A 12-220 V-os feszültségátalakítókat minden olyan esetben használják, amikor a szabványos hálózati áramot fogyasztó elektromos eszközöket váltakozó feszültségű forrásokhoz kell csatlakoztatni. Sok esetben előfordulhat, hogy ez a hálózati ellátás nem áll rendelkezésre. Az autonóm benzinüzemű generátor használata megköveteli a karbantartási szabályok betartását: az üzemanyagszint folyamatos ellenőrzése, a szellőzés biztosítása. A járműakkumulátorokkal kiegészített átalakítók használata a lehető legjobban megoldja a problémát.
Tartalom
Megnevezés és működési elv
Mi a feszültségátalakító. Olyan elektronikus eszköz, amely megváltoztatja egy bemeneti jel értékét. Olyan eszközként használható, amely növeli vagy csökkenti a bemeneti feszültség értékét. A bemeneti feszültség az átalakítás után mind a nagysága, mind a frekvenciája változhat. Az egyenfeszültséget váltóáramú kimeneti jellé alakító (átalakító) eszközöket invertereknek nevezzük.
A feszültségátalakítókat önálló egységként is használják, amelyek váltakozó áramot szolgáltatnak a fogyasztóknak, illetve más termékek részeként: szünetmentes tápegységek és -források, egyenfeszültség-növelő egységek a kívánt értékre.
Az inverterek harmonikus feszültséggenerátorok. Az egyenáramforrást egy speciális vezérlőáramkör segítségével hozzák létre, amely lehetővé teszi a polaritás periodikus megfordítását. Az eredmény egy váltakozó feszültségű jel a készülék kimeneti érintkezőin, amelyhez a terhelés csatlakozik. Ennek nagyságát (amplitúdóját) és frekvenciáját az inverter áramköre határozza meg.
A vezérlőeszköz (vezérlő) állítja be a forrás kapcsolási frekvenciáját és a kimeneti jel formáját, amplitúdóját pedig az áramkör kimeneti fokozatának elemei határozzák meg. Ezeket a váltakozó áramú áramkörben a terhelés által felvett maximális teljesítményre tervezték.
A vezérlőt a kimeneti jel vezérlésére is használják, ami az impulzusszélesség vezérlésével (az impulzusszélesség növelésével vagy csökkentésével) érhető el. A terhelésre adott kimeneti jel értékének változásáról szóló információkat egy visszacsatoló áramkör táplálja vissza a szabályozóhoz, amelyből a szükséges paraméterek fenntartásához szükséges vezérlőjelet alakítja ki. Ezt a módszert PWM (impulzusszélesség-moduláció) jelnek nevezik.
A 12 V-os inverter kimeneti teljesítménykapcsoló áramkörei nagy teljesítményű kompozit bipoláris tranzisztorokat, szilárdtest tirisztorokat és terepi tranzisztorokat használhatnak. A vezérlőáramkörök mikroáramkörökön alapulnak, amelyek a szükséges funkciókkal rendelkező, kifejezetten ilyen átalakítókhoz tervezett, kész eszközök (mikrokontrollerek).
A vezérlő áramkör biztosítja a kulcsszekvenciát, hogy az inverter kimenete a fogyasztói eszközök normál működéséhez szükséges jelet szolgáltassa. Ezenkívül a vezérlőáramkörnek biztosítania kell a félhullámú kimeneti feszültség szimmetriáját. Ez különösen fontos az olyan áramkörök esetében, amelyek a kimeneten felfelé fokozó impulzus transzformátorokat használnak. El kell kerülni a feszültség egyenáramú komponensét, amely a szimmetria megsértése esetén megjelenhet.
A feszültséginverter (VI) áramköröknek számos változata létezik, de 3 alapvető van:
- Transzformátor nélküli híd-inverter IN;
- transzformátor feszültségváltó semleges vezetővel;
- Hídáramkör transzformátorral.
Mindegyiket a saját területén használják, attól függően, hogy milyen tápegységet használnak benne, és milyen kimeneti teljesítményre van szükség a fogyasztók ellátásához. Mindegyiknek rendelkeznie kell védelmi és jelzőelemekkel.
Az egyenáramú forrás alul- és túlfeszültség elleni védelme határozza meg az inverterek "bemeneti" működési tartományát. A túlfeszültség és az alulfeszültség váltakozó áramú kimeneti védelem szükséges a fogyasztói berendezések normál működéséhez. A kioldási tartományt az alkalmazott terhelés követelményeinek megfelelően kell beállítani. Az ilyen típusú védelem visszafordítható, azaz a működés visszaállítható, ha a berendezés visszaáll a normál állapotba.
Ha a védelem a terhelés rövidzárlata vagy a kimeneti áram túlzott megnövekedése miatt lépett működésbe, a berendezés további működése előtt alaposan elemezni kell az esemény okát.
A 12 voltos inverter a legmegfelelőbb a helyi áramellátáshoz. A nagyszámú autó és 12V-os egyenáramú akkumulátorok rendelkezésre állása lehetővé teszi, hogy a felhasználói igények kielégítésére használják őket. Ilyen hálózatokat számos helyen fel lehet állítani, kezdve a saját autójától. Mobilak, és nem függnek parkolóhelytől.
12 V-ról 220 V-ra átalakítók
Az egyszerű 12-220-as átalakítókat alacsony energiaigényre tervezték. A kimeneti tápfeszültség minőségével és a jel alakjával szemben alacsonyak a követelmények. Klasszikus áramköreik nem használnak PWM mikrokontrollereket. Az I-Ne logikai elemekkel összeállított flip-flop 100 Hz-es ismétlési frekvenciájú elektromos impulzusokat generál. A D-trigger egy fázison belüli jel létrehozására szolgál. A mesteroszcillátor frekvenciáját kettővel osztja. Az ellenfázisú jelet négyzetimpulzusok formájában a trigger közvetlen és inverz kimenetén generálják.
Ez a jel a logikai elemeken lévő pufferelemeken keresztül NEM vezérli az inverter kimeneti áramkörét, amely kulcsos tranzisztorokra épül. Teljesítményük határozza meg az inverterek kimeneti teljesítményét.
A tranzisztorok lehetnek összetett bipoláris és térhatású tranzisztorok. A lefolyó vagy kollektor áramkörök a transzformátor primerének felét foglalják magukban. Szekunder tekercselését 220 V-os kimeneti feszültségre tervezték. Mivel a trigger a 100Hz-es multivibrátor frekvenciáját 2-vel osztja, a kimeneti frekvencia 50Hz lesz. Ez az érték a háztartási elektromos és rádiós berendezések túlnyomó többségének áramellátásához szükséges.
Az összes áramköri elemet a jármű akkumulátorából táplálják, további stabilizáló és nagyfrekvenciás interferencia elleni védelemmel ellátott elemekkel. Maga az akkumulátor is védve van tőlük.
Az egyszerű inverter áramkörök nem tartalmaznak védelmi vagy automatikus vezérlő elemeket. A kimeneti jel frekvenciáját a mesteroszcillátor áramkörben lévő kondenzátor és ellenállás megválasztása határozza meg. A legegyszerűbb védelem a terhelés rövidzárlata ellen a biztosíték a gépkocsi akkumulátorát tápláló áramkörben. Ezért mindig rendelkezésre kell állnia egy tartalék biztosítékkészletnek.
A nagyobb teljesítményű modern egyenáramú váltóáramú átalakítók más áramkört használnak. A PWM-vezérlő állítja be a működési módot. Meghatározza a kimeneti jel amplitúdóját és frekvenciáját is.
A 2000W-os átalakító áramkör (12V+220V+2000W) a szükséges kimeneti teljesítmény eléréséhez a kimeneti fokozatokban aktív teljesítményű elemek párhuzamos kapcsolását használja. Ebben az áramköri kialakításban a tranzisztorok áramai összeadódnak.
A teljesítményparaméter növelésének megbízhatóbb módja azonban az, ha több DC/DC átalakítót kombinálnak egy közös DC/AC (egyenáram/ingadozóáram) inverter bemeneteként, amelynek kimenetét egy nagy teljesítményű terhelés csatlakoztatására használják. Minden DC/DC inverter egy transzformátor kimenettel rendelkező inverterből és az adott feszültséghez tartozó egyenirányítóból áll. A kimeneti csatlakozókon körülbelül 300 V egyenfeszültség van jelen. Ezek mind párhuzamosan vannak csatlakoztatva a kimeneten.
Egyetlen inverterből nehéz 600 W-nál nagyobb teljesítményt kihozni. A készülék teljes áramköre az akkumulátor feszültségéről működik.
Ezek az áramkörök mindenféle védelemmel rendelkeznek, beleértve a termikus védelmet is. A kimeneti tranzisztorok hűtőbordáinak felületére hőmérséklet-érzékelőket szerelnek. A hőfoktól függő feszültséget generálnak. A küszöbértéket a tervezési szakaszban egy küszöbérték-berendezés összehasonlítja a beállított értékkel, és megfelelő riasztással jelzést ad a készülék leállítására. Minden védelmi típusnak saját, gyakran hangjelzéssel ellátott riasztója van.
A további kényszerhűtés a házba épített léghűtő segítségével történik, amely a megfelelő hőérzékelő parancsára automatikusan aktiválódik. Ezenkívül maga a ház megbízható hőelvezető, mivel hullámos fémből készült.
A kimeneti feszültségjel formája szerint
Az egyfázisú feszültségátalakítók két csoportra oszthatók:
- Tiszta szinuszos kimenettel;
- Módosított szinuszos kimeneti hullámformával.
Az első csoportban egy nagyfrekvenciás átalakító állandó feszültséget állít elő. Értéke közel áll a készülék kimenetén szükséges szinuszos jel amplitúdójához. A hídáramkörben ebből az egyenfeszültségből a szabályozó impulzusszélesség-modulációjával és egy aluláteresztő szűrővel egy szinuszos hullámformához nagyon közeli komponenst vonnak ki. A kimeneti tranzisztorok minden félperiódusban többször kinyitnak a harmonikus törvénynek megfelelően változó ideig.
Tiszta szinuszhullámra van szükség azoknál a készülékeknél, amelyek bemenetén transzformátor vagy motor van. A legtöbb mai eszköz olyan feszültséget tesz lehetővé, amelynek alakja megközelíti a szinuszhullámot. A kapcsolóüzemű tápegységekkel ellátott termékek különösen alacsony követelményeket támasztanak.
Transzformátor egységek
A feszültségátalakítók tartalmazhatnak transzformátorokat. Az inverter áramkörökben a blokkoló generátorok működésében vesznek részt, amelyek négyszöghullámhoz közelítő formájú impulzusokat állítanak elő. Egy ilyen oszcillátor részeként impulzus-transzformátort használnak. A tekercsek úgy vannak összekötve, hogy pozitív visszacsatolás jöjjön létre, ami csillapított rezgést eredményez.
A mágneses mag olyan ötvözetből készül, amely nagy mágneses sávszélességgel rendelkezik. Ez biztosítja a transzformátor telítetlen működését. A ferrit, permalloy különböző típusai rendelkeznek ezekkel a tulajdonságokkal.
A transzformátor blokkoló generátorokat multivibrátorok váltották fel. A multivibrátorok a legkorszerűbb áramköröket használják, és nagyobb frekvenciastabilitással rendelkeznek, mint elődeik. Továbbá a multivibrátor áramkörökkel egyszerűen változtatható az oszcillátor működési frekvenciája.
A modern inverter modellekben a kimeneti fokozatokban transzformátorok működnek. A primer tekercs középpontjából induló vezeték a bennük használt tranzisztorok kollektorait vagy lefolyóját látja el akkumulátoros tápfeszültséggel. A szekunder tekercseket egy transzformációs arány segítségével a 220V-os váltakozó feszültségre számítják. Ez az az érték, amelyet a legtöbb háztartási fogyasztó áramellátására használnak.
Kapcsolódó cikkek:
