Circuitul electric al invertorului 12 V 220 1000 W. Să încercăm să facem singuri un convertor de tensiune. Caracteristicile invertorului

Schema schematică a invertorului 12-220 pe TL494

Acest invertor folosește un transformator de înaltă frecvență gata făcut de la sursa de alimentare a computerului, dar în convertorul nostru va deveni, dimpotrivă, un transformator de creștere. Acest transformator poate fi luat atât de la AT cât și de la ATX. În mod obișnuit, astfel de transformatoare diferă doar în dimensiune, iar locațiile lor sunt aceleași. Puteți căuta o sursă de alimentare moartă (sau un transformator de la ea) la orice atelier de reparații de computere.

Dacă nu găsiți un astfel de transformator, puteți încerca să-l înfășurați manual (dacă aveți răbdare). Iată transformatorul pe care l-am folosit în versiunea mea:

Tranzistoarele trebuie plasate pe un radiator, altfel se pot supraîncălzi și se pot defecta.

Am folosit un radiator de aluminiu de la un televizor sovietic cu semiconductor. Acest radiator nu se potrivea prea bine cu dimensiunea tranzistoarelor, dar nu aveam altă opțiune.

De asemenea, este recomandabil să izolați toate bornele de înaltă tensiune ale acestui invertor și este mai bine să asamblați totul într-o carcasă, deoarece, dacă nu se face acest lucru, poate apărea accidental un scurtcircuit sau puteți atinge pur și simplu borna de înaltă tensiune, care va fi foarte neplăcut.

Atenție! Ieșirea circuitului este de înaltă tensiune și poate provoca un șoc foarte grav.

Am folosit o carcasă de la o sursă de alimentare pentru laptop. Se potrivește foarte bine ca mărime.

Și, desigur, invertorul în acțiune:

Mult succes tuturor, Kirill.

Un invertor de 12V/220V este un lucru necesar într-o gospodărie. Uneori este pur și simplu necesar: rețeaua, de exemplu, a dispărut, iar telefonul este mort și există carne în frigider. Cererea determină oferta: pentru modelele gata făcute de 1 kW sau mai mult, de la care puteți alimenta orice aparate electrice, va trebui să plătiți undeva de la 150 USD. Posibil peste 300 de dolari. Cu toate acestea, realizarea unui convertor de tensiune cu propriile mâini în vremurile noastre este accesibilă oricui știe să lipize: asamblarea acestuia dintr-un set gata de componente va costa de trei până la patru ori mai puțin + puțină muncă și metal din gunoiul vechi. Dacă aveți un încărcător pentru bateriile auto, puteți cheltui în general 300-500 de ruble. Și dacă ai și abilități de bază de radio amator, atunci, după ce ai scotocit prin haz, este foarte posibil să faci un invertor de 12V DC/220V AC 50Hz pentru 500-1200 W degeaba. Să luăm în considerare opțiunile posibile.

Opțiuni: Global

Un convertor de tensiune de 12-220 V pentru a alimenta o sarcină de până la 1000 W sau mai mult poate fi realizat în general independent în următoarele moduri (în ordinea creșterii costurilor):

1. Puneți o unitate gata făcută într-o carcasă cu un radiator de la Avito, Ebay sau AliExpress. Căutați „invertor 220” sau „invertor 12/220”; puteți adăuga imediat puterea necesară. Va costa aprox. jumătate din prețul aceleiași fabrici. Nu sunt necesare abilități electrice, dar - vezi mai jos;
2. Asamblați același din kit: placa de circuit imprimat + componente „împrăștiate”. Poate fi achiziționat de acolo, dar la cerere se adaugă diy, ceea ce înseamnă auto-asamblare. Pret inca aprox. de 1,5 ori mai mic. Sunt necesare abilități de bază în electronică radio: abilitatea de a lipi, de a folosi un multimetru, cunoașterea cablajului (pinouts) bornelor elementelor active sau abilitatea de a le căuta, regulile de includere a componentelor polare (diode, condensatori electrolitici) în circuit și capacitatea de a determina ce curent și ce fire de secțiune transversală sunt necesare;
3. Adaptați o sursă de alimentare neîntreruptibilă a computerului (UPS, UPS) la invertor. Un UPS folosit fără o baterie standard poate fi găsit pentru 300-500 de ruble. Nu aveți nevoie de abilități - pur și simplu conectați bateria mașinii la UPS. Dar va trebui să-l încărcați separat, vezi și mai jos;
4. Alegeți o metodă de conversie, o diagramă (vezi mai jos) în conformitate cu nevoile dvs. și disponibilitatea pieselor, calculați și asamblați complet singur. Poate fi complet gratuit, dar pe lângă abilitățile electronice de bază, veți avea nevoie de capacitatea de a utiliza niște instrumente speciale de măsurare (vezi și mai jos) și de a efectua calcule inginerești simple.

Dintr-un modul terminat

Metode de asamblare conform paragrafelor. 1 și 2 nu sunt de fapt atât de simple. Carcasele invertoarelor gata făcute din fabrică servesc, de asemenea, ca radiatoare pentru comutatoare puternice cu tranzistori în interior. Dacă luați un „produs semifabricat” sau „vrac”, atunci nu va exista nicio carcasă pentru ei: având în vedere costul actual al electronicelor, al manoperei și al metalelor neferoase, diferența de prețuri se explică tocmai prin absența al doilea și, eventual, al treilea. Adică va trebui să-ți faci singur un radiator pentru chei puternice sau să cauți unul gata făcut din aluminiu. Grosimea acestuia la locul unde sunt instalate cheile trebuie să fie de cel puțin 4 mm, iar suprafața fiecărei chei trebuie să fie de cel puțin 50 de metri pătrați. vezi pentru fiecare kW de putere ieșită; cu suflare de la un ventilator-cooler de computer de 12 V 110-130 mA – de la 30 mp. cm*kW*cheie.

Module invertoare de tensiune 12/220 V gata făcute

De exemplu, într-un set (modul) sunt 2 chei (se văd, ies din tablă, vezi în stânga în figură); modulele cu chei pe radiator (în dreapta în figură) sunt mai scumpe și sunt proiectate pentru o anumită putere, de obicei nu foarte mare. Nu există răcitor, puterea necesară este de 1,5 kW. Aceasta înseamnă că aveți nevoie de un calorifer de 150 mp. vezi. Pe lângă aceasta, există și kituri de instalare pentru chei: garnituri termoconductoare izolante și fitinguri pentru șuruburi de montare - cupe și șaibe izolatoare. Dacă modulul are protecție termică (va mai fi o altă piesă care iese între taste - un senzor termic), atunci puțină pastă termică pentru a o lipi pe radiator. Fire - desigur, vezi mai jos.

De la UPS

Invertorul de 12V DC/220V AC 50Hz, la care puteți conecta orice dispozitiv în limita de putere admisă, este realizat dintr-un UPS de calculator destul de simplu: firele standard către bateria „dvs.” sunt înlocuite cu altele lungi cu cleme pentru bateria mașinii terminale. Secțiunea transversală a firului este calculată pe baza densității de curent admisibile de 20-25 A/mp. mm, vezi și mai jos. Dar din cauza unei baterii nestandard, pot apărea probleme - cu ea și este mai scumpă și mai necesară decât un convertor.

UPS folosește și baterii plumb-acid. Aceasta este astăzi singura sursă de energie chimică secundară disponibilă pe scară largă, capabilă să furnizeze în mod regulat curenți mari (curenți suplimentari) fără a fi „omorâtă” complet în 10-15 cicluri de încărcare-descărcare. În aviație, se folosesc baterii argint-zinc, care sunt și mai puternice, dar sunt monstruos de scumpe, nu sunt disponibile pe scară largă, iar durata lor de viață este neglijabilă pentru standardele de zi cu zi - aprox. 150 de cicluri.

Descărcarea bateriilor cu acid este monitorizată în mod clar de tensiunea de pe bancă, iar controlerul UPS nu va permite ca bateria „străină” să fie descărcată peste măsură. Dar în bateriile UPS standard electrolitul este gel, în timp ce în bateriile auto este lichid. Modurile de încărcare în ambele cazuri sunt semnificativ diferite: aceiași curenți nu pot fi trecuți prin gel ca printr-un lichid, iar într-un electrolit lichid, dacă curentul de încărcare este prea scăzut, mobilitatea ionilor va fi scăzută și nu toți se vor întoarce la locurile lor în electrozi. Ca urmare, UPS-ul va încărca subîncărcarea cronică a bateriei mașinii; în curând va deveni sulfatat și va deveni complet inutilizabil. Prin urmare, este necesar un încărcător de baterie pentru invertorul de pe UPS. Îl poți face singur, dar acesta este un alt subiect.

Baterie și putere

Adecvarea convertorului pentru un anumit scop depinde și de baterie. Un invertor de tensiune de amplificare nu preia energie pentru consumatori din „materia întunecată” a Universului, găurile negre, spiritul sfânt sau oriunde altundeva așa. Doar de la baterie. Și din ea va prelua puterea furnizată consumatorilor, împărțită la eficiența convertorului în sine.

Dacă vedeți „6800W” sau mai mult pe corpul unui invertor de marcă, credeți-vă ochii. Electronica modernă face posibilă încadrarea unor dispozitive și mai puternice în volumul pachetului de țigări. Dar să presupunem că avem nevoie de o putere de încărcare de 1000 W și avem la dispoziție o baterie de mașină obișnuită de 12 V 60 A/h. Valoarea tipică a eficienței invertorului este 0,8. Aceasta înseamnă că va dura aprox. 100 A. Pentru un astfel de curent sunt necesare și fire cu o secțiune transversală de 5 metri pătrați. mm (vezi mai sus), dar acesta nu este principalul lucru aici.

Pasionații de mașini știu: dacă porniți demarorul timp de 20 de minute, cumpărați o baterie nouă. Adevărat, mașinile noi au limite de timp pentru funcționarea sa, așa că poate că nu știu. Și cu siguranță nu toată lumea știe că demarorul unei mașini, odată rotit, ia un curent de aprox. 75 A (în termen de 0,1-0,2 s la pornire - până la 600 A). Cel mai simplu calcul - și se dovedește că dacă invertorul nu are echipament automat care să limiteze descărcarea bateriei, atunci al nostru se va epuiza complet în 15 minute. Deci alegeți sau proiectați-vă convertorul ținând cont de capacitățile bateriei existente.

Notă: acest lucru implică un avantaj imens al convertoarelor de 12/220 V bazate pe UPS-uri computerizate - controlerul lor nu va permite descărcarea completă a bateriei.

Durata de viață a bateriilor cu acid nu scade semnificativ dacă sunt descărcate cu un curent de 2 ore (12 A pentru 60 A/h, 24 A pentru 120 A/h și 42 A pentru 210 A/h). Ținând cont de eficiența conversiei, aceasta oferă o putere de sarcină admisibilă pe termen lung de aprox. 120 W, 230 W și respectiv 400 W. Timp de 10 min. sarcină (de exemplu, pentru a alimenta o unealtă electrică), aceasta poate fi mărită de 2,5 ori, dar după aceasta ABC-ul trebuie să se odihnească timp de cel puțin 20 de minute.

În general, rezultatul nu este în totalitate rău. Dintre uneltele electrice obișnuite de uz casnic, doar polizorul poate lua 1000-1300 W. Restul, de regulă, costă până la 400 W, iar șurubelnițele până la 250 W. Un frigider dintr-o baterie de 12 V 60 A/h va functiona printr-un invertor timp de 1,5-5 ore; suficient pentru a lua măsurile necesare. Prin urmare, a face un convertor de 1 kW pentru o baterie de 60 A/h are sens.

Care va fi rezultatul?

Pentru a reduce greutatea și dimensiunea dispozitivului, cu rare excepții (vezi mai jos), convertoarele de tensiune funcționează la frecvențe crescute de la sute de Hz la unități și zeci de kHz. Niciun consumator nu va accepta un curent de o asemenea frecvență, iar pierderea energiei sale în cablarea convențională va fi enormă. Prin urmare, invertoarele 12-200 sunt construite pentru următoarea tensiune de ieșire. tipuri:

• Rectificat constant 220 V (220 V AC). Potrivit pentru alimentarea încărcătoarelor de telefon, a majorității surselor de alimentare (PS) pentru tablete, lămpi cu incandescență, menajere fluorescente și lămpi LED. Cu o putere de 150-250 W, sunt perfecte pentru sculele electrice de mână: puterea DC pe care o consumă este ușor redusă, iar cuplul crește. Nu este potrivit pentru comutarea surselor de alimentare (UPS) ale televizoarelor, computerelor, laptopurilor, cuptoarelor cu microunde etc. cu o putere mai mare de 40-50 W: acestea au neapărat așa-numitele. o unitate de pornire, pentru funcționarea normală a cărei tensiune de rețea trebuie să treacă periodic prin zero. Nepotrivită și periculoasă pentru dispozitivele cu transformatoare de putere pe fier și motoare electrice de curent alternativ: scule electrice staționare, frigidere, aparate de aer condiționat, majoritatea audio Hi-Fi, robote de bucătărie, unele aspiratoare, aparate de cafea, râșnițe de cafea și cuptoare cu microunde (pentru acestea din urmă - datorită prezenței unei mese cu motor rotativ).
• Undă sinusoidală modificată (vezi mai jos) - potrivită pentru orice consumatori, cu excepția audio Hi-Fi cu UPS, alte dispozitive cu UPS de la 40-50 W (vezi mai sus) și, adesea, sisteme de securitate locale, stații meteo de acasă etc. cu senzori analogici sensibili.
• Sinusoidal pur - potrivit fără restricții, cu excepția puterii, pentru orice consumator de energie electrică.

Sinus sau pseudosinus?

Pentru a crește eficiența, conversia tensiunii se realizează nu numai la frecvențe mai mari, ci și cu impulsuri heteropolare. Cu toate acestea, este imposibil să alimentați foarte multe dispozitive de consum cu o secvență de impulsuri dreptunghiulare multipolare (așa-numitul meandre): supratensiunile mari pe fronturile de meandre chiar și cu o sarcină ușor reactivă vor duce la pierderi mari de energie și pot provoca o funcţionarea defectuoasă a consumatorului. Cu toate acestea, este imposibil să proiectați convertorul pentru curent sinusodal - eficiența nu va depăși cca. 0,6.

Convertiți tensiunea DC în undă sinusoidală pură și modificată

O revoluție liniștită, dar semnificativă în această industrie a avut loc atunci când au fost dezvoltate microcircuite special pentru invertoarele de tensiune, formând așa-numitele. o sinusoidă modificată (în stânga în figură), deși mai corect ar fi să o numim pseudo-, meta-, cvasi- etc. sinusoid. Forma actuală a sinusoidului modificat este în trepte, iar fronturile pulsului sunt prelungite (fronturile meandre sunt adesea deloc vizibile pe ecranul unui osciloscop cu raze catodice). Datorită acestui fapt, consumatorii cu transformatoare pe fier sau reactivitate notabilă (motoare electrice asincrone) „înțeleg” unda pseudosinusoială „ca reală” și lucrează ca și cum nimic nu s-ar fi întâmplat; Audio Hi-Fi cu un transformator de rețea pe hardware poate fi alimentat cu o undă sinusoidală modificată. În plus, o sinusoidă modificată poate fi netezită în moduri destul de simple la una „aproape reală”, diferențele față de una pură pe un osciloscop abia se observă cu ochii; Convertizoarele de tip „Pure Sine” nu sunt cu mult mai scumpe decât cele convenționale, în dreapta în Fig.

Cu toate acestea, nu este recomandabil să rulați dispozitive cu componente analogice capricioase și UPS-uri dintr-o undă sinusoidală modificată. Acestea din urmă sunt extrem de nedorite. Faptul este că platforma de mijloc a sinusoidului modificat nu este o tensiune zero pură. Unitatea de pornire a UPS-ului dintr-o undă sinusoidală modificată nu funcționează clar și este posibil ca întregul UPS să nu iasă din modul de pornire în modul de funcționare. Utilizatorul vede asta la început ca pe niște erori urâte, iar apoi iese fum din dispozitiv, ca în glumă. Prin urmare, dispozitivele din UPS trebuie să fie alimentate de la invertoare Pure Sine.

Invertorul îl facem singuri

Deci, deocamdată este clar că cel mai bine este să faci un invertor pentru o ieșire de 220 V 50 Hz, deși ne vom aminti și despre ieșirea AC. În primul caz, pentru a controla frecvența veți avea nevoie de un contor de frecvență: norma pentru fluctuațiile frecvenței rețelei de alimentare este de 48-53 Hz. Motoarele electrice cu curent alternativ sunt deosebit de sensibile la abaterile sale: atunci când frecvența tensiunii de alimentare atinge limitele de toleranță, se încălzesc și „se îndepărtează” de viteza nominală. Acesta din urmă este foarte periculos pentru frigidere și aparate de aer condiționat; ele pot eșua iremediabil din cauza depresurizării. Dar nu avem nevoie să cumpărăm, să închiriem sau să cerșim pentru un împrumut un contor de frecvență electronic precis și multifuncțional - nu avem nevoie de acuratețea acestuia. Fie un contor de frecvență de rezonanță electromecanic (poz. 1 în figură), fie un indicator al oricărui sistem, poz. 2:

Dispozitive pentru monitorizarea frecvenței rețelei de alimentare

Ambele sunt ieftine, vândute pe internet și în marile orașe în magazinele specializate în electricitate. Un contor de frecvență de rezonanță vechi poate fi găsit pe piața de fier, iar unul sau altul, după configurarea invertorului, este foarte potrivit pentru monitorizarea frecvenței rețelei din casă - contorul nu răspunde la conectarea lor la rețea.

50 Hz de la computer

În majoritatea cazurilor, consumatorii care nu sunt deosebit de puternici necesită o putere de 220 V 50 Hz, până la 250-350 W. Apoi, baza unui convertor de 12/220 V 50 Hz poate fi un UPS de la un computer vechi - dacă, desigur, cineva stă la gunoi sau cineva îl vinde ieftin. Puterea furnizată încărcăturii va fi de cca. 0,7 de la UPS-ul nominal. De exemplu, dacă pe corpul său este scris „250W”, atunci dispozitivele de până la 150-170 W pot fi conectate fără teamă. Aveți nevoie de mai mult - trebuie mai întâi să îl testați pe o încărcătură de lămpi cu incandescență. A durat 2 ore – poate oferi o astfel de putere mult timp. Cum să faci un invertor de 12V DC/220V AC 50Hz de la o sursă de alimentare a computerului, vezi videoclipul de mai jos.

Video: un convertor simplu 12-220 de la o sursă de alimentare a computerului

Chei

Să presupunem că nu există UPS pentru computer sau aveți nevoie de mai multă putere. Atunci alegerea elementelor cheie devine importantă: trebuie să comute curenți mari cu pierderi minime de comutare, să fie fiabile și accesibile. În acest sens, tranzistoarele bipolare și tiristoarele devin cu încredere un lucru a trecutului în acest domeniu de aplicare.

A doua revoluție în domeniul invertoarelor este asociată cu apariția tranzistoarelor puternice cu efect de câmp („tranzistori de câmp”), așa-numitele. structura verticala. Cu toate acestea, au revoluționat întreaga tehnologie de alimentare a dispozitivelor de putere redusă: devine din ce în ce mai dificil să găsești un transformator pe fier în aparatele de uz casnic.

Cele mai bune dintre dispozitivele de câmp de mare putere pentru convertoarele de tensiune sunt canalul indus de poartă izolată (MOSFET), de ex. IFR3205, stânga în figură:

Tranzistoare de putere pentru convertoare de tensiune

Datorită puterii de comutare neglijabile, eficiența unui invertor cu ieșire DC pe astfel de tranzistoare poate ajunge la 0,95, iar cu o ieșire AC 50 Hz 0,85-0,87. Analogii MOSFET cu un canal încorporat, de ex. IFRZ44, dau o eficienta mai mica, dar sunt mult mai ieftine. O pereche de unul sau altul vă permite să aduceți puterea în sarcină la cca. 600 W; ambele pot fi puse în paralel fără probleme (în dreapta în figură), ceea ce face posibilă construirea de invertoare cu o putere de până la 3 kW.

Notă: pierderea de putere de comutare a comutatoarelor cu canal încorporat atunci când funcționează pe o sarcină semnificativ reactivă (de exemplu, un motor electric asincron) poate ajunge la 1,5 W per comutator. Tastele cu un canal indus nu au acest dezavantaj.

TL494

Al treilea element care a făcut posibilă aducerea convertoarelor de tensiune la starea lor actuală este microcircuitul specializat TL494 și analogii săi. Toate acestea sunt un controler cu modulație pe lățime de impuls (PWM) care generează un semnal de undă sinusoidală modificat la ieșiri. Ieșirile sunt multipolare, ceea ce vă permite să controlați perechi de taste. Frecvența de conversie de referință este setată de un singur circuit RC, ai cărui parametri pot fi modificați în limite largi.

Când este suficient un loc de muncă permanent?

Cercul consumatorilor de 220 V DC este limitat, dar ei sunt cei care au nevoie de o sursă de alimentare autonomă nu numai în situații de urgență. De exemplu, atunci când lucrați cu unelte electrice pe drum sau în colțul îndepărtat al propriului site. Sau este mereu prezent, să zicem, la iluminatul de urgență al intrării în casă, hol, coridor, local dintr-o baterie solară care reîncarcă bateria în timpul zilei. Al treilea caz tipic este încărcarea telefonului din mers de la brichetă. Aici puterea de ieșire este necesară foarte puțin, astfel încât invertorul poate fi realizat cu doar 1 tranzistor conform circuitului generator de relaxare, vezi în continuare. clip video.

Video: boost convertor pe un tranzistor

Deja pentru a alimenta 2-3 becuri LED ai nevoie de mai multă putere. Când încercați să o „strângeți”, eficiența generatoarelor de blocare scade brusc și trebuie să treceți la circuite cu elemente de sincronizare separate sau feedback inductiv intern complet; acestea sunt cele mai economice și conțin cel mai mic număr de componente. În primul caz, pentru a comuta un comutator, EMF de auto-inducție a uneia dintre înfășurările transformatorului este utilizat împreună cu un circuit de temporizare. În al doilea, elementul de setare a frecvenței este transformatorul însuși, datorită propriei constante de timp; valoarea sa este determinată în primul rând de fenomenul de autoinducere. Prin urmare, ambele invertoare sunt uneori numite convertoare cu auto-inducție. Eficiența lor, de regulă, nu este mai mare de 0,6-0,65, dar, în primul rând, circuitul este simplu și nu necesită ajustare. În al doilea rând, tensiunea de ieșire este mai mult trapezoidală decât undă pătrată; consumatorii „pretențioși” îl „înțeleg” ca pe o undă sinusoidală modificată. Dezavantaj: comutatoarele de câmp din astfel de convertoare sunt practic inaplicabile, deoarece adesea eșuează din cauza supratensiunii de pe înfășurarea primară în timpul comutării.

Un exemplu de circuit cu elemente de temporizare externe este dat în poz. 1 poza:

Circuite ale convertoarelor simple de tensiune 12-200 V

Miez magnetic selectat incorect al transformatorului unui convertor de tensiune joasă

Autorul designului nu a putut să stoarce mai mult de 11 W din el, dar se pare că a confundat ferita cu fierul carbonil. În orice caz, circuitul magnetic blindat (cupă) din propria sa fotografie (vezi figura din dreapta) nu este în niciun caz ferită. Seamănă mai degrabă cu unul carbonil vechi, oxidat la exterior cu timpul, vezi fig. pe dreapta. Este mai bine să înfășurați transformatorul pentru acest invertor pe un inel de ferită cu o secțiune transversală de ferită de 0,7-1,2 metri pătrați. cm. Înfășurarea primară ar trebui să conțină apoi 7 spire de sârmă cu un diametru de cupru de 0,6-0,8 mm, iar înfășurarea secundară ar trebui să conțină 57-58 spire de sârmă de 0,3-0,32 mm. Aceasta este pentru îndreptare cu dublare, vezi mai jos. Pentru „pură” 220 V - 230-235 spire de sârmă 0,2-0,25. În acest caz, la înlocuirea KT814 cu KT818, acest invertor va furniza o putere de până la 25-30 W, ceea ce este suficient pentru 3-4 lămpi LED. Când înlocuiți KT814 cu KT626, puterea de sarcină va fi de cca. 15 W, dar eficiența va crește. În ambele cazuri, radiatorul cheie este de la 50 de metri pătrați. cm.

La poz. Figura 2 prezintă o diagramă a convertorului „antediluvian” 12-220 cu înfășurări separate de feedback. Nu este chiar atât de arhaic. În primul rând, tensiunea de ieșire sub sarcină este trapezoidală cu fracturi rotunjite și fără vârfuri. Este chiar mai bine decât o undă sinusoidală modificată. În al doilea rând, acest convertor poate fi proiectat fără modificări în circuit pentru o putere de până la 300-350 W și o frecvență de 50 Hz, atunci nu este necesar un redresor, trebuie doar să instalați VT1 și VT2 pe radiatoare de la 250 kW. . vezi fiecare. În al treilea rând, protejează bateria: la supraîncărcare, frecvența de conversie scade, puterea de ieșire scade, iar dacă o încarci și mai mult, generația se oprește. Adică, pentru a evita supra-descărcarea bateriei, nu este necesară automatizarea.

Procedura de calcul a acestui invertor este dată în scanarea din Fig.:

Mărimile cheie din acesta sunt frecvența de conversie și inducția de lucru în circuitul magnetic. Frecvența de conversie este selectată în funcție de materialul miezului disponibil și de puterea necesară:

Această „omnivoritate” a feritei se explică prin faptul că bucla sa de histerezis este dreptunghiulară, iar inducția de lucru este egală cu inducerea de saturație. Scăderea valorilor calculate ale inducției în miezurile magnetice din oțel în comparație cu valorile tipice este cauzată de o creștere bruscă a pierderilor de comutare ale curenților nesinusoidali pe măsură ce cresc. Prin urmare, din miezul transformatorului de putere al vechiului televizor „sicriu” de 270 W în acest convertor de 50 Hz, nu va fi posibil să eliminați mai mult de 100-120 W. Dar - fără pește, există cancer la pește.

Notă: dacă aveți un miez magnetic din oțel cu o secțiune transversală supradimensionată, nu strângeți puterea din acesta! Lăsați inducția să fie mai bună - eficiența convertorului va crește, iar forma tensiunii de ieșire se va îmbunătăți.

Îndreptarea

Este mai bine să rectificați tensiunea de ieșire a acestor invertoare folosind un circuit cu dublarea tensiunii în paralel (articolul 3 din figură cu diagrame): componentele pentru aceasta vor costa mai puțin, iar pierderile de putere pe un curent nesinusoidal vor fi mai mici decât într-un pod. Condensatorii ar trebui să fie luați „putere”, proiectați pentru o putere reactivă mare (desemnată PE sau W). Dacă le pui pe cele „sunete” fără aceste litere, ele pot exploda pur și simplu.

50 Hz? E foarte simplu!

Un invertor simplu de 50 Hz (articolul 4 din figura de mai sus cu diagrame) este un design interesant. Pentru unele tipuri de transformatoare de putere standard, constanta de timp intrinsecă este aproape de 10 ms, adică. jumătate de perioadă de 50 Hz. Prin reglarea acestuia cu rezistențe de temporizare, care vor acționa și ca limitatori ai curentului de control al comutatorului, puteți obține imediat o undă pătrată netezită de 50 Hz la ieșire fără circuite complexe de formare. Transformatoarele TP, TPP, TN pentru 50-120 W sunt potrivite, dar nu orice fel. Este posibil să trebuiască să modificați valorile rezistenței și/sau să conectați condensatori de 1-22 nF în paralel cu aceștia. Dacă frecvența de conversie este încă departe de 50 Hz, este inutil să dezasamblați și să rebobinați transformatorul: circuitul magnetic lipit cu adeziv feromagnetic se va umfla, iar parametrii transformatorului se vor deteriora brusc.

Acest invertor este un convertor dacha de weekend. Nu va descărca bateria mașinii din aceleași motive ca și precedenta. Dar este suficient să iluminați o casă cu o verandă cu lămpi LED și un televizor sau o pompă de vibrații într-o fântână. Frecvența de conversie a invertorului reglat atunci când curentul de sarcină se modifică de la 0 la maxim nu depășește normele tehnice pentru rețelele de alimentare.

Înfășurările transformatorului original sunt direcționate astfel. În transformatoarele de putere tipice, există un număr par de înfășurări secundare pentru 12 sau 6 V. Două dintre ele sunt „puse deoparte”, iar restul sunt lipite în paralel în grupuri cu un număr egal de înfășurări în fiecare. Apoi, grupurile sunt conectate în serie, astfel încât să obțineți 2 semiînfășurări de 12 V fiecare, aceasta va fi o înfășurare de joasă tensiune (primară) cu un punct de mijloc. Dintre înfășurările de joasă tensiune rămase, una este conectată în serie cu înfășurarea rețelei de 220 V; aceasta va fi înfășurarea crescătoare. Este necesar un aditiv deoarece... Căderea de tensiune la întrerupătoarele din tranzistoare bipolare compozite, împreună cu pierderile sale în transformator, poate ajunge la 2,5-3 V, iar tensiunea de ieșire va fi subestimată. Înfășurarea suplimentară o va aduce la normal.

DC de la cip

Eficiența convertoarelor descrise nu depășește 0,8, iar frecvența variază considerabil în funcție de curentul de sarcină. Puterea maximă de sarcină este mai mică de 400 W, așa că este timpul să ne gândim la soluții moderne de circuite.

Circuitul unui convertor simplu 12 V DC/220 V DC pentru 500-600 W este prezentat în figură:

Circuit convertizor 12-220 V DC 1000 W

Scopul său principal este de a alimenta unelte electrice de mână. O astfel de sarcină nu solicită calitatea tensiunii furnizate, astfel încât cheile sunt luate mai ieftin; Sunt potrivite și IFRZ46, 48. Transformatorul este înfășurat pe ferită cu o secțiune transversală de 2-2,5 metri pătrați. cm; Un miez de transformator de putere de la un UPS de calculator este potrivit. Înfășurare primară - 2x5 spire ale unui pachet de 5-6 fire de înfășurare cu un diametru de cupru de 0,7-0,8 mm (vezi mai jos); secundar - 80 de spire ale aceluiași fir. Nu este necesară nicio ajustare, dar nu este monitorizată descărcarea bateriei, așa că în timpul funcționării trebuie să atașați un multimetru la bornele sale și nu uitați să îl priviți (același lucru este valabil și pentru toate celelalte invertoare de tensiune de casă). Dacă tensiunea scade la 10,8 V (1,8 V per celulă) - opriți, opriți! A scăzut la 1,75 V per celulă (10,5 V pentru întreaga baterie) - aceasta este deja sulfatare!

Cum să înfășurați un transformator pe un inel

Caracteristicile de calitate ale invertorului, în special eficiența acestuia, sunt destul de puternic influențate de câmpul parazit al transformatorului său. Soluția fundamentală pentru a o reduce este cunoscută de multă vreme: înfășurarea primară, care „pompează” circuitul magnetic cu energie, este plasată aproape de ea; secundare deasupra lui în ordinea descrescătoare a puterii lor. Dar tehnologia este așa ceva încât, uneori, principiile teoretice din design-uri specifice trebuie să fie întoarse pe dos. Una dintre legile lui Murphy prevede cca. deci: dacă piesa hardware încă nu vrea să funcționeze așa cum ar trebui, încercați să faceți opusul în ea. Acest lucru se aplică pe deplin unui transformator de înaltă frecvență pe un miez magnetic inel de ferită cu înfășurări realizate dintr-un fir rigid relativ gros. Înfășurați transformatorul convertorului de tensiune pe un inel de ferită, astfel:

• Circuitul magnetic este izolat și, folosind o navetă de înfășurare, se înfășoară pe acesta o înfășurare secundară de creștere, așezând spirele cât mai strâns posibil, poz. 1 în fig.:

Înfășurarea unui transformator de convertizor de tensiune pe un inel de ferită

• Înfășurați strâns partea secundară cu bandă adezivă, poz. 2.
• Pregătiți 2 cablaje identice de sârmă pentru înfășurarea primară: înfășurați numărul de spire a jumătate din înfășurarea de joasă tensiune cu un fir subțire inutilizabil, îndepărtați-l, măsurați lungimea, tăiați numărul necesar de segmente de sârmă de înfășurare cu o rezervă și asamblați-le. în mănunchiuri.
• În plus, înfășurarea secundară este izolată până când se obține o suprafață relativ plană.
• Înfășurați „primarul” cu 2 mănunchiuri deodată, aranjand firele fasciculelor cu bandă și distribuind uniform spirele peste miez, poz. 3.
• Apelați capetele pachetelor și conectați începutul unuia la sfârșitul celuilalt, acesta va fi punctul de mijloc al înfășurării.

Notă: pe schemele de circuite electrice, începuturile înfășurărilor, dacă este cazul, sunt indicate printr-un punct.

50 Hz netezit

O undă sinusoidală modificată de la un controler PWM nu este singura modalitate de a obține 50 Hz la ieșirea invertorului, potrivită pentru conectarea oricăror consumatori de energie electrică casnică și nu ar strica să „netezi” și asta. Cel mai simplu dintre ele este transformatorul de fier vechi și bun; acesta „calcă” bine datorită inerției sale electrice. Adevărat, găsirea unui miez magnetic pentru mai mult de 500 W devine din ce în ce mai dificilă. Un astfel de transformator de izolare este pornit la ieșirea de joasă tensiune a invertorului și o sarcină este conectată la înfășurarea sa de creștere. Apropo, majoritatea UPS-urilor de calculator sunt construite conform acestei scheme, deci sunt destul de potrivite pentru acest scop. Dacă înfășurați singur transformatorul, atunci acesta este calculat similar cu cel de putere, dar cu o urmă. Caracteristici:

• Valoarea determinată inițial a inducției de lucru este împărțită la 1,1 și aplicată în toate calculele ulterioare. Acest lucru este necesar pentru a ține cont de așa-numitele. factor de formă a tensiunii nesinusoidală Kf; pentru o sinusoidă Kf=1.
• Înfășurarea crescătoare este mai întâi calculată ca o înfășurare de rețea de 220 V pentru o putere dată (sau determinată de parametrii circuitului magnetic și de valoarea inducției de lucru). Apoi numărul de spire găsit se înmulțește cu 1,08 pentru puteri de până la 150 W, cu 1,05 pentru puteri de 150-400 W și cu 1,02 pentru puteri de 400-1300 W.
• Jumătate din înfășurarea de joasă tensiune este calculată ca o tensiune secundară de 14,5 V pentru comutatoarele bipolare sau cu canal încorporat și 13,2 V pentru comutatoarele cu canal indus.

Exemple de soluții de circuit pentru convertoare de 12-200 V 50 Hz cu un transformator de izolare sunt prezentate în figură:

Circuite convertoare de tensiune 12-220 V 50 Hz pentru 500-1000 W

Pe cea din stânga, tastele sunt controlate de așa-numitul oscilator master. un multivibrator „moale”, generează deja un meandre în fronturi blocate și fracturi netezite, deci nu sunt necesare măsuri suplimentare de netezire. Instabilitatea frecvenței unui multivibrator moale este mai mare decât cea a unuia obișnuit, așa că pentru a-l regla aveți nevoie de un potențiometru P. Cu tastele de pe KT827, puteți elimina puterea de până la 200 W (radiatoare de la 200 cm2 fără suflare). Tastele pe KP904 de la vechiul junk sau IRFZ44 vă permit să-l măriți la 350 W; cele unice pe IRF3205 până la 600 W și cele pereche pe ele până la 1000 W.

Un invertor 12-220 V 50 Hz cu un oscilator master pe TL494 (în dreapta în figură) menține ferm frecvența în toate condițiile de funcționare imaginabile. Pentru a netezi mai eficient un pseudosinusoid, se folosește așa-numitul fenomen. rezonanță indiferentă, în care relațiile de fază ale curenților și tensiunilor din circuitul oscilator devin aceleași ca și cu rezonanța acută, dar amplitudinile lor nu cresc semnificativ. Din punct de vedere tehnic, acest lucru poate fi rezolvat simplu: un condensator de netezire este conectat la înfășurarea de amplificare, a cărei valoare a capacității este selectată în funcție de cea mai bună formă a curentului (nu a tensiunii!) sub sarcină. Pentru a controla forma curentului, un rezistor de 0,1-0,5 Ohm este conectat la circuitul de sarcină la o putere de 0,03-0,1 din valoarea nominală, la care este conectat un osciloscop cu o intrare închisă. Capacitatea de netezire nu reduce eficiența invertorului, dar nu puteți utiliza programe de calculator pentru simularea osciloscoapelor de joasă frecvență pentru a-l configura, deoarece intrarea plăcii de sunet pe care o folosesc nu este proiectată pentru o amplitudine de 220x1,4 = 310 V! Cheile și puterile sunt aceleași ca înainte. caz.

Un circuit convertor mai avansat de 12-200 V 50 Hz este prezentat în Fig.:

Circuitul unui convertor îmbunătățit 12-200 V 50 Hz

Utilizează chei compuse complexe. Pentru a îmbunătăți calitatea tensiunii de ieșire, se folosește faptul că emițătorul tranzistoarelor bipolare epitaxiale plane este dopat mult mai puternic decât baza și colectorul. Când TL494 aplică un potențial de închidere, de exemplu, la baza VT3, curentul colectorului său se va opri, dar datorită resorbției încărcăturii spațiului emițător, va încetini închiderea lui T1 și creșterile de tensiune de la FEM de auto-inducție. Tr va fi absorbit de circuitele L1 si R11C5; vor „înclina” mai mult fronturile. Puterea de ieșire a invertorului este determinată de puterea totală Tr, dar nu mai mult de 600 W, deoarece Este imposibil să folosiți comutatoare puternice pereche în acest circuit - răspândirea valorii încărcăturii porții a tranzistoarelor MOSFET este destul de semnificativă, iar comutarea comutatoarelor va fi neclară, motiv pentru care forma tensiunii de ieșire se poate chiar înrăutăți.

Choke L1 este de 5-6 spire de sârmă cu diametrul de 2,4 mm pe cupru, înfășurată pe o bucată de tijă de ferită cu diametrul de 8-10 m și lungimea de 30-40 mm cu pasul de 3,5-4 mm. Circuitul magnetic al accelerației nu trebuie scurtcircuitat! Configurarea unui circuit este o sarcină destul de minuțioasă și necesită multă experiență: trebuie să selectați L1, R11 și C5 în funcție de cea mai bună formă a curentului de ieșire sub sarcină, ca în cea precedentă. caz. Dar Hi-Fi, alimentat de acest convertor, rămâne „hi-fi” pentru cei mai pretențioși
y zvon.

Se poate fara transformator?

Deja firul de înfășurare pentru un transformator puternic de 50 Hz va costa un bănuț destul de. Miezurile magnetice de la transformatoarele „sicriu” de până la 270 W în total sunt mai mult sau mai puțin disponibile, dar într-un invertor nu puteți stoarce mai mult de 120-150 W din aceasta, iar eficiența va fi de 0,7 în cel mai bun caz, deoarece Miezurile magnetice „sicriu” sunt înfășurate dintr-o bandă groasă, pierderile de curent turbionar în care sunt mari la tensiune nesinusoidală pe înfășurări. Găsirea unui miez magnetic SL format dintr-o bandă subțire capabilă să furnizeze mai mult de 350 W la o inducție de 0,7 Tesla este în general problematică, va fi costisitor, iar întregul convertor va fi uriaș și greu de ridicat. Transformatoarele UPS nu sunt proiectate pentru funcționare frecventă în modul pe termen lung - se încălzesc și circuitele lor magnetice din invertoare se degradează destul de repede - proprietățile magnetice se deteriorează foarte mult, puterea convertorului scade. Există o cale de ieșire?

Da, iar această soluție este adesea folosită în convertoarele de marcă. Aceasta este o punte electrică realizată din comutatoare pe tranzistoare cu efect de câmp de putere de înaltă tensiune, cu o tensiune de întrerupere de 400 V și un curent de scurgere de peste 5 A. Potrivit pentru circuitele primare ale UPS-urilor computerului și din gunoiul vechi - KP904, etc.

Podul este alimentat de o tensiune constantă de 220 V DC de la un invertor simplu 12-220 cu redresare. Brațele podului se deschid în perechi, transversal, alternativ, iar curentul din sarcina inclusă în diagonala podului își schimbă direcția; Circuitele de control ale tuturor cheilor sunt separate galvanic. În desenele industriale, cheile sunt controlate de dispozitive speciale. IC cu izolare optocupler, dar în condiții de amator ambele pot fi înlocuite cu un invertor suplimentar de putere redusă 12 V DC - 12 V 50 Hz, alimentat de un mic transformator pe hardware, vezi fig. Miezul magnetic al acestuia poate fi preluat de la un transformator de putere redusă de pe piața chineză. Datorită inerției sale electrice, calitatea tensiunii de ieșire este chiar mai bună decât o undă sinusoidală modificată.

Circuit pentru recepția de 220 V 50 Hz de la un convertor de tensiune fără un transformator puternic pe hardware