Трехфазный инвертор своими руками

Пользуясь автомобилем , многие из нас хотят видеть в нем не только транспортное средство, но и своеобразный дом на колесах. Ну, а как во всяком полноценном жилище, должный комфорт в нем, нам обеспечивают электроприборы. Для того, чтобы электроприборы были запитаны непосредственно от электрической сети автомобиля требуется множество различных переходников (адаптеров), для каждого из них. Это не всегда удобно и практично, особенно при условии, что большинство наших электрических помощников могут полноценно работать от универсального для них напряжения в 220 вольт. С этим напряжением, необходимо иметь всего лишь одну розетку, в которую и можно вставить вилку нашего электроприбора. Как получить из постоянных 12 или 24 вольт 220 переменных вольт, вопрос уже решенный. Для этих целей используется инвертор напряжения. В этой статье, мы дадим рекомендации по выбору инвертора в ваш автомобиль, а затем и рассмотрим вариант изготовления инвертора своими руками.

Выбор автомобильного инвертора напряжения

Основным показателем на который стоит обратить внимание при выборе инвертора является его мощность, вернее мощность того электрического прибора, который вы собираетесь эксплуатировать в вашем автомобиле от инвертора. На приборах иногда не указана непосредственно мощность, а указано напряжение и ток. Например 220 вольт 1,7 а (показатели энергопотребления ноутбука). В данном случае мощность рассчитывается по формуле P=U*I , то есть составит 220*1,7 = 374 Ватта. При выборе инвертора, также не стоит забывать о запасе его мощности, которая будет гарантировать надежную, а соответственно долгую его работу. Минимальный запас должен составлять порядка 10%, то есть в итоге, для нашего ноутбука понадобиться инвертор с мощностью порядка 450 Ватт.

Характеристики преобразователей

Преобразователи DC/AC относятся к электрическим приборам, позволяющим изменять уровень и форму постоянного сигнала. Современные приспособления отличаются небольшими габаритами и весом. К основным их параметрам относят:

  1. Мощность. Различают две её разновидности — наибольшую постоянную и пиковую. Первая обозначает количество энергии, которое может пропускать через себя устройство продолжительное время без потери работоспособности. Вторая характеризуется значением, которое может выдержать прибор в течение одной секунды и при этом остаться в работоспособном состоянии. В качестве единицы измерения используется ВА или Вт. Зависимость между этими единицами измерения можно описать соотношением: 1 Вт = 1,6 ВА. Например, если нагрузка, подключаемая к инвертору, потребляет 500 Вт и постоянная мощность преобразователя заявлена как 500 Вт, то вместе их использовать нельзя, так как DC/AC конвертор просто сгорит.
  2. Форму выходного сигнала. Синусоидальный сигнал характеризуется плавностью изменения амплитуды напряжения и частоты. Большинство приборов, например, простая бытовая техника и нагреватели, не требуют правильной формы сигнала. А вот устройства с трансформаторными источниками питания, электродвигателями, с узлами APFC очень требовательны к форме сигнала.
  3. Коэффициент полезного действия (КПД) — показывает зависимость между мощностью, затрачиваемой на выполнение полезной работы, и потребляемой. В среднем КПД преобразователей составляет 85−90%.
  4. Диапазон входного напряжения. Обозначает допустимую величину амплитуды входного сигнала, при котором возможно преобразование.
  5. Разброс выходного напряжения. Это диапазон, в котором может изменяться амплитуда сигнала на выходе. Обычно он лежит в пределах 210−230 вольт.
  6. Тип охлаждения. Для охлаждения радиодеталей, использующихся при изготовлении инверторов, применяются пассивные (радиаторы) и активные (вентиляторы) системы.

Вам это будет интересно Схема блока АВР

Кроме того, электронные преобразователи напряжения, сделанные на заводе, часто снабжаются различного рода защитами, позволяющими сохранить работоспособность инвертора и нагрузки, подключённой к нему при возникновении аварийных ситуаций — появлении короткого замыкания, перегрузки, перенапряжения.

Принцип работы автомобильного инвертора

Вначале мы расскажем о принципе работы инвертора, а затем и приведем принципиальную электрическую схему с маркировкой и номиналом примененных в ней радиоэлементов. Фактически перед инвертором стоит две задачи, это конверсия постоянного тока в переменный и увеличения напряжения с 12 (24) вольт до 220. Первая задача реализуется с помощью мультивибратора, который задает частоту импульсов. Стоит заметить, что частота переменного тока должна составлять 50 Гц, то есть такую же частоту как и в нашей электрической розетке дома. После того как мультивибратор преобразовал напряжение в переменное с определенной частотой, оно увеличивается посредством обычного трансформатора. Трансформатор работает следующим образом. Фактически трансформатор представляет из себя две обмотки (катушки проволоки), намотанные на одном сердечнике. При подаче напряжения в одну из катушек, вокруг нее образуется магнитное поле, при этом ее магнитное поле, наводит ЭДС, фактически напряжение во вторую катушку. Так, подавая напряжение на одну из катушек, мы получаем напряжение во второй. Соотношение напряжений будет зависеть напрямую от соотношения количество витков в катушках. То есть например в первичной обмотке имея 100 витков, и напряжение 12 вольт, во вторичной должно быть 220/12*100 = 1833 витка. Применение мультивибратора и соответствующего трансформатора и будут представлять из себя инвертор напряжения. При выборе радиоэлементов важно обеспечить номинальные рабочие токи не ниже токов потребителя, чтобы радиодетали не вышли из строя.

Обзор производителей

Различные торговые точки могут предложить довольно широкий ассортимент инверторов-преобразователей напряжения 12-220 В. Инверторы выпускаются в различных странах — большинство из них производится в Китае, но это совсем не значит что они плохого качества. Ведь многие известные бренды из-за высокой конкуренции стремятся снизить себестоимость своей продукции, поэтому и переносят свои производственные мощности на территорию Китая.

Изучая предлагаемые рынком модели можно обратить внимание, что некоторые изделия имеют одинаковые характеристики, но при этом значительно различаются в цене. Связанно это с использованием той или иной радиоэлементной базы. Устройства, соответствующие заявленным характеристикам, собранные на качественной элементной базе и оборудованные необходимой защитой, надёжны в эксплуатации, поэтому стоят дороже.

Наиболее популярными брендами являются:

  1. Wenchi. Тайваньский производитель радиоэлектронного оборудования. Присутствует на рынке уже более 23 лет. Его продукция сертифицирована во многих странах мира, включая Россию. Компания имеет свою лабораторию, в которой проводится испытание приборов и внедрение в их работу новых технологий. Спросом пользуются модели INS-1000W-12 и INS-200W-12.
  2. Mean Well. Ведущий разработчик импульсных блоков питания. Фирма постоянно модернизирует и расширяет ассортимент своей продукции. Хорошие технические характеристики и демократичная цена позволяют каждому покупателю выбрать оптимальное оборудование этой марки. Популярными моделями являются: A301−2K5-F3 PBF, A301−150-F3, TN-1500−212B.
  3. Gembird. Основанная в Голландии в 1997 году компания стала лидером в производстве компьютерной периферии источников питания. Хотя цех по производству инверторов находится в Китае, продукция проходит тщательный контроль и соответствует международным стандартам. Сервисные центры фирмы расположены во многих странах, что позволяет довольно быстро получить качественную помощь. Потребители часто выбирают инверторы серии Gembird I.
  4. Robiton. Российская компания, специализирующая на производстве элементов питания. Её продукция соответствует требованиям безопасности Европейского союза. На все свои изделия фирма предоставляет три года гарантии. Повышенным спросом пользуются модели R300 и R500.

Вам это будет интересно Что такое удельное сопротивление

Автомобильный инвертор с 12 на 220 вольт своими руками

На рис. 1 представлена одна из схем инвертора с 12 на 220 вольт. Схема состоит из трех функциональных узлов: — задающего мультивибратора на 100 Гц, выполненного на микросхеме; — двухтактного транзисторного ключевого усилителя мощности, выполненного на транзисторах; — повышающего трансформатора.

Автомобильный инвертор

Рис. 1 Принципиальная электрическая схема автомобильного инвертора, 12 вольт на 220 вольт.

Мультивибратор выполнен на микросхеме К561ЛН2. Выдаваемая им частота зависит от номиналов радиодеталей R1 (резистора) и C1 (конденсатора), по схеме настроена на 100 Гц. На выходе мультивибратора включен инвертор на D1.4, который создает противофазные сигналы, для каждого из транзисторов (VT1 и VT2), затем следует двухтактный усилитель мощности на транзисторах VT3 и VT4. Транзисторы нагружены на низковольтную обмотку повышающего трансформатора T1. Каждая из первичных обмоток пропускает ток с частотой 100 Гц, но так как обмотки две, и работают они в противофазе, то на вторичной обмотке получается частота напряжения 50 Гц. Конденсатор С4 дополнительно сглаживает напряжение, что приближая его к синусоидальному напряжению. Вместо микpocxeмы K561ЛH2 можно использовать любые инверторы из серии К561, например, микросхему К561ЛА7 или К561ЛЕ5. Транзисторы КТ973 можно взять с любым буквенным индексом, транзисторы КТ805 можно заменить на КТ819, тоже с любыми буквенными индексами. Для повышающего трансформатора подойдет любой сетевой трансформатор мощностью порядка 100 Ватт. Первичная обмотка трансформатора должна быть рассчитана на напряжение 220 В, а две вторичных на 10…15 В каждая (или одна с отводом посередине на 20…30 В). Обмотки трансформатора включаются наоборот, то есть вторичные на вход, первичная на выход. Транзисторы VT4 и VT3 должны быть установлены на радиаторы, обеспечивающие надежный отвод тепла. Мощность такого инвертора составит порядка 60 Ватт, что ограничивается током коллектора транзистора КТ805 (5А), то есть 12 вольт *5 = 60 Ватт. Для повышения мощности инвертора, необходимо подобрать более мощный трансформатор и другой транзистор (например КТ819 у которого ток коллектора в два раза больше, то есть мощность инвертора составит 120 Ватт), либо собрать «составной» транзистор из нескольких.

Самый простой вариант «составного» транзистора, это параллельное подключение транзисторов. На картинке приведена схема подключения второго транзистора для увеличения мощности.

Готовые платы для сборки инверторов

В продаже можно встретить готовые модули. Они представляют собой платы, на которых установлены:

  1. Трансформатор.
  2. Полупроводниковые силовые ключи.
  3. Радиатор.
  4. Пассивные элементы.
  5. Устройства защитного отключения, предохранители.

Такой инвертор 12 в 220 чистый синус на выходе выдаст, так как он изготавливается на современной элементной базе. Стоимость готовых блоков немаленькая. Самый маломощный обойдется не меньше чем в 300-350 рублей, и то это оптовая цена. Чем выше мощность прибора, тем больше его стоимость.

инвертор 12 в 220 чистый синус

Но прежде чем использовать такие устройства, необходимо найти подходящий корпус. Монтаж платы нужно производить таким образом, чтобы внутреннее пространство хорошо охлаждалось. Желательно сделать дополнительное принудительное охлаждение с помощью кулера от персонального компьютера. Инвертор 12-220, схема которого приведена выше, тоже должен быть смонтирован в надежном корпусе. Главное, чтобы случайно не дотронулись до высоковольтных выводов.

Использование современных инверторов

Современные преобразователи производятся с использованием микроконтроллеров. Это намного расширило функциональные возможности инверторов в области алгоритмов управления и контроля за безопасностью работы.

Преобразователи с большим успехом применяют в следующих областях:

  • в системах водоснабжения, теплоснабжения для регулирования скорости насосов горячей и холодной воды,
  • в машиностроении,
  • в текстильной промышленности,
  • в топливно-энергетической области,
  • для скважинных и канализационных насосов,
  • для автоматизации систем управления технологическими процессами.

Цены источников бесперебойного питания напрямую зависят от наличия в нем частотника. Они становятся «проводниками» в будущее. Благодаря им, малая энергетика станет наиболее развитой отраслью экономики.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 4 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: