Spänningsomvandlare för 12 till 220 V används överallt där det finns behov av att ansluta elektriska apparater som förbrukar vanlig nätström till växelspänningskällor. I många fall kan det hända att det inte finns någon nätanslutning. Användningen av en autonom bensingenerator kräver att man följer reglerna för dess underhåll: ständig övervakning av bränslenivån och ventilation. Användning av konverterare med fordonsbatterier kan lösa problemet på bästa möjliga sätt.
Innehåll
Beteckning och funktionssätt
Vad en spänningsomvandlare är. En elektronisk anordning som ändrar värdet på en insignal. Den kan användas som en anordning som ökar eller minskar värdet på ingångsspänningen. Spänningsingången efter omvandlingen kan ändra både storlek och frekvens. Enheter som ändrar likspänningen (omvandlar den) till en växelströmsutgångssignal kallas växelriktare.
Spänningsomvandlare används både som fristående enheter som levererar växelström till konsumenter och som en del av andra produkter: system och källor för avbrottsfri strömförsörjning, enheter för att öka likspänningen till önskat värde.
Växelriktare är generatorer av harmonisk spänning. En likströmskälla skapas med hjälp av en särskild styrkrets som växlar polariteten regelbundet. Resultatet är en växelspänningssignal på uttagskontakterna på den enhet som belastningen är ansluten till. Dess storlek (amplitud) och frekvens bestäms av inverterkretsen.
Kontrollenheten (styrenheten) ställer in frekvensen för växling av källan och formen på utsignalen, och dess amplitud bestäms av elementen i kretsens slutsteg. De är konstruerade för den maximala effekt som förbrukas av belastningen i växelströmskretsen.
Regulatorn används också för att styra utsignalen, vilket uppnås genom att styra pulsbredden (öka eller minska pulsbredden). Information om förändringar i utgångssignalens värde till belastningen skickas tillbaka till styrenheten via en återkopplingskrets, som används för att forma styrsignalen så att de nödvändiga parametrarna bibehålls. Denna metod kallas PWM-signal (Pulse Width Modulation).
Strömutgångskretsarna i 12V-omriktaren kan använda sammansatta bipolära transistorer med hög effekt, fast tillståndstyristorer och fälteffekttransistorer. Styrkretsarna är baserade på mikrokretsar, som är färdiga enheter med nödvändiga funktioner (mikrokontroller) som är särskilt utformade för sådana omvandlare.
Styrkretsen tillhandahåller nyckelsekvensen för att se till att inverterutgången ger den signal som krävs för normal drift av konsumentenheterna. Dessutom måste styrkretsen säkerställa symmetri i halvvågsutgångsspänningen. Detta är särskilt viktigt för kretsar som använder upptrappningstransformatorer i utgången. Spänningens likströmskomponent, som kan uppstå om symmetrin inte upprätthålls, måste undvikas.
Det finns många varianter av kretsar för spänningsomvandlare (VI), men det finns tre grundläggande kretsar:
- En transformatorlös brygginverter IN;
- transformatorspänningsomvandlare med en neutral ledare;
- Bryggkrets med en transformator.
Var och en av dem används inom sitt eget område, beroende på vilken strömförsörjning som används i den och vilken uteffekt som krävs för att försörja konsumenterna. Var och en av dem måste ha skydds- och signalelement.
Skyddet mot underspänning och överspänning i likströmskällan bestämmer växelriktarnas "ingångs"-driftsområde. Över- och underspänningsskyddet för växelströmsutgången är nödvändigt för normal drift av konsumentens utrustning. Utlösningsområdet ställs in i enlighet med kraven för den belastning som används. Dessa typer av skydd är reversibla, dvs. funktionen kan återställas när utrustningen återställs till det normala.
Om skyddet har utlösts på grund av en kortslutning i belastningen eller en överdriven ökning av utgångsströmmen måste en grundlig analys av orsaken till händelsen utföras innan utrustningen kan fortsätta att fungera.
12V-omriktaren är den mest lämpliga för att skapa en lokal strömförsörjning. Eftersom det finns ett stort antal bilar och 12V DC-batterier kan de användas för att tillgodose användarnas önskemål. Sådana nätverk kan upprättas på en mängd olika platser, till exempel i din egen bil. De är mobila och behöver ingen parkeringsplats.
Omvandlare från 12 V till 220 V
Enkla 12-till-220-omvandlare är utformade för låga effektkrav. Kraven på kvaliteten på den utgående matningsspänningen och på signalens form är låga. Deras klassiska kretsar använder inte PWM-mikrokontroller. Flipflopet med I-Ne-logikelement genererar elektriska pulser med en repetitionsfrekvens på 100 Hz. En D-trigger används för att skapa en signal i fas. Den delar frekvensen för huvudoscillatorn med 2. Motfas-signalen i form av fyrkantsimpulser genereras vid triggerens direkta och inversa utgångar.
Denna signal, via buffertelementen på logikelementen, styr INTE inverterns utgångskrets, som är byggd på nyckeltransistorer. Deras effekt bestämmer växelriktarnas utgångseffekt.
Transistorerna kan vara sammansatta bipolära transistorer och fälteffekttransistorer. Drain- eller kollektorkretsarna omfattar hälften av transformatorns primärledare. Dess sekundärlindning är konstruerad för en utgångsspänning på 220 V. Eftersom triggern delar frekvensen för 100 Hz-multivibratorn med 2, blir utgångsfrekvensen 50 Hz. Detta värde är nödvändigt för att driva de allra flesta elektriska hushålls- och radioutrustningar.
Alla kretsens komponenter drivs av fordonsbatteriet med ytterligare stabilisering och skydd mot högfrekventa störningar. Även själva batteriet är skyddat mot dem.
De enkla inverterkretsarna har inga skydd eller automatiska styrelement. Utsignalens frekvens bestäms av valet av kondensator och motstånd i huvudoscillatorkretsen. Det enklaste skyddet mot en kortslutning i belastningen är en säkring i kretsen som försörjer bilbatteriet. Därför bör det alltid finnas en extra uppsättning säkringar.
De kraftfullare moderna omvandlarna från likström till växelström använder en annan krets. PWM-regulatorn ställer in driftläget. Den bestämmer också amplituden och frekvensen för utsignalen.
Omvandlarkretsen på 2000 W (12V+220V+2000W) använder parallellkoppling av aktiva element i sina utgångssteg för att uppnå den önskade utgångseffekten. I denna kretsdesign adderas transistorernas strömmar tillsammans.
Men ett mer tillförlitligt sätt att öka effektparametern är att kombinera flera DC/DC-omvandlare som ingång till en gemensam DC/AC-omvandlare (direktström/växelström), vars utgång används för att ansluta en tung belastning. Varje DC/DC-omriktare består av en omriktare med en transformatorutgång och en likriktare för den spänningen. En likspänning på cirka 300 V finns vid utgångsterminalerna. De är alla parallellt anslutna till utgången.
Det är svårt att få mer än 600 W effekt från en enda växelriktare. Hela kretsen i enheten drivs av batterispänningen.
Dessa kretsar är försedda med alla typer av skydd, inklusive termiskt skydd. Temperaturgivare är monterade på ytorna på kylflänsarna till utgångstransistorerna. De genererar en spänning som beror på värmen. En tröskelanordning jämför den med börvärdet i konstruktionsstadiet och ger en signal för att stänga av enheten med ett lämpligt larm. Varje typ av skydd har sitt eget larm, ofta hörbart.
Ytterligare forcerad kylning sker med hjälp av en luftkylare installerad i höljet som automatiskt aktiveras på order av respektive värmesensor. Dessutom är själva höljet en pålitlig kylfläns eftersom det är tillverkat av korrugerad metall.
Enligt formen för den utgående spänningssignalen
Enfasiga spänningsomvandlare kan delas in i två grupper:
- Med en ren sinusvågsutgång;
- Med en modifierad sinusformad utgångsvågform.
I den första gruppen producerar en högfrekvensomvandlare en konstant spänning. Värdet ligger nära amplituden för den sinusformade signal som krävs vid enhetens utgång. I en bryggkrets utvinns en komponent som ligger mycket nära en sinusformad vågform från denna likspänning genom pulsbreddsmodulering av regulatorn och ett lågpassfilter. Utgångstransistorerna öppnas flera gånger under varje halvperiod för en tidsvarierande harmonisk lag.
En ren sinusvåg krävs för apparater som har en transformator eller motor som ingång. De flesta av dagens apparater tillåter en spänning vars form närmar sig en sinusvåg. Produkter med strömförsörjning med omkopplat läge har särskilt låga krav.
Transformatoraggregat
Spänningsomvandlare kan innehålla transformatorer. I inverterkretsar är de inblandade i driften av blockeringsgeneratorer, som producerar pulser som är nära rektangulära i form. En pulstransformator används som en del av en sådan oscillator. Lindningarna är kopplade på ett sådant sätt att det skapas en positiv återkoppling som resulterar i en dämpad svängning.
Den magnetiska kärnan är tillverkad av en legering som har en hög magnetisk bandbredd. Detta garanterar att transformatorn fungerar omättat. Olika typer av ferrit, permalloy har dessa egenskaper.
Transformatorblockerande generatorer har ersatts av multivibratorer. Multivibratorer använder sig av toppmoderna kretsar och har en högre frekvensstabilitet än sina föregångare. Dessutom kan multivibratorkretsar ändra oscillatorns arbetsfrekvens på ett enkelt sätt.
I moderna invertermodeller arbetar transformatorer i utgångsstegen. Ledningen från den primära lindningens mittpunkt förser kollektorerna eller dräneringen av de transistorer som används i dem med en batterispänning. De sekundära lindningarna beräknas med hjälp av ett omvandlingsförhållande till växelspänningen 220V. Detta är det värde som används för att driva de flesta hushållskonsumenter.
Relaterade artiklar:
