы для подключения внешних потребителей электроэнергии. Корпус изготовлен из качественного алюминия, который служит дополнительным отводящим тепло материалом.

    Ремонт преобразователя напряжения 12 220

    Ремонт 12 вольтовых аппаратов чаще всего сводится к замене силовых выходных транзисторов. Так как они являются самыми уязвимыми элементами этого устройства. Если конструктивно он выполнен с блоков, то стоит попробовать заменить весь блок, перед этим, конечно, проверив предохранители на входе и выходе, если такие имеются. Остальной мелкий ремонт нецелесообразен. Если ремонтируется простейшие инверторы, то в них применяются чаще всего простые радиодетали которые проверяются с помощью омметра.

    В итоге хотелось бы снова напомнить о безопасности работы с электрооборудованием, так как 12 Вольт считается безопасным напряжением, а вот выходное может существенно навредить здоровью даже физически крепкого человека. Поэтому перед выполнением подключения рекомендуется сразу подключить потребителя, а уж потом подавать входное напряжение 12 Вольт. Если, конечно, аппарат не оборудован стандартными диэлектрическими розетками.

    Видео обзор преобразователя

    Преобразователь напряжения 12-220 (Инвертор). Виды и параметры

    Еще совсем недавно никто даже не представлял, что в машине можно иметь бытовую электрическую сеть. Но с возникновением современных электронных устройств на основе ШИМ контроллеров такой элемент комфорта в автомобиле стал возможным. Для этого разработан преобразователь напряжения 12-220 В. Его эффективность может достигать 95%. Это дает возможность эффективно применять энергию автомобильной аккумуляторной батареи.

    Китайские интернет-магазины изобилуют различными моделями таких автомобильных инверторов. Но обычно китайские устройства не обладают теми высокими параметрами, которые указаны на их упаковке или корпусе.

    Разновидности

    Автомобильный преобразователь напряжения 12-220 делятся на виды по нескольким факторам.

    По виду создаваемой синусоиды:
    • С нормальной (постоянной) синусоидой. Они работают без отклонений, все эксплуатационные параметры соблюдаются с высокой точностью и могут применяться для подключения любых электрических устройств, рассчитанных на напряжение 220 вольт.
    • С модифицированной синусоидой. В таких моделях имеются небольшие отклонения по величине напряжения. Это не оказывает большого влияния на функционирование обычных бытовых приборов, кроме медицинской и сложной измерительной техники.
    По мощности:
    • Инверторы до 100 ватт. Такие автомобильные инверторы работают от прикуривателя и не способны выдерживать большие нагрузки. Они подойдут для питания зарядных устройств бытовых приборов.
    • От 100 ватт до 1,5 киловатт. Такие модели широко используются для питания многих устройств, работающих от бытовой сети. Они подключаются от автомобильного аккумулятора, и имеют в комплекте вспомогательные аксессуары: кабели, шнуры, переходники и т.д.
    • Более 1,5 киловатт. Служат для обеспечения питания микроволновой печи, утюга и других бытовых устройств повышенной мощности.
    Читайте также:
    Размеры трубной резьбы, дюймовая резьба ГОСТ, показатели и особенности
    По конструктивным особенностям:
    • Компактные.
    • Стационарные.
    • Автомобильные.

    При выборе автомобильного преобразователя специалисты рекомендуют приобретать устройство с некоторым запасом мощности.

    При выезде на природу или загородную дачу, где нет электричества, часто возникает необходимость освещения в темное время. Наиболее простым методом является подключение светодиодных ламп или фонарей в преобразователь напряжения 12-220 В, хотя это не является экономным вариантом по потреблению энергии батареи, так как ее КПД уменьшается с повышением нагрузки.

    Стационарный преобразователь напряжения 12-220 В с чистым синусом подойдет для использования электроэнергии солнечных элементов или ветряных генераторов. Такие источники выдают низковольтное питание от 12 до 36 вольт, которые можно использовать для преобразователя.

    Компактные преобразователи неприхотливы к виду источника питания, и могут работать при величине напряжения от 12 до 50 вольт. В автомобильном исполнении они смотрятся как зарядные устройства, функционирующие от прикуривателя.

    Технические параметры

    Преобразователи с 12 на 220 вольт имеют на выходе стандартные параметры 220 В, 50 герц, что соответствует характеристикам домашней сети. Такие параметры совместимы с бытовыми электрическими устройствами.

    Кроме стандартных параметров, такие инверторы имеют и другие характеристики:
    • Номинальная мощность.
    • Вид выходной синусоиды.
    • Защита от перегрева и замыкания.
    • Напряжение питания.
    • Наибольший потребляемый на входе ток.
    • Потребление электроэнергии на холостом ходу.
    • Пассивное и активное охлаждение.
    • Коэффициент полезного действия.

    Все современные инверторы собраны на основе импульсных контроллеров, обеспечивающих высокий КПД. Этот параметр часто достигает 95%, остальная часть энергии рассеивается на нагревание корпуса устройства.

    Недорогие модели инверторов имеют на выходе модифицированную синусоиду прямоугольного вида. Дорогостоящие инверторы выдают чистую синусоиду, подобную той, которая имеется в бытовой электрической сети.

    Номинальная мощность

    Некоторые электрические приборы при подключении расходуют значительно больше энергии, чем указано в паспорте. Например, электродрель в момент запуска потребляет мощность, величина которой в два раза больше номинального значения. Это необходимо учитывать при выборе преобразователя напряжения.

    Реальная величина мощности недорогих китайских преобразователей может быть занижена в несколько раз. Производители указывают крупными символами на корпусе устройства пиковую кратковременную мощность, на которой преобразователь способен проработать всего пять минут, а затем защита отключит его из-за перегрузки и перегрева.

    Для домашнего применения можно приобрести стационарные модели мощностью до 5 киловатт. Для легкового автомобиля подойдет преобразователь напряжения 12-220 В мощностью от 100 до 1500 ватт. При более высокой мощности потребуется дополнительная подготовка автомобиля.

    При выборе инвертора следует уточнить, какая именно мощность указана: номинальная или пиковая, рассчитанная на короткое время. В расчете нагрузки следует сделать запас по мощности около 20%, чтобы устройство не работало на предельных нагрузках, снижающих его срок службы. Дорогостоящие устройства известных брендов имеют такой запас по мощности, а дешевые китайские инверторы не дотягивают даже до нормы.

    Подключение инвертора лучше поручить специалисту, так как сила тока потребления для аккумулятора будет порядка 50 ампер. Если работу проводить неосторожно, то можно вывести из строя электрооборудование автомобиля, или сжечь провода. Поэтому лучше установить вспомогательный предохранитель или защитную блокировку. На джипах для этого даже устанавливают специальный выключатель массы.

    Система охлаждения

    Степень нагрева инвертора зависит от его полной мощности и величины подключенной нагрузки. В качестве охлаждающего элемента применяется алюминиевый корпус с развитыми ребрами для лучшего охлаждения. Такой вид охлаждения называют пассивным.

    При большой мощности дополнительно устанавливается вентилятор, который охлаждает устройство потоком воздуха. Это называется активным охлаждением, которое действует не все время, а только при температуре корпуса, больше установленной величины. Этим процессом управляет термодатчик, который включает и выключает вентилятор в нужные моменты. В автомобиле вентилятор может не сработать, так как существует большая вероятность забивания его пылью.

    Дополнительная защита

    Качественный преобразователь напряжения 12-220 В всегда имеет защиту от перегрева, токовой перегрузки и короткого замыкания, а также должен быть установлен предохранитель. Мощность устройств, которые подключаются к инвертору, бывает различной, к тому же дети могут по ошибке подключить к нему, например, утюг, от которого преобразователь просто выйдет из строя. Чтобы этого не произошло, токовая защита должна быстро среагировать и произвести обесточивание.

    Короткое замыкание может привести к появлению большого тока, от которого проводка быстро разогреется и загорится. Защитный блок предназначен для быстрого отключения выхода преобразователя, и удержания его в таком состоянии, до устранения замыкания.

    Существует такой вид защиты, как блокировка от неправильной полярности подключения устройства, а также от очень низкого или слишком высокого напряжения на входе. Вспомогательные индикаторы и вольтметры покажут эти параметры и помогут заранее выявить и устранить неисправность.

    Читайте также:
    Оптические иллюзии в интерьере: фото, примеры, как применять

    Наличие в инверторе термической защиты можно выяснить по наличию температурного датчика, установленного на радиаторе охлаждения мощных транзисторов.

    Обычно преобразователь напряжения 12-220 В подключают в автомобиле.

    При неосторожном обращении, или неопытном подключении чаще всего сгорает предохранитель прикуривателя, который имеет ограничение по нагрузке. Маломощные устройства, например, планшет или сотовый телефон, можно подключать не опасаясь.

    Практически все автомобили имеют защитный предохранитель прикуривателя на 15 А. Если перевести в мощность: 15 ампер умножить на 12 вольт, то получим 180 ватт. Поэтому при подключении мощности более 180 ватт предохранитель прикуривателя сгорит, и напряжения на нем не будет. Если это произошло, то можно на время использовать другой, не очень важный предохранитель, например, от питания задних стеклоподъемников.

    Мощный потребитель на 12 вольт можно включать только непосредственно от самого аккумулятора, либо проводить отдельную мощную проводку внутрь салона. При этом провода необходимо проводить так, чтобы они не прикасались с движущимися частями двигателя. Они должны иметь качественную изоляцию, защищенную от замыкания на массу и истирания.

    Не рекомендуется применять переходники, подключенные от прикуривателя к крокодилам, так как они могут иметь некачественное обжимное соединение, без применения пайки. Плохие контактные соединения на линии подключения инвертора всегда приводят к чрезмерному нагреву.

    Стоит ли изготавливать автомобильные инверторы самостоятельно

    Многие хотят собрать своими руками преобразователь напряжения 12-220 В. Наиболее простым вариантом сборки будет применение подручных приборов или готовых блоков. Найти хорошие схемы инверторов не составит большого труда. Они чаще всего отличаются числом выходных силовых транзисторов.

    В китайских интернет-магазинах можно найти несколько видов готовых модулей: от самых простых до дорогих качественных, оснащенных вентиляторным охлаждением. К ним нужно будет добавить только клеммы и провода, поставить вспомогательную защиту и розетку.

    В бытовых условиях оптимальным вариантом изготовления преобразователя с 12 на 220 вольт будет применение ИБП от компьютера. Это источник бесперебойного питания. Практически это уже готовый преобразователь. Современные модели оснащены индикаторами и дисплеями. От него останется вывести только провод на 12 В. В этом блоке уже имеются основные защиты, несколько розеток.

    Бывший в употреблении источник бесперебойного питания можно приобрести за копейки, иногда их даже отдают бесплатно.

    Принцип работы и разновидности преобразователей напряжения

    Любой преобразователь напряжения – это электротехническое или электронное устройство, способное изменять его величину на требуемое значение. Этот прибор особо востребован в ситуациях, когда к сети необходимо подключить нагрузку с различными номиналами напряжений. Причем они могут не только понижать значение этого параметра, но и повышать.

    1. Принцип работы
    2. Области применения
    3. В промышленности
    4. В быту, медицине и оборонной промышленности
    5. Преимущества и недостатки
    6. Разновидности преобразователей
    7. Аппаратура для дома
    8. Регулируемые устройства
    9. Бестрансформаторные приборы

    Принцип работы

    Преобразователь напряжения 12/220В HP-1200

    Основное требование, определяющее принцип работы преобразователей напряжения – возможность передать на выход полезную мощность с минимальными потерями (обеспечить максимальный КПД). Для этого в них нередко используются экономичные с точки зрения потерь модули, например, электронные инверторы. Электрический преобразователь напряжения, построенный по трансформаторной схеме – наиболее удобен для рассмотрения принципа работы. Суть его функционирования состоит в следующем:

    • на вход устройства потенциал поступает с генератора переменного напряжения или подобного ему источника тока;
    • схожий по форме сигнал снимается с выхода трансформатора (с его вторичной обмотки);
    • при необходимости переменное выходное напряжение сначала выпрямляется специальным диодным блоком, а затем стабилизируется.

    Добиться нужной эффективности от такой схемы очень сложно, поскольку в обмотках трансформатора теряется часть передаваемой мощности (из-за теплового рассеивания).

    Чтобы получить от устройства высокий КПД, на выходе трансформатора устанавливаются ключевые схемы, работающие в экономичном режиме. При их работе, основанной на скоростном переключении транзисторов из закрытого состояния в открытое, потери мощности в обмотках существенно снижаются.

    В преобразователях напряжения, рассчитанных на работу с высоковольтными источниками питания, традиционно используется явление самоиндукции. Она реализуется в выходных ферритовых сердечниках при резком прерывании тока в первичной обмотке. В качестве такого прерывателя используются все те же транзисторы, а получаемое на выходе импульсное напряжение затем выпрямляется. Такие схемы позволяют получать высокие потенциалы порядка нескольких десятков кВ. Они используются в цепях питания уже устаревших электронно-лучевых трубок, а также в телевизионных кинескопах. В этом случае удается получать неплохой КПД (до 80%).

    Области применения

    Разделитель 100 амперный

    Читайте также:
    Раскладная полка для хранения автомобильных покрышек

    Сфера применения многозонных преобразователей напряжения очень обширна. Они традиционно используются в следующих целях:

    • в линейных устройствах для распределения и передачи электроэнергии;
    • для проведения таких ответственных технологических операций, как сварка, термическая обработка и им подобных;
    • при необходимости электроснабжения нагрузочных цепей в самых различных областях техники.

    В первом случае вырабатываемая на электростанциях ЭДС повышается с помощью этих устройств с 6-24 кВ до 110-220 кВ – в таком виде ее легче «перегонять» по проводам на дальние расстояния. На районных подстанциях уже другие трансформаторные устройства обеспечивают ее снижение сначала до 10 (6,3) кВ, а затем – до привычных 380 Вольт.

    При обслуживании технологического оборудования преобразователи напряжения применяются в качестве электротермических установок или сварочных трансформаторов.

    В промышленности

    Самая обширная область применения – обеспечение качественным питанием следующих промышленных образцов потребителей:

    • аппаратуры, работающей в линиях автоматического управления и контроля;
    • устройств телекоммуникации и связи;
    • широкого спектра электроизмерительных приборов;
    • специального радио- и телевизионного оборудования и тому подобное.

    Особую функцию выполняют так называемые «разделительные» трансформаторы, используемые для развязки нагрузочных линий от высоковольтного входа.

    Поскольку такие преобразователи «играют вспомогательную роль», чаще всего они имеют небольшую мощность и сравнительно малые размеры.

    В быту, медицине и оборонной промышленности

    Преобразователь напряжения 24/12V DC-20

    Достаточно широко применяются преобразователи напряжения и в быту. На их основе построено большинство БП, используемых для зарядки бытовой техники, а также более сложных устройств типа:

    • стабилизаторы напряжения;
    • инверторы;
    • резервные блоки питания и т. п.

    Наиболее востребованы эти устройства в медицине, военной сфере, а также в энергетике и науке. В этих отраслях к ним предъявляются особо «жесткие» требования, касающиеся качества преобразуемого напряжения («чистоты» синусоиды, например).

    Преимущества и недостатки

    К достоинствам преобразователей напряжения можно отнести:

    • возможность управления параметрами выходного сигнала – превращение его переменной величины в постоянное значение с использованием принципа частотного преобразования;
    • наличие опции коммутации входных и выходных цепей (варьирование амплитудой напряжения);
    • допустимость подстройки их номинальных значений под конкретную нагрузку;
    • компактность и простота конструкции бытовых преобразователей, которые нередко изготавливаются в модульном или настенном исполнении;
    • экономичность (по заявлениям производителей их КПД достигает 90%);
    • удобство пользования и универсальность;
    • возможность передачи электроэнергии на удаленные расстояния и обеспечение работы особо ответственных отраслей промышленности.

    К минусам относят высокую стоимость и низкую влагостойкость (за исключением моделей, предназначенных специально для работы в условиях повышенной влажности).

    Разновидности преобразователей

    Среди всего многообразия существующих видов преобразователей выделяются следующие классы:

    • специальные устройства для дома;
    • высоковольтное и высокочастотное оборудование;
    • бестрансформаторные и инверторные импульсные устройства;
    • преобразователи постоянного напряжения;
    • регулируемые аппараты.

    К этой же категории электронных приборов относят преобразователи тока в напряжение.

    Аппаратура для дома

    С этим типом преобразовательных устройств рядовой пользователь сталкивается постоянно, поскольку в большинстве моделей современной техники имеется встроенный блок питания. К тому же классу относятся бесперебойные источники питания (БИП), имеющие встроенный аккумулятор.

    В отдельных случаях бытовые преобразователи выполняются по двойной кольцевой (инверторной) схеме.

    За счет такого преобразования от источника постоянного тока (аккумулятора, например), удается получить на выходе переменное напряжение стандартной величины 220 Вольт. Особенностью электронных схем является возможность получения на выходе чисто синусоидального сигнала постоянной амплитуды.

    Регулируемые устройства

    Эти агрегаты способны значение выходного напряжения и повышать его. На практике чаще встречаются аппараты, позволяющие плавно изменять пониженное значение выходного потенциала.

    Классическим является случай, когда на входе действует 220 Вольт, а на выходе получается регулируемое постоянное напряжение величиной от 2-х до 30 Вольт.

    Приборы с тонкой регулировкой выходного параметра традиционно применяются для проверки стрелочных и цифровых измерительных приборов в условиях современных исследовательских лабораторий.

    Бестрансформаторные приборы

    Бестрансформаторные (инверторные) агрегаты построены по электронному принципу, предполагающему применение отдельного модуля управления. В качестве промежуточного звена в них используется преобразователь частоты, приводящий сигнал на выходе к удобному для выпрямления виду. В современных образцах инверторного оборудования нередко устанавливаются программируемые микроконтроллеры, существенно повышающие качество управление преобразованием.

    Высоковольтные устройства представлены уже описанными станционными трансформаторами, повышающими и понижающими передаваемое напряжение в нужных соотношениях.

    При передаче энергии по высоковольтным линиям и последующей трансформации стремятся свести ее потери в ваттах к минимуму.

    К этому же классу относятся устройства, формирующие сигнал для управления лучом в телевизионной трубке (кинескопе).

  • Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: