Інвертори напруги, перетворювачі напруги: характеристики, вибір, експлуатація

Для роботи практично всієї побутової електроапаратури необхідно напруги рівнем 220 В. В разі відсутності стаціонарної електромережі або ж в умовах напруги занадто низької якості зручно використовувати електроенергію від акумуляторних батарей. Такими батареями можуть бути широкодоступні автомобільні акумулятори. Для узгодження низького постійної напруги акумулятора 12 (24) В і змінного напруги 220 В, необхідного для харчування електроапаратури, використовують спеціальні DC / AC перетворювачі напруги або інвертори.

пристрій інвертора

Найпростіший однофазний інвертор 12 220 В складається з силових електронних ключів (мінімум два), що підвищує трансформатора і системи управління, представленої у вигляді генератора імпульсів (рис. 1). Такий перетворювач легко зібрати своїми руками.

Рис.1 Принципова схема перетворювача напруги 12 220 В

На рис. 1 резистор R1 і конденсатор С1 є задає ланцюжком, від якої залежить частота вихідних імпульсів. N-канальні польові транзистори, що працюють в протифазі, по черзі коммутируют трансформатор Tr2 з джерелом живлення, створюючи на виході позитивну і негативну напівхвилі. В якості силових транзисторів можна використовувати, наприклад, керовані логічним рівнем IRL2505 з допустимим максимальним струмом 104 А або інші аналогічні ключі. Трансформатор можна використовувати з блоку безперебійного живлення або намотати самостійно.
Більш складні інвертори містять один або кілька підвищують імпульсних DC / DC перетворювачів, які піднімають рівень напруги від 12 В до ~ 450 В. Далі підвищений постійна напруга перетворюється в змінну з подальшою фільтрацією. У серійних инверторах обов’язковою є функція захисту від перевантаження, короткого замикання, тепловий захист.

Вибір автомобільного інвертора

Потужність. Основна характеристика інвертора – максимальна потужність в тривалому режимі роботи. Малопотужні інвертори до 300 Вт можна живити від прикурювача. Наприклад, інвертор Astra 150W-USB потужністю 150 Вт конструктивно має всього один роз’єм згаданого типу (рис. 2).

Рис.2 Інвертор Astra 150W-USB

Більш потужні інвертори крім роз’єму прикурювача зазвичай забезпечуються клемами для підключення безпосередньо до акумулятора (рис. 3). Пряме підключення необхідно для збереження проводки автомобіля, яка буде значно перевантажена при харчуванні потужної навантаження.

Рис.3 Інвертор EnerGenie EG-PWC-034 потужністю 800 Вт

Слід нагадати, що при потужності інвертора понад 300 Вт (наприклад, 1 кВт) і підключеної до нього малопотужної навантаження (наприклад, ноутбук 60 Вт) така система буде цілком нормально працювати від прикурювача. Пряме підключення до акумулятора потрібно тільки в разі навантаження, що перевищує межу 300 ОТ.
потужність інвертора слід вибирати з запасом 20% ÷ 30%. Також слід враховувати 5 ÷ 7 кратне підвищення споживаного струму пристроями з електродвигунами в момент пуску (холодильник, електродриль).
Особливу увагу слід звертати на заявлену потужність самого інвертора. Найчастіше на інверторах китайського виробництва вказується пікова потужність, яку перетворювач може витримати протягом декількох секунд.
ККД. Чим вище ККД, тим менше втрати, а значить і більше час роботи пристроїв, підключених через інвертор. Величину часу роботи можна порахувати за формулою:
Т = U * Ih * η / P
де Т – час роботи від батареї; U – напруга акумулятора (наприклад 12 В); Ih ємність в А * год; η – ККД, P – потужність навантаження.
При харчуванні однакової напруги від однаковою батареї різними инверторами з ККД 0,95 і 0,85 в першому випадку час роботи буде майже на 12% більше. Заявлений ККД сучасних інверторів не нижче 90%.
Форма вихідного сигналу. Простіші інвертори мають прямокутну форму вихідного сигналу або ж форму у вигляді так званої апроксимувати синусоїди (рис. 4). Найкращою для навантаження є форма практично неспотвореної синусоїди – сигнал з рівнем коефіцієнта гармонік < 5%. Такі перетворювачі отримали назву «інвертор чистий синус» (англ. Pure sine wave).

(А)

(Б)

(В)
Рис.4 Синусоїда (а), апроксимувати синусоїда (б) і прямокутна (в) форми вихідної напруги

Однак, щоб зробити оптимальний вибір, слід враховувати, що навантаження з імпульсними блоками живлення (ПК, сучасні ТВ, зарядні пристрої для мобільних …) відмінно працює з прямокутною формою напруги живлення. Синусно харчування потрібно в більшості випадків для живлення електродвигунів.
Захисту. Обов’язковою є захист від короткого замикання і перевантаження. Також необхідно вибирати інвертор з захистом від зниженої напруги акумулятора, тепловим захистом і звуковою сигналізацією аварійних режимів.

Поради по експлуатації

  • Найчастіше найкращий варіант роботи інвертора – робота з номінальним навантаженням. Не варто перевантажувати пристрій.
  • Після з’єднання акумулятора, інвертора і навантаження першим слід включати інвертор. Потім інші електроприлади.
  • Необхідно забезпечити хороше відведення тепла від корпусу інвертора. Як правило, термодатчик з’єднаний саме з корпусом перетворювача.
  • Інвертор може працювати від генератора автомобіля. В такому випадку на час пуску двигуна автомобіля рекомендується повністю від’єднувати перетворювач. Обороти двигуна в холостому ходу повинні бути підвищені. Інакше енергії генератора для живлення навантаження може виявитися недостатньо і електрику буде витрачатися від акумулятора.

Огляд інвертора напруги 12-220 Вольт AVS Energy 2000w краще подивитися на відеоролику:

Висновки.

Отже, інвертор – необхідний елемент для побудови простої системи автономного електроживлення з використанням широко поширених автомобільних акумуляторів. Основні характеристики інвертора: потужність, ККД, форма вихідного сигналу, наявність захистів і сигналізація. Крім докладно розглянутих параметрів важливим є гарантійний термін експлуатації (1 ÷ 3 роки) і популярність бренду на ринку електротехніки.

Ссылка на основную публикацию