Электронный преобразователь напряжения с 12 в на 220 в

Форма синусоиды

Некоторые читатели обращаются с вопросом, какая синусоида на выходе инвертора 12V 220V лучше, прямоугольной формы или чистая синусоида? Из-за особенностей преобразования самое простое это получить переменный ток с прямоугольными импульсами частотой 50Гц. Конечно это не естественная синусоида как в домашней сети. Современные ШИМ контроллеры могут делать форму практически естественной, но состоящую из коротких импульсов, так называемую чистую синусоиду. Не каждый электроприбор сможет правильно работать на квадратном синусе. Отказываются правильно работать электродвигатели, холодильники, микроволновые печи.

Чистая синусоида в автоинверторе 12 220в предпочтительней, на неё рассчитаны все электрические приборы, но такие   гораздо дороже. Модифицированная синусоида заставляет схемы работать в нештатном режиме. Повышается нагрев радиоэлектронных деталей, дроссели начинают шуметь. Похожие результаты можно получить, если диммировать светодиодную лампу, которая не поддерживает регулировку яркости. При 160В светодиодная лампа начинает мигать и сильно трещать.

Особенности резистивных преобразователей

Еще один распространенный тип девайсов — резистивные преобразователи. Рассмотрим их особенности подробнее.

Данные преобразователи приспособлены к изменению собственного электрического сопротивления при воздействии той или иной измеряемой величины. Также они могут осуществлять корректировку углового и линейного перемещения. Чаще всего данные преобразователи включаются в системы автоматизации с датчиками давления, температуры, уровня освещенности, измерения интенсивности различных видов излучения. Основные преимущества резистивных преобразователей:

– надежность;

– отсутствие зависимости между точностью проводимых измерений и стабильностью питающего напряжения.

Существует большое количество разновидностей соответствующих устройств. В числе самых популярных — датчики температуры. Изучим их особенности.

Разновидности устройств

Преобразователи напряжения (инверторы) можно разделить на несколько видов, согласно которым их можно классифицировать по группам, в которых инверторы различаются по:

1. Мощности:

• До 0,1 кВт – чисто автомобильный устройства, работающие от прикуривателя автомобиля.
• От 0,1 до 1,5 кВт – работают от аккумуляторной батареи, к клеммам которой, посредством переходников и кабелей, выполняется подключение устройства.
• Более 1,5 кВт – могут обеспечить создание малой бытовой электрической сети, важным условием успешной работы которой, является соответствие мощности устройства и мощности подключаемой нагрузки.

1. По виду создаваемой синусоиды.

• С постоянной (нормальной) синусоидой – такие инверторы способны обеспечить подключаемую нагрузку качественным напряжением, соответствующим напряжению традиционной электрической сети, от внешних источников.
• С модифицированной синусоидой – у таких инверторов, форма сигнала несколько отличается от постоянной синусоиды, но на работы большинства бытовых приборов это не отражается. Исключение составляют сложные приборы, чувствительные к качеству напряжения (розжиг газового оборудования, медицинская и прочая техника, оснащенная сложной электроникой).

1. По конструкции.

• Автомобильные – используются в различных видах транспорта, включение в сеть автомобиля осуществляется через разъем прикуривателя.
• Компактные – могут использоваться как автомобильные, так и переносные. В этом случае подключение выполняется к клеммам аккумулятора посредством соединительных проводов.
• Стационарные – имеют большой вес и обладают значительной мощностью. Работают с группой аккумуляторов для создания электрической сети, вне зависимости от внешних источников электроснабжения.

Обзор видов

Возможность различного подключения кабелей сварочного аппарата дает перемену полярности, в результате чего можно увеличивать глубину проникновения в металл и в конечном итоге добиться получения плотного сварочного шва на заготовках даже шириной меньше 0,5 мм. Разница между прямой и обратной последовательностью движения электрического тока состоит в возможности регулирования расположения электрической дуги относительно рабочей заготовки, а также в степени нагрева свариваемых поверхностей.

При изменении полярности подключения важно обращать внимание на то, что у анода тепловой энергии будет сгенерировано во много раз больше, чем в области катода. По умолчанию новый инверторный сварочный аппарат настроен на работу с прямым подключением полярности. При необходимости переставить провода с клеммами можно в любой момент

При необходимости переставить провода с клеммами можно в любой момент

При необходимости переставить провода с клеммами можно в любой момент

В этом случае сварщик решает сам, как и в какие разъемы подсоединять держатель электродов и прищепку на металл. При изменении полярностей движение электрического тока станет противоположным, меняя при этом и характеристику самого сварочного процесса

При необходимости переставить провода с клеммами можно в любой момент. В этом случае сварщик решает сам, как и в какие разъемы подсоединять держатель электродов и прищепку на металл. При изменении полярностей движение электрического тока станет противоположным, меняя при этом и характеристику самого сварочного процесса.

Прямая

Прямая полярность подключения обладает следующими характеристиками:

в процессе электросварки получается довольно глубокий, но узкий шов на поверхности стыкуемых заготовок;

процесс электросварки достаточно облегчен, что бывает особенно важно, если в сплаве отсутствует железо или толщина металлических заготовок равна 3 мм;

электрическая дуга устойчива и постоянна, не склонна к срывам; сварочный процесс невозможно выполнить, если применять проволоку, у которой в составе имеется токопроводящий материал или она предназначена для выполнения работ в режиме переменного тока; с помощью электродуги можно выполнять резку металлических заготовок;

сила электрического тока оказывает влияние на химический состав сварочного шва, делая его прочным и аккуратным; методика может применяться для выполнения сварочных работ в защитной среде аргона или гелия;

нагрев присадочной проволоки или электропроводника происходит медленно;

с данной технологией электросварки можно работать инверторами, которые функционируют в режиме высокочастотного электротока;

при образовании шва снижен процент введения карбона в массу расплавленного металла.

Для успешного выполнения процесса электросварки при работе с постоянным электрическим током необходимо хорошо прогревать поверхность заготовки, доводя ее до момента плавления. Тем самым будет образовываться сварочная ванна. В данном случае прямая и обратная полярность направления электрического тока оказывает влияние на характеристики сварочной ванны. При работе в режиме прямой полярности в пределах ванны образуется среда, которая легко поддается заполнению расплавленным металлом. Он растекается, и движение сварочного электрода задает направление формируемому шву, контролируя при этом его глубину на объекте сваривания.

Обратная

Обратное подключение полярности электрического тока также имеет свои отличительные особенности:

• глубина сварочного шва невелика, но его толщина получается значительной;
• если нужно сварить две очень тонкие металлические пластины, то при таком методе их рабочая поверхность не будет деформирована;
• электродуга нестабильна, поэтому в данном случае нельзя использовать сварочный инвертор, который функционирует на невысоком электротоке;
• при работе риск прожога поверхности тонкостенных деталей минимален;
• для работы не применяются электроды, которые способны разрушаться от действия высоких температурных режимов;
• для получения качественного результата процесс подразумевает наличие минимального зазора между рабочими заготовками;
• сварочный процесс выполняется прерывистым типом шва.

Выбор полярности подключения сварочного инверторного аппарата обуславливает и выбор сварочных электродов. Например, при работе в обратном подключении угольные стержни будут быстро плавиться и сгорать, поэтому такой тип электрода применим только для работ в режиме прямого подключения. Качество ширины и глубины сварочного шва также находится в зависимости от выбора полярности. Чем выше сила электрического тока, тем глубже выполняется проваривание металла.

Как сделать своими руками

Умея работать с паяльником и имея начальные знания в электротехнике и зная, как работают электронные устройства, можно изготовит преобразователь напряжения своими руками.

В зависимости от наличия радиодеталей и возможности их приобретения, схемы собираемого инвертора, могут быть различны. Наиболее просто изготовить выпрямитель на основе ШИМ-контроллера марки TLT494 (схема приведена ниже):

При такой конфигурации, устройство, после сборки, будет обладать следующими техническими характеристиками: мощность – до 0,3 кВт, сигнал на выходе – модифицированная синусоида, напряжение на выходе – 220 В, частотой несколько выше 50,0 Гц.

Используя генератор импульсов, в качестве которого может выступать микросхема КР1211ЕУ1, также можно собрать преобразователь напряжения. Подобная схема приведена ниже:

Мощность инвертора, собранного по этой схеме, может достигать 0,4 кВт.

Преобразователь 12/220 В, на транзисторах, это еще один вариант самостоятельного изготовления подобного устройства. Вариант схемы, при использовании транзисторов, приведен на ниже следующем рисунке:

В данной схеме использованы транзисторы IRFZ44, которые в случае необходимости заменить на IRFZ40/46/48 или IRF3205/IRL3705, и транзисторы TIP41 (КТ819), которые также заменяемы, при необходимости, на КТ805, КТ815, КТ817 и подобные.

Собранная схема (устройство), обладает следующими характеристиками: мощность – до 0,3 кВт, входное напряжение — 3,5-18 В, выходное напряжение – 220 В, частотой 57 Гц, форма выходных импульсов – прямоугольная.

Достоинствами данной схемы являются: простота и возможность сборки даже человеку с начальными знаниями и умениями, малая стоимость комплектующих, компактные размеры монтажной платы и устройства в целом, возможность замены комплектующих.

Недостатками можно считать: в схеме не предусмотрена защита от токов короткого замыкания, КПД ниже, чем у изделий заводской сборки, при работе трансформатор шумит.

Отличия от ББП

Начинающие пользователи, да и некоторые консультанты в магазинах, часто путают гибридные инверторы и блоки бесперебойного питания (БПП).

Несмотря на множество схожих черт, эти устройства имеют много индивидуальных особенности.

Главные отличия:

1. БПП — инвертор со встроенным зарядным устройством. Первоначально расходуется энергия, полученная от фотоэлементов, а при ее дефиците система переводится на питание от сети. В таком блоке нет схемы, позволяющей параллельно использовать электричество от сети и энергию АКБ. Они предназначен для раздельного питания и переводятся на другой режим работы в определенных обстоятельствах. Минус в том, что из-за частых переключений АКБ быстро изнашивается. Кроме того, в бюджетных моделях БПП нет опции регулирования максимального напряжения.
2. Гибридные инверторы — более продвинутое оборудование, лишенное таких минусов. Устройство само настраивается на нужную мощность и может параллельно работать с разными источниками питания. При желании можно установить приоритет на AC или DC. В некоторых моделях можно лимитировать мощность от бытовой электросети.

Гибридные инверторы выгодно отличаются от БПП. Они имеют больший ресурс и способны параллельно работать от разных источников, обеспечивая бесперебойное питание.

Род тока

Особенность сварки на переменном токе в том, что при прохождении синусоиды через ноль дуга потухает, а затем снова разгорается. Человеческий глаз на высокой частоте тока этого не улавливает. Сразу напрашивается вывод: род тока влияет на стабильность дуги. Не случайно для сварки используют переменный ток высокой частоты.

Когда аппарат выдает постоянный ток, увеличиваются возможности сварки, можно менять направление движения потока электронов, влиять на плотность электрической дуги. От рода и полярности тока в конечном итоге зависит прочность образуемых соединений.

У генераторов переменного тока провода можно подключать в любой последовательности, на процесс сварки это не влияет.

При выборе электродов важно учитывать род тока. Покупая расходники, нужно внимательно изучать инструкцию, там всегда даются необходимые указания

Электроды бывают для постоянного или переменного тока и универсальные. Например, УОНИИ – для постоянного. Но удобней всего работать с универсальными стержнями, с ними меньше проблем. Подготовил необходимое количество, прогрел до указанной температуры, и за работу.

Виды и особенности

Гибридные инверторы условно отличаются по нескольким критериям — форме сигнала и количеству фаз. Подробно рассмотрим особенности каждого направления.

По форме сигнала на выходе

Инвертор по форме сигнала бывает трех видов:

1. Чистая синусоида. На выходе выдается почти идеальная кривая, которая мало отличается от формы синусоиды обычной сети. Это лучшее решение, когда необходимо запитать дорогостоящую аппаратуру, к примеру, компрессоры, котлы, электрические двигатели и другую.
2. Квази-синус. Здесь кривая на выходе имеет неидеальный характер, что может негативно влиять на работу некоторых приборов. Как правило, появляются шумы и помехи, которые в сложных случаях приводят к выходу аппаратуры из строя. Если через гибридный инвертор питаются моторы (синхронные или асинхронные), мощность снижается где-то на треть, а также появляются признаки перегрева.

Устройства «Квази-синус» имеют небольшие размеры и доступную цену. Их рекомендуется использовать для приборов, в которых нет индуктивных нагрузок, к примеру, лампы накаливания, нагреватели и т. д. При покупке нужно смотреть на гармонические коэффициент, который должен быть меньше восьми процентов.

Что касается последней формы (меандр), она почти не применяется. Ее недостатком является резкое изменение полярности, из-за чего возможны сбои в работе и повреждение оборудования.

Автономные инверторы напряжения для солнечных батарей, устройство, принцип работы, как выбрать

По количеству фаз

Следующий критерий для гибридных инверторов — количество фаз.

Здесь доступно два варианта:

Однофазные. На выходе 210-240 В. Используются для бытовой сети. Частота — от 47 до 55 Гц, мощность от 0,3 до 5 кВт. Выпускаются под АКБ с напряжением 12, 24 и 48 В

Для правильной работы важно согласовать мощность устройства и напряжение солнечной батареи.
Трехфазные. Применяются для питания электрических 3-фазных моторов в цехах, промышленности

Имеют мощность от 3 до 30 кВт. Напряжение — 220 или 400 В.

Трех фазный Fronius Symo GEN24 6.0 plus

При желании можно купить комбинированный вариант. Особенность модели — возможность питать одно- или трехфазную нагрузку за счет смещения фаз.

Какие бывают преобразователи

В современно мире существует множество видов преобразователей тока, как небольших для минимальных потребностей, так и крупных способных обеспечить энергией несколько электроприборов.

Для самых простых нужд можно использовать преобразователи работающие от прикуривателя в автомобиле. Работу холодильника они конечно обеспечить не смогут, но вот радио или зарядку телефона, планшета, ноутбука вполне осилят.

Благодаря ШИМ контролерам преобразователи заметно шагнули вперёд. Вырос коэффициент полезного действия, а форма тока приблизилась к привычным для приборов форме чистого синуса. А максимальная мощность выросла до нескольких кило ватт.

Конечно всё это касается лишь дорогих и массивных преобразователей. Но и более простые, тоже не стояли на месте и улучшали свои характеристики.

Время работы будет ограниченно мощностью и ёмкостью аккумулятора. И если вы на долго отправляетесь в путешествие, то не следует слишком сильно нагружать аккумулятор и ограничивать себя в потреблении электроэнергии.

Для отдыха не природе лучше всего подойдёт компактный маломощный преобразователь. Его вполне хватит для бытовых нужд в походе.

Не каждый бытовой прибор сможет работать с такой формой тока и может вовсе прийти в негодность. Поэтому следует внимательно подходить к выбору приборов для поездок на природу.

Существует три вида преобразователей напряжения с 12 на 220 В:

• Автомобильный;
• Компактный;
• Стационарный тип.

Также нельзя забывать, что чем выше нагрузка на преобразователь, тем ниже его КПД. И если в этом нет необходимости, нагружать его следует минимально, чтобы не расходовать драгоценную энергию впустую.

Повышающий Dc Dc преобразователь – преобразователь типа boost

Повышающие преобразователи применяются в основном при низковольтном питании, например, от двух-трех батареек, а некоторые узлы конструкции требуют напряжения 12…15 В с малым потреблением тока. Достаточно часто повышающий преобразователь кратко и понятно называют словом «бустер».

   Функциональная схема повышающего преобразователя

Входное напряжение U in подается на входной фильтр C in и поступает на последовательно соединенные катушку индуктивности L и коммутирующий транзистор VT. В точку соединения катушки и стока транзистора подключен диод VD. К другому выводу диода подключены нагрузка R н и шунтирующий конденсатор C out.

Транзистор VT управляется схемой управления, которая вырабатывает сигнал управления стабильной частоты с регулируемым коэффициентом заполнения D, так же, как было рассказано чуть выше при описании чопперной схемы. Диод VD в нужные моменты времени блокирует нагрузку от ключевого транзистора.

Когда открыт ключевой транзистор правый по схеме вывод катушки L соединяется с отрицательным полюсом источника питания U in. Нарастающий ток (сказывается влияние индуктивности) от источника питания протекает через катушку и открытый транзистор, в катушке накапливается энергия.

В это время диод VD блокирует нагрузку и выходной конденсатор от ключевой схемы, тем самым предотвращая разряд выходного конденсатора через открытый транзистор. Нагрузка в этот момент питается энергией накопленной в конденсаторе C out. Естественно, что напряжение на выходном конденсаторе падает.

Как только напряжение на выходе станет несколько ниже заданного, (определяется настройками схемы управления), ключевой транзистор VT закрывается, и энергия, запасенная в дросселе, через диод VD подзаряжает конденсатор C out, который подпитывает нагрузку. При этом ЭДС самоиндукции катушки L складывается с входным напряжением и передается в нагрузку, следовательно, напряжение на выходе получается больше входного напряжения.

По достижении выходным напряжением установленного уровня стабилизации схема управления открывает транзистор VT, и процесс повторяется с фазы накопления энергии.

Полярные и неполярные конденсаторы – в чем отличие

Всевозможные типы конденсаторов, используемые сегодня практически всюду в электронике и электротехнике, в качестве диэлектрика содержат различные вещества

Однако, что касается конкретно электролитических конденсаторов, в частности также танталовых и полимерных, то для них при включении в схему важно строгое соблюдение полярности. Если такой конденсатор включить в цепь неправильно, то он не сможет нормально работать

Данные конденсаторы называются поэтому полярными. В чем же заключается принципиальное отличие полярного конденсатора от неполярного, почему одним конденсаторам все равно как быть включенными в схему, а другим принципиально важно соблюдение полярности?

Будет интересно Формула расчёта сопротивления конденсатора

В этом и попробуем сейчас разобраться. Дело здесь в том, что процесс изготовления электролитических конденсаторов сильно отличается от, скажем, керамических или полипропиленовых. Если у последних двух как обкладки, так и диэлектрик однородны по отношению друг к другу, то есть нет различия в структуре на границе обкладка-диэлектрик с обеих сторон диэлектрика, то электролитические конденсаторы (цилиндрические алюминиевые, танталовые, полимерные) имеют различие в структуре перехода диэлектрик-обкладка с двух сторон диэлектрика: анод и катод отличаются по химическому составу и физическим свойствам.

Когда изготавливают электролитический алюминиевый конденсатор, то не просто скручивают в рулон две одинаковые обкладки из фольги, проложенные пропитанной электролитом бумагой. Со стороны анодной обкладки (на которую подается +) присутствует слой оксида алюминия, нанесенный на травленую поверхность фольги особым способом. Анод призван отдавать электроны через внешнюю цепь катоду в процессе заряда конденсатора. Отрицательная обкладка (катод) – просто алюминиевая фольга, на нее в процессе заряда приходят электроны по внешней цепи. Электролит здесь служит проводником ионов.

Полярные и неполярные конденсаторы.

Так же обстоит дело и с танталовыми конденсаторами, где в качестве анода служит порошок тантала, на котором формируется пленка пентаоксида тантала (анод связан с оксидом!), несущего функцию диэлектрика, затем идет слой полупроводника — диоксида марганца в качестве электролита, затем серебряный катод, с которого будут уходить электроны в процессе разряда.

Полимерные электролитические конденсаторы в качестве катода используют легкий проводящий полимер, а в остальном все процессы аналогичны. Суть — окислительная и восстановительная реакции, как в аккумуляторной батарее. Анод окисляется во время электрохимической реакции разрядки, а катод восстанавливается.

Когда электролитический конденсатор заряжен, то имеет место избыток электронов на его катоде, на минусовой обкладке, сообщающий как раз отрицательный заряд этой клемме, а на аноде — недостаток электронов, дающий положительный заряд, таким образом получаем разность потенциалов. Если заряженный электролитический конденсатор замкнуть на внешнюю цепь, то избыточные электроны побегут от отрицательно заряженного катода к положительно заряженному аноду, и заряд будет нейтрализован. В электролите положительные ионы движутся в этот момент от катода к аноду.

Если включить такой полярный конденсатор в цепь неправильно, то описанные реакции не смогут нормально протекать, и конденсатор не будет нормально работать. Неполярные же конденсаторы могут работать в любом включении, поскольку в них нет ни анода, ни катода, ни электролита, и их обкладки взаимодействуют с диэлектриком одинаково, ровно как и с источником.

Полярность конденсатора.

А что если под рукой есть только полярные электролитические конденсаторы, а нужно осуществить включение конденсатора в цепь тока с меняющейся полярностью? Для этого существует одна хитрость. Нужно взять два одинаковых полярных электролитических конденсатора, и соединить их между собой последовательно одноименными клеммами. Получится один неполярный конденсатор из двух полярных, емкость которого будет в 2 раза меньше каждого из двух его составляющих.

Будет интересно Конденсатор — простыми словами о сложном

На этой основе, кстати, изготавливают неполярные электролитические конденсаторы, в которых слой оксида присутствует на обеих обкладках. По этой причине неполярные электролитические конденсаторы имеют значительно больший размер, чем полярные аналогичной емкости. Основываясь на данном принципе, изготавливают также электролитические пусковые неполярные конденсаторы, рассчитанные на работу в цепях переменного тока частотой 50-60 Гц.

Полярный и неполярный конденсатор

Заключение

Как можно понять из материалов статьи, сделать своими руками несложный преобразователь 12 – 220 вольт не так и трудно. И, хотя такие устройства и не смогут сравниться по набору дополнительных функций или привлекательности внешнего вида с заводскими, они обойдутся хозяину значительно дешевле. При соблюдении правил эксплуатации самодельный преобразователь будет работать очень долго, ведь в таком простом устройстве практически нечему ломаться.

В качестве дополнения по данной теме в прилагаемой статье приведены подробная информация об инверторах напряжения Преобразователи напряжения для современных высокопроизводительных цифровых систем. А также в нашей группе ВК публикуются интересные материалы, с которыми вы можете познакомиться первыми. Для этого приглашаем читателей подписаться и вступить в группу. В завершение хочу выразить благодарность источникам, откуда почерпнут материал для подготовки статьи:

www.compax.ru

www.electrostation.ru

www.eltechbook.ru

www.amperof.ru

www.electrosam.ru

www.regionvtormet.ru

www.radiostorage.net

Мне нравится5Не нравится

Предыдущая
ИнверторыКак выбрать цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП)