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

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 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.

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.

Читайте также:
Светлые двери и светлый пол в интерьере : темные стены с белыми полами, цвет венге и коричневые оттенки в светлой комнате

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.

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

Инвертор 12 в 220 для автомобиля

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:

  • 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.
Читайте также:
Системы хранения для гаража и правильный выбор

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.

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.
Читайте также:
Подключение одноименных фаз к трехфазному счетчику

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:

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.

Инвертор WESTER

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.

Читайте также:
Паркетная доска бамбук натуральный

Схема автомобильного преобразователя

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

Тип, модельМодифицированный синус, IN-2000W
АртикулA78003S
Входное напряжение12 Вольт
Выходное напряжение220 Вольт +-10%.
Частота выходного напряжения50 Гц +-3 Гц
Номинальная мощность2000 Вт
Допустимая пиковая мощность4000 Вт
Максимальная выходная эффективность92%
Размеры, см35х20х7
Рабочая температура0-35°С
Длина провода питания60 см
Подключаемые устройстваэлектроприборы с выходным напряжением 5 В (1000 мАч), подключаемые через USB
Порог отключения при низком входном напряжении10,2-10,8 В
Порог отключения при высоком входном напряжении15-16 В
USB-разъёмимеется
Защита от короткого замыкания и перегрева, перегрузки, низкого питающего напряженияимеется
Материал корпусаалюминий, пластик
Вес в упаковке, г2165
КомплектацияПреобразователь с проводами
Гарантия1 год
ПроизводительAVS, Китай

Таблица: характеристики ROBITON R200

Тип, модельМодифицированная синусоида, ROBITON R200
Входное напряжение10-15 В DC
Выходное напряжение220-240 В ~ 50/60 Гц
Максимальная постоянная мощность150 Вт
Допустимая пиковая мощность300 Вт
Максимальная выходная эффективность или КПД90%
Предупреждение о недостаточном входном напряжении10.5 В
Отключение при недостаточном входном напряжении10 В
USB разъёмимеется
Защита от короткого замыкания и перегрева, перегрузки, низкого питающего напряженияимеется
КомплектацияПредохранитель 15 А, встроен в штекер прикуривателя, запасной предохранитель в комплекте
Температура эксплуатацииот -10 до +40°С, рекомендовано для наибольшей эффективности от +10 до +27°С
Габариты15*9,5*5,5 см
Вес0,65 кг
ПроизводительРоссия

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

Тип, модельмодифицированная синусоида, WESTER MSW250 12-220В+USB
Входное напряжение (постоянный ток)12В (11-15В)
Выходное напряжение (переменный ток)220В
Частота выходного напряжения50 Гц ± 5%
Напряжение USB-порта (постоянный ток)
Номинальная мощность250 Вт
Пиковая мощность500 Вт
КПД преобразователяболее 85%
Вес нетто0,7 кг
Подключениев прикуриватель
Форма выходного сигналааппроксимированная синусоида
Количество розеток1
Защитаот короткого замыкания, перегрева, перегрузки

Таблица: стоимость популярных на российском рынке преобразователей 12 в 220

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.

Читайте также:
Отделка фасада блок хаусом - особенности, плюсы и минусы

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 с 12 на 220 вольт

Преобразователи напряжения находят применение как в виде автономного устройства, питающего потребителей энергией переменного тока, так и могут входить в состав других изделий: систем и источников бесперебойного питания, устройств повышения постоянного напряжения до необходимой величины.

Инверторы представляют собой генераторы напряжения гармонических колебаний. Источнику постоянного тока с помощью специальной схемы управления создается режим периодического переключения полярности. В результате на выходных контактах устройства, к которым подключена нагрузка, формируется сигнал переменного напряжения. Его величину (амплитуду) и частоту определяют элементы схемы преобразователя.

Управляющее устройство (контроллер) задает частоту переключения источника и форму выходного сигнала, а его амплитуду определяют элементы выходного каскада схемы. Они рассчитаны на максимальную мощность, которую потребляет нагрузка в цепи переменного тока.

Контроллер используется и для регулирования величины выходного сигнала, которое достигается управлением длительностью импульсов (увеличение или уменьшение их ширины). Информация об изменениях величины выходного сигнала на нагрузке поступает в контроллер по цепи обратной связи, на основании которой в нем формируется управляющий сигнал на сохранение необходимых параметров. Этот метод называется ШИМ (широтно-импульсной модуляцией) сигналов.

В схемах силовых выходных ключей преобразователя напряжения 12В могут использоваться мощные составные биполярные транзисторы, полупроводниковые тиристоры, полевые транзисторы. Схемы контроллеров выполняются на микросхемах, представляющих собой уже готовые к работе устройства с необходимыми функциями (микроконтроллеры), специально разработанных для таких преобразователей.

Преобразователь напряжения с 12 на 220 вольт Bestek Power Inverter

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.

Читайте также:
Сварка полиэтиленовой пленки различными методами

Преобразователь с 12 на 220: принцип действия, особенности подключения и эксплуатации. 120 фото лучших моделей

Все привыкли к электроприборам, работающим от сети 220В. Но как быть, если отправляешься в поход или какую-нибудь дальнюю поездку, а удобные бытовые приборы хочется взять с собой? Работать напрямую от аккумулятора автомобиля они не смогут, им просто не хватит мощности. Тут на помощь могут прийти преобразователи напряжения с 12 на 220В.

Краткое содержимое статьи:

Что такое преобразователь и его суть

Благодаря техническому прогрессу, эти приборы стали на порядок меньше, и удобнее. Их легко переносить, и они не займут много места. Преобразователи способны поднять аккумуляторное напряжение до 220В. Работают даже от прикуривателя. С помощью подобных инверторов можно легко установить освещение в палатке, а так же питать от них планшет, ноутбук, и телефон.

ШИМ контролеры сделали такие устройства более продвинутыми. Заметно повысилось КПД, и форма тока стала подобна чистому синусу. Но это только в дорогих устройствах. Появилась возможность повышать мощность до нескольких кВт.

Продолжительность работы зависит от мощности, и емкости аккумуляторных батарей. Поэтому отправляясь в поездку лучше ограничиться электроприборами с низким потреблением энергии.

Сегодня, возможно, купить различные виды преобразователей тока, которые могут производить мощность от нескольких сотен ватт, до нескольких кВт. Но для туристических поездок стоит приобрести маломощный инвертор.

Единственным препятствием их всестороннего применения является измененная форма тока. Из обычной синусоиды, она превращается практически в прямоугольную форму. Не все бытовые приборы способны на ней работать.

  • Автомобильный;
  • Компактный;
  • Стационарный.

Стоит отметить, что повышая нагрузку, КПД преобразователя снижается. Стационарные инверторы могут производить синусоиду. Их удобно использовать для повышения напряжения от ветряных генераторов, и солнечной батареи.

Характеристики преобразователей

Перед покупкой надо знать, как выбрать преобразователь напряжения. Первое на что стоит обратить внимание – это его характеристики. Часто продавцы говорят неправильные показатели инвертора. Указывают его пиковую мощность, на которой прибор может работать несколько минут, после чего отключается от перегрева. Так рекламируют самые доступные преобразователи.

Мощные преобразователи DC-AC увеличивают напряжение с 12В до 220В, форма тока и частота равны обычным показателям домашней сети. Поэтому все устройства и инструменты способны от него работать.

  • Рабочую мощность;
  • КПД;
  • Тип охлаждения;
  • Затраты энергии при холостой работе;
  • Максимальное потребление тока на входе;
  • Защитные механизмы от КЗ, и перегрева;
  • Форма тока на выходе;
  • Уровень напряжения для питания.

Высокий КПД современных инверторов обусловлен импульсными контролерами, примененными в конструкции. Практически 95% энергии уходят на полезную нагрузку. Остальная часть, рассеиваясь в устройстве, и нагревает его.

В самых простых и доступных преобразователях изменяется синусоида тока. Она становится прямоугольная, а в дорогих и мощных приборах форма тока остается такой же плавной синусоидой, как и в стандартной розетке.

Иногда, мощности преобразователей напряжения может не хватать для запуска строительных инструментов. Например, если дрель потребляет 750Вт, то она не будет работать от инвертора в 1000Вт. Для решения этой проблемы продаются устройства плавного пуска.

Преобразователи стационарного типа применяются для домашних работ. Это мощные устройства, способные выдавать несколько тысяч ватт. Более серьезные преобразователи используются на предприятиях, их мощность составляет десятки тысяч ватт.

Для автомобилей используются маломощные инверторы в несколько сотен ватт. Потому что аккумулятор не способен при больших нагрузках длительно работать.

Читайте также:
Обзор лучших стабилизаторов напряжения Теплоком для газовых котлов: надежная защита для электроники

Не рекомендуется использовать преобразователь на максимальных нагрузках. Его срок службы будет быстро сокращаться. Дорогие приборы имеют запас мощности, а в самых доступных этот показатель немного меньше того, что указан на корпусе.

  • номинальной;
  • продолжительной;
  • кратковременной.

Тип охлаждения

Алюминий – это металл, обладающий высокой теплопроводностью, а преобразователи (особенно мощные) работая на больших нагрузках, способны перегреваться. Поэтому корпуса изготавливаются именно из этого металла.

Для активной системы охлаждения в корпус монтируется вентилятор. Включается он, когда термодатчик зафиксирует превышение температуры. В автомобильных инверторах вентиляторы могут забиваться пылью, что приводит к плохой вентиляции воздуха, и перегреву.

На корпусе могут иметься элементы пассивного охлаждения. На вид – это алюминиевые ребра, которые помогают рассеивать тепло.

Самодельный преобразователь

У радиолюбителей есть возможность сделать с помощью схемы простой инвертор. В результате получится компактное устройство, способное питать, различные карманные гаджеты.

В схеме имеются всего четыре транзистора. Каждый, умеющий пользоваться паяльником сможет ее собрать. Полученным прибором удобно пользоваться в автомобиле. Он способен дать полноценную бортовую розетку на 220В.

Фото преобразователей с 12 на 220

Читайте здесь! Ветрогенератор для дома: как установить и подключить к сети. Особенности постройки, ремонта и эксплуатации

Особенности преобразователя напряжения с 12В в 220 В

Преобразователь 12-220

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.

Схема 2

Принцип работы

Преобразованная синусоида

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:
Расчет напольного покрытия

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.

Применение электрических инверторов 12-220: обзор популярных моделей

Инверторами называют электрические приборы, совмещающие в себе функционал источника бесперебойного питания и стабилизатора напряжения. В зависимости от мощности, они могут обеспечивать питание одного или нескольких потребителей. Наибольшее распространение получили устройства для преобразования постоянного тока 12В в переменный 220В.

Сферы применения

Применение электрических инверторов 12-220: обзор популярных моделей

Инверторы используются в различных ситуациях:

  • В дальних поездках обеспечивают возможность подключения к аккумулятору автомобиля
    необходимых приборов (холодильника, электрических инструментов и т.д.).
  • Преобразование энергии, полученной от альтернативных источников (например, от солнечных батарей).
  • Резервное энергоснабжение дома на случай неожиданного отключения электричества.
  • Источник энергии на загородных участках при отсутствии централизованной электрификации и т.д.
Читайте также:
Самодельный станок для усиления профильной трубы

Для выполнения каждой из этих задач выбирают соответствующие модели преобразователей. Чаще всего инверторы 12/220 используются автомобилистами.

Классификация

Основными критериями классификации этих приборов являются мощность, форма тока и входное напряжение. Выбор конкретной модели зависит от целей, с которыми приобретается устройство.

Для подключения к автомобильному прикуривателю используются простейшие компактные преобразователи небольшой мощности. От них могут получать питание гаджеты с низким потреблением электроэнергии (телефоны, ноутбуки, вентиляторы, фонарики).

Мощность инвертора, включаемого в прикуриватель, не должна превышать 150 Вт. В противном случае можно вывести из строя всю электропроводку автомобиля.

Преобразователи для питания приборов мощностью от 150 Вт присоединяют напрямую к клеммам аккумулятора. Чтобы снизить потери КПД, не рекомендуется использовать «крокодильчики», которые входят в комплектацию некоторых моделей. Для стабильного и надёжного подключения больше подойдут медные клеммы с винтовым соединением.

Номинальная и пиковая мощность

Применение электрических инверторов 12-220: обзор популярных моделей

При выборе преобразователя следует суммировать мощность всех потребителей, которые будут к нему подключены. К полученному результату прибавляют ещё 20%, так как прибор не сможет долго работать на пределе возможностей. Кроме того, возможны потери вследствие плохого контакта в соединениях или низкого качества кабеля. Также нужно учитывать ёмкость аккумулятора.

Рассчитывать мощность инвертора необходимо по двум характеристикам: номинальной и пиковой. Первая из них определяет нагрузку, под которой прибор может работать длительное время. У бытовых моделей она обычно составляет от 60 до 1000 Вт. Однако существуют модификации, у которых этот показатель превышает 1 кВт. С их помощью можно обустроить мобильную мини-электростанцию. Их целесообразно покупать, например, для подключения электроинструментов.

Пиковая мощность характеризует максимальную нагрузку, которую инвертор может выдержать в течение короткого промежутка времени. Она варьируется в пределах 150 – 10000 Вт. Ток, потребляемый некоторыми электроприборами при начале работы, в несколько раз превышает номинальное значение. Выбирая преобразователь, нужно обязательно обратить внимание на этот момент, иначе подключенное к нему оборудование может не запуститься.

Если устройство используется при работающем двигателе автомобиля, ток его нагрузки не должен быть выше тока, вырабатываемого генератором.

Для бытовых нужд (например, путешествий на автомобиле) обычно бывает достаточно инвертора мощностью до 600 Вт. Этого хватит, чтобы включить холодильник, зарядить телефон, ноутбук или фонарик. Ток нагрузки такого прибора составляет примерно 50 А, что значительно меньше показателей современных автомобильных генераторов.

Форма тока

Применение электрических инверторов 12-220: обзор популярных моделей

Важным критерием выбора преобразователя является форма тока, получаемая на выходе. От этого параметра зависит, какие приборы к нему можно подключить.

Существует два вида формы:

  1. Чистая (непрерывная) синусоида. Диаграмма тока представляет собой ровную синусоиду. Такие приборы обеспечивают безопасное подключение любого оборудования. В схему этих устройств входят дорогостоящие комплектующие, поэтому цена на них достаточно высока.
  2. Модифицированная (изменённая) синусоида. Диаграмма тока – ступенчатая. Такие инверторы нельзя использовать для подключения электроинструмента с асинхронными двигателями, компрессоров и приборов, восприимчивых к помехам. Оборудование либо вообще не запустится, либо будет работать в экстремальном режиме, что приводит к снижению КПД и сокращению срока службы. Преобразователи с модифицированной синусоидой подходят для питания ламп, обогревателей, коллекторных двигателей, телефонов, ноутбуков, телевизоров. Повысить качество работы можно за счёт дополнительной установки устройства плавного пуска.

Стоимость инверторов с чистым синусом достаточно высока. Приобретать их целесообразно только при необходимости подключить оборудование, несовместимое с модифицированной синусоидой.

Защита

Инверторы оснащаются различными видами защиты, которые при достижении критических значений отключают прибор или подают звуковой сигнал, при следующих ситуациях:

  • Слишком высокое или слишком
    низкое напряжение на входе.
  • Короткое замыкание.
  • Перегрев.
  • Превышение допустимой нагрузки.
  • Неправильное подключение.

Чем выше стоимость устройства, тем больше внимания уделяется защитным мерам.

Читайте также:
Планировка сада по фэн-шую: правила и рекомендации

Выходы

Преобразователи могут оснащаться различными типами выходов для подключения потребителей:

  • Электрическая розетка (обычная, европейского стандарта или универсальная).
  • Разъём USB.
  • Специальные разъёмы DC напряжением от 12 до 28 В (к ним подключается автомобильное
    оборудование: магнитолы, телевизоры, подогрев сидений и т.д.).

Количество выходов каждого типа зависит от конкретной модели.

Кабель

В комплектацию инвертора входит кабель для подключения. Его длина может достигать 100 м. Это обеспечивает мобильность устройства, однако приводит к дополнительным потерям мощности. Рекомендуется обращать внимание не на длину, а на качество кабеля: он должен иметь достаточно большое сечение и быть гибким.

Материал

Применение электрических инверторов 12-220: обзор популярных моделей

Для изготовления корпуса преобразователя могут использоваться разные материалы:

Также существуют комбинированные варианты (алюминий с пластиком и сталь с пластиком).

Алюминиевый корпус лучше других обеспечивает пассивное охлаждение. Изделия из стали обладают повышенной прочностью. Вариант из пластика подходит только для маломощных инверторов.

Вне зависимости от материала корпуса и типа охлаждения, устанавливать инвертор необходимо только на открытом пространстве, чтобы обеспечить беспрепятственное отведение тепла.

Стоимость

Наиболее значимое влияние на стоимость преобразователя оказывает его мощность.

Выделяют три основных ценовых сегмента:

  • Начальный. Сюда входят маломощные устройства (до 200 Вт) для питания мелких приборов. Включаются в прикуриватель. Выдают модифицированную синусоиду. Стоимость – до 1400 руб.
  • Средний. Инверторы мощностью до 800 Вт с модифицированной синусоидой. Подключаются напрямую к аккумулятору. Стоимость – 1400 – 5000 руб.
  • Высший. Мощные устройства (до 5 кВт) с модифицированным или чистым синусом. Стоимость – от 5000 руб.

Популярные модели

Из всего многообразия инверторов потребители отдают предпочтение следующим моделям:

STURM AW98A03

Применение электрических инверторов 12-220: обзор популярных моделей

Номинальная мощность прибора – 240 Вт. Отключение происходит при нагрузке более 360 Вт (30 А). Оснащается прочным корпусом и защитой от перегрева, перенапряжения и короткого замыкания. Прост в обращении, управление осуществляется одной кнопкой. Выдаёт изменённую синусоиду. Стоимость – около 2500 руб.

МАП «ЭНЕРГИЯ» 900

Применение электрических инверторов 12-220: обзор популярных моделей

Мощность – 900 Вт (отключение происходит при достижении 1300 Вт). Оснащается цифровым дисплеем и большим набором разнообразных настроек и функций. Может использоваться в качестве ЗУ для автомобильного АКБ. Средняя стоимость – 28000 руб.

TBS POWERSINE PS600-12

Применение электрических инверторов 12-220: обзор популярных моделей

Прибор с пультом ДУ, активным охлаждением и высоким КПД (92%). Корпус выполнен из стали. Нагрузка – до 500 Вт. Чистая синусоида. Защита от слишком высокого и слишком низкого входного напряжения. Стоимость – около 26000 руб.

MEANWELL 12/220V 1500W

Применение электрических инверторов 12-220: обзор популярных моделей

Может работать от прикуривателя, аккумулятора или солнечных батарей. Отличается высокой мощностью и небольшими габаритами. Стоит порядка 7000 руб. Выдаёт чистую синусоиду.

RITMIX RPI-6010 CHARGER

Применение электрических инверторов 12-220: обзор популярных моделей

Сочетает в себе функции выпрямителя, зарядного устройства для автомобильной АКБ и автономного источника питания. Стоит порядка 5000 руб.

MOBILEN SP-150

Применение электрических инверторов 12-220: обзор популярных моделей

Мощность – 150 Вт. На выходе оснащается разъёмом USB и обычной розеткой. Имеется защита от перегрузки. Включается в прикуриватель. Стоимость – около 1000 руб.

LUXEON IPS-2000S

Применение электрических инверторов 12-220: обзор популярных моделей

Мощность – до 1 кВт. Чистая синусоида. Высокий уровень защиты. КПД – 90%. Ремонтопригодность. Стоимость – от 8000 руб.

ШТИЛЬ PS12/300

Применение электрических инверторов 12-220: обзор популярных моделей

Мощность – 300 Вт. Чистая синусоида. Подключается к аккумулятору или прикуривателю. Средняя стоимость – 7500 руб.

Рекомендации по установке

Чтобы продлить срок службы преобразователя, следует тщательно выбрать место для его установки.

Противопоказаниями являются:

  • Высокая влажность.
  • Попадание солнечных лучей.
  • Наличие поблизости отопительных
    приборов и легковоспламеняющихся предметов.

Вывод

Высокая мощность не является приоритетом при выборе инвертора. Основное внимание следует уделить качеству сборки и комплектующих, а также соблюдению правил установки и подключения.

Видео-обзор электрического инвертора Luxeon IPS 2000s 12В на 220В

Ссылка на основную публикацию