Меню

Сигналы автомобильного преобразователя напряжения



Особенности работы с автомобильными инверторами

Автомобильные инверторы (преобразователи энергии ) — полезные устройства, позволяющие подзаряжать аккумуляторы ноутбуков, мобильных телефонов, фотоаппаратов и видеокамер, пользоваться бытовыми приборами и электроинструментами там, где отсутствует возможность подключения к осветительной сети £20 В, — в полевых условиях, на даче, на автомобильной стоянке, в походе, в лесу. Главное условие для их нормальной работы — чтобы рядом был автомобильный аккумулятор. Инверторы преобразовывают постоянное напряжение 12 В (в диапазоне 11-15 В) или 24 В (в большегрузных автомобилях) в переменное напряжение 220 В частотой 50 Гц посредством встроенного импульсного генератора тока, создающего модифицированную гармоническую волну. КПД преобразования инверторов — почти 90%.

Подключение нагрузки к инвертору ведет к естественной разрядке автомобильного аккумулятора, поэтому важно, чтобы инвертор имел функцию автоматического отключения при достижении на входе (клеммах АКБ автомобиля) минимально допустимой величины напряжения 10,5 ±5В. Поддержание рабочего состояния инвертора и АКБ автомобиля длительное время напрямую зависит от эксплуатации этой связки устройств, практика которой во многом зависит от периодической подзарядки АКБ автомобиля.

Защитная функция автоматического отключения предусмотрена во всех современных инверторах. Если инвертор подает предупреждающий звуковой сигнал, когда АКБ нормально заряжена, то или он перегружен (мощность потребителя высока), или неисправна проводка — между входом инвертора и клеммами АКБ существует большая разница потенциалов (падения напряжения). Также инвертор автоматически отключится при превышении температуры внутреннего радиатора (более 65 °С) и не включится при попытке включить его в обратной полярности (питание на вход) — сработает защита от коротких замыканий.

Предупреждающий звуковой сигнал может появиться при подключении или отключении инвертора от источника питания, а также тогда, когда при подключенном инверторе автомобиль переводят в стартерный режим, — напряжение в бортовой сети падает. Эти случаи не являются опасными и признаками неисправности инвертора.

Суммарная мощность потребителей на выходе работающего инвертора не должна превышать величину нагрузки, допустимой для данного типа инвертора.

Инверторы с допустимой мощностью потребителя до 200 Вт подключаются с помощью соответствующего разъема к гнезду прикуривателя автомобиля, более мощные модели (свыше 220 Вт) -непосредственно к клеммам АКБ автомобиля с помощью поставляемого в комплекте кабеля большого сечения с аккумуляторными зажимами на конце.

Мощность, указанная на упаковке инвертора, весьма относительна, поэтому при покупке лучше выбрать инвертор с большим запасом мощности. Например, купив инвертор с выходной мощностью 350 Вт, я был уверен, что его вполне хватит не только для питания ноутбука, но и (при необходимости) на освещение лампочкой накаливания 220 В/60 Вт (как уверял продавец-консультант).

Ни в том, ни в другом случае мои надежды не оправдались.

Как при включенном (холостые обороты), так и при выключенном двигателе автомобиля (напряжение на входе инвертора соответственно 12,5 В и 11,8 В) инвертор обозначенную выше нагрузку «не тянул». Срабатывает внутренняя защита, отключающая, инвертор. Для приведенной выше нагрузки потребовалось применить инвертор с выходной мощностью (заявленной китайским производителем) аж 450 Вт. То есть для уверенной эксплуатации ноутбука требуется инвертор с заявленной мощностью не менее 450 Вт. Разберемся, почему так происходит.

На холостых оборотах двигателя (примерно 750 об/мин) мощность автомобильного генератора составит 300-550 Вт (сила тока 20-40 А). При средних оборотах двигателя (2000-3000 об/мин) выходная мощность примерно 560-1400 Вт, что соответствует при номинальном напряжении 12-14 В силе тока 40-100 А.

Только для обеспечения работы двигателя требуется до 60 Вт (ток 4 А) на классическую систему зажигания (до 200 Вт, 14 А — на инжекторах, впрысковых моторах — на электрический бензонасос, форсунки и блок управления). На нужды остальных потребителей «зарезервировано» на холостом ходу 140-280 Вт (максимум 20 А).

Вот этим «резервом» и может питаться инвертор.

При увеличении оборотов двигателя до 2000 (и выше) мощность генератора быстро возрастает, но так питать инвертор, постоянно газуя (с перерасходом топлива), — это не выход из положения.

Если мощность инвертора (например, из-за мощности нагрузки) превысит мощность генератора, разница в энергии покрывается за счет собственных «запасов» аккумулятора, а они не вечны.

В крайнем случае потребитель может некоторое время использовать двигатель автомобиля для подпитки аккумулятора на холостом ходу, а «в идеале» для подпитки не должен включать двигатель вообще.

При длительном (более 2 ч) подключении инвертора (и устройства нагрузки) к аккумулятору (при неработающем двигателе) последний заметно разряжается. В этом случае потребуется примерно раз в 2 часа производить принудительный запуск двигателя и дать ему поработать на холостом ходу 10-15 мин. При этом (как после любого сильного разряда) заряд АКБ будет осуществляться от генератора автомобиля током 30-40 А, что систематически делать нежелательно, для сохранения АКБ.

Для примера в табл. 2.1 и 2.2 представлены расчетные значения времени разряда АКБ в зависимости от мощности потребителя энергии (на примере полностью заряженной среднестатической АКБ СТ-55, номинальной емкостью 55 А/ч).

Таблица 2.1. Расчетное время разряда АКБ (до предельно допустимой величины 10,5 В) при подключении к розетке прикуривателя потребителя с мощностью 170 Вт

Читайте также:  Как измерить напряжение батареи автомобиля

формула

Лучше сначала включить инвертор к аккумулятору авто, а уже затем подключать к нему нагрузку.

Недавно в моей иномарке произошел такой случай: из-за вибрации нарушился контакт между гибким проводником и выводом пьезоэлектрического капсюля, и, поскольку это случилось в важной системе жизнеобеспечения автомобиля, инцидент сразу повлек мое некомфортное состояние.

Так как до места, где можно было бы подключить паяльник к сети 220 В, было очень далеко, а неисправность требовала немедленного устранения, пришлось привлечь на помощь смекалку. Пришлось соединить контакты (в скрутке вывод капсюля и соединительный проводник) и нагреть место соединения пламенем зажигалки в течение 1 мин. Если возможности для скрутки нет, надо бы плотно приложить контакты друг к другу и затем нагреть пламенем.

Самая большая температура огня — на самой высокой точке пламени. После нагрева еще в течение 2-3 мин. в месте соединения контакты надо держать прижатыми (лучше прижать пассатижами).

Практика показала, что такое соединение не поддается разрыву (не хуже, чем при помощи олова и канифоли). Во всяком случае, в полевых условиях лучше этого метода нет. Разве что есть метод более современный.

Возите с собой в машине паяльник (канифоль, паяльную кислоту и припой) и рассмотренный выше инвертор. Например, преобразователем мощностью 450 Вт (стоимость до 1000 руб.) можно (при выключенном двигателе автомашины) питать ноутбук и ограниченное время использовать в качестве источника питания для паяльника. Нагрузка для инвертора должна быть активной.

Литература: Кашкаров А. П. Электронные устройства для уюта и комфорта.

Источник

Автоинвертор – что это такое

  • Принципы работы
  • Мощность и нагрузка
  • Защита от перегрузки и охлаждение
  • Рекомендации: как выбирать автоинвертор 12-220В
  • Как подключать устройство к бортовой сети автомобиля
  • Как использовать автомобильный преобразователь напряжения

Розетка 220В в автомобиле, к которой можно напрямую подключать обычные бытовые приборы – полезная опция, уже давно переставшая удивлять окружающих. Первыми удобство устройства, позволяющего трансформировать (инвертировать) переменный ток из постоянных 12В автомобильной АКБ – оценили джиперы, и таксисты, вынужденные часто подзаряжать навигаторы, телефоны, фонари и рации. Сейчас разнокалиберные преобразователи тока, собранные на базе импульсных контроллеров, продаются повсеместно, но не все автолюбители ими пользуются. Давайте разберем, что такое автомобильный инвертор, как работает и для чего нужен этот прибор, а главное – как выбирать подходящий, если захотите его купить?

Принципы работы

Современный автомобильный инвертор – это приспособление, преобразующее постоянный ток в аккумуляторе авто в переменный. Чтобы преобразовать «постоянные» 12 вольт в автомобиле – в переменное напряжение, пригодное для работы обычного бытового оборудования, инвертор генерирует гармонические колебания с искусственной амплитудой и частотой с показателями, соответствующими обычной электросети напряжения в квартире – 220 вольт, 50 герц.

Автомобильный автоинвертор

Автомобильный автоинвертор

Автоинвертор позволяет подключить обычные бытовые электроприборы к бортовой сети автомобиля

По конструкции устройства бывают низкочастотными (трансформаторы) и высокочастотными (транзисторными на ШИМ контроллерах). В авто в основном используют высокочастотные компактные приборы малой и средней мощности, способные работать от напряжения 12V (для легкового) и 24V (для грузового) автомобиля. Важная характеристика переменного тока, который выдает инвертор — форма выходного сигнала. Она не зависит от мощности и бывает «приближенной к правильному синусу» (так называемой «квадратной» синусоидой в форме меандра со ступенькой), или чистой – «правильной» формы, в виде плавно переходящей синусоиды. Недорогие устройства выдают первый вариант, вызывающий преждевременный отказ асинхронных электродвигателей, трансформаторов и других индукционных приборов.

Мощность и нагрузка

Каждый автомобильный инвертор имеет два показателя мощности – Вольт-Ампер (ВА) и Ватт (Вт) полную мощность прибора вы узнаете, перемножив значение тока на значение напряжения. Для автоинверторов характерны три режима – номинальный, пусковой и спящий. В первом случае – подключенный прибор будет работать длительно, без резких скачков потребляемой мощности. Во втором – потребитель будет тянуть в 2–3 раза больше энергии, но кратковременно.

Защита от перегрузки и охлаждение

Как любой современный прибор, автомобильный инвертор имеет встроенный блок защиты от КЗ и перегрузки. У недорогих девайсов малой мощности это обычный плавкий предохранитель. Более сложные и дорогие устройства – снабжаются двойными и тройными видами защиты – от перегрузки, перегрева, неправильной полярности при подключении, скачка напряжения вверх и падения ниже порога. Многие – несут на себе индикаторы состояния, показывающие, что именно «не так» в работе. Хороший инвертор должен быть рассчитан на отключение при снижении входного напряжения до того, как его значение опустится на 10,5 В, потому, что для АКБ, питающего устройство, это уже глубокий разряд, который может просто «убить» аккумулятор.

Если вы выбираете небольшой недорогой инвертор для прикуривателя – в него нельзя будет подключать емкие потребители. Иначе – защищать от перегрузки автоинвертор будет вся бортовая сеть машины, сжигая при этом предохранители. Для преобразователей постоянного тока рассчитанных на электроинструмент, или нагревательные приборы, кроме штатных – продаются дополнительные предохранители, подключаемые в разрыв между источником напряжения и потребителем.

Читайте также:  Схема самодельный преобразователь напряжения 12 вольт

Рекомендации: как выбирать автоинвертор 12-220В

В первую очередь – изучите характеристики устройств, которые будет питать этот автомобильный инвертор – смотрите информацию на блоке питания бытового прибора, или корпусе (количество Ватт). В среднем, зарядка для смартфона потребляет около 20 Вт, ноутбука – от 30 Вт, электробритва – от 10 Вт, а электрочайник – 1000Вт и выше. Выберите самый мощный девайс, которым собираетесь обходиться. Далее – возьмите 30-35% запас по значению мощности. Например, если собираетесь подключать от авто 800–900Вт шлифмашину со 125 кругом – мощность преобразователя напряжения для нее должна быть не ниже 1300Вт.

Автомобильный инвертор на 1500 Вт

Автомобильный инвертор на 1500 Вт

Автомобильный инвертор на 1500 Вт

Также учитывайте, что большинство китайских приборов всегда выдают мощность меньше заявленной в характеристиках пиковой – ищите указание «номинальная».

Характеристики, по которым нужно выбирать инвертор:

  • Выдаваемая номинальная мощность на выходе (для длительной работы).
  • Пусковая (импульсная или пиковая) мощность в режиме повышенной нагрузки или перегрузки).
  • Показатели напряжения на выходе (стандарт – 220В+/- 10%, 50Гц).
  • Отсутствие потерь на преобразование (КПД инвертора должен быть от 90% и более, чем выше – тем лучше).
  • Тип охлаждения – активное (кулер) или пассивное (металлический радиатор).
  • Холостое энергопотребление – ток покоя (обычно от 1 ампера или 12Вт/ч.).
  • Напряжение питания (зависит от того, какой ток в автомобиле 12 или 24V).
  • Системы защиты (чем больше – тем лучше) – от перегрузки, замыкания, от броска напряжения, от перегрева (тепловая защита).
  • Характер синусоиды выдаваемого тока (гладкая, или ступенчатая).

При наличии эффективного кулера энергопотребление у самого прибора – будет больше, но незначительно, а вот ресурс ему принудительное охлаждение увеличит вдвое.

Электроприборы, требующие большого пускового тока – УШМ, дрели и подобные инструменты – также могут создавать повышенную нагрузку на инвертор просто в процессе работы. При этом производительность их падает ощутимо – дрель или болгарка будут «тормозить» и «разгоняться». Учитывая неспособность слабых дешевых DC-AC преобразователей выдавать ток на пиковых нагрузках дольше 3–5 минут – для длительных работ по металлу на выезде, автомобильный инвертор неэффективен. Проще приобрести отдельный компактный двухкиловаттный генератор на бензине.

Как подключать устройство к бортовой сети автомобиля

Подключать инвертор с 12 на 220 вольт можно двумя основными способами: через разъем прикуривателя на «торпеде», или непосредственно к клеммам аккумулятора авто. При этом – решающую роль играет мощность прибора. Штатный предохранитель прикуривателя рассчитан только на 15А, поэтому, чтобы не сжечь его, в этот разъем рекомендуется подключать только 130–150-ваттные устройства, силой тока 12 А, подходящие для зарядки электроники.

Инверторы напряжения имеют с одной стороны – провода с разъемом для подключения к аккумулятору машины, с другой – на корпусе – стандартную розетку, к которой можно подключать переноску или приборы напрямую. Корпус можно закрепить стационарно, в багажнике или в салоне (розеткой на задний ряд сидений), для чего нужен дополнительный метраж проводов, сечением 4–6 мм/кв. Штатные – всегда тонкие, поэтому лучше покупайте отдельно. Плюсовой провод выводится на плюсовую клемму АКБ через дополнительный механический прерыватель, минусовой провод – либо на минусовую клемму АКБ, либо «кидается» – на корпус авто. Провода рекомендуется одеть в дополнительную оболочку (гофру, термоусадку), и прокладывать вдали от подвижных деталей.

Место для устройства нужно выбирать полностью защищенное от попадания влаги, закрытое от пыли, но хорошо проветриваемое, чтобы аппарат не грелся. Водители, пользующиеся инвертором от случая к случаю – предпочитают не встраивать его назад, в багажник, а просто подключать под капотом, непосредственно к АКБ.

Подключение автоинвертора к АКБ

Подключение автоинвертора к АКБ

Подключение автоинвертора к АКБ

Качество соединений – очень важный момент. Нельзя допускать плохого контакта на клеммах, иначе они станут сильно греться. Особенно к этому склонны «крокодилы», идущие в комплект к китайским дешевым автоинверторам для прикуривателей, поэтому – обязательно выбирайте паяные и качественно заделанные клеммы.

Как использовать автомобильный преобразователь напряжения

Мощный инвертор, рассчитанный на подключение электроинструмента, за несколько минут может «высадить» аккумулятор машины, поэтому рекомендуется не снимать АКБ с авто и пользоваться инструментами на заведенном двигателе. Чтобы подключать электронику, или подсветку, не «тянущую» при работе большого напряжения, этого делать не обязательно.

Как увеличить долговечность стартерной батареи Стартерная батарея является одним из ключевых устройств автотранспортного средства, обеспечивающим функционирование электрооборудования даже при выключенном или работающем на холостом ходу двигателе. Надежностью и техническими параметрами АКБ определяется корректность работы многих узлов, агрегатов
Как предотвратить разрядку батареи портативного компьютера, если вы находитесь в дороге Как часто вам приходилось расстраиваться по поводу севшей батареи компьютера? И именно тогда, когда он вам так нужен! Решение проблемы есть: сейчас в продаже появились зарядные устройства, которыми можно пользоваться в автомобиле.
Основные плюсы и минусы гибридного GPS-навигатора с антирадаром и видеорегистратором Современные автомобильные электронные приборы очень разнообразны и с легкостью позволяют решить самые разноплановые задачи, предотвращая возникновение неприятных ситуаций в пути и облегчая управление автомобилем.
Что важно знать автовладельцам о необслуживаемых аккумуляторах Все аккумуляторные источники питания можно разделить на следующие типы: обслуживаемые, малообслуживаемые, необслуживаемые.
Какая USB автомобильная зарядка лучше: обзор новинок от компании FSP Group Не будем рассуждать о роли мобильной связи и Интернета в условиях тотального развития информационных технологий. Достаточно представить, что будет, если забыть телефон или внезапно у него сядет батарея – абсолютный вакуум.
Как правильно снять аккумулятор с автомобиля В нашей статье мы подробно рассмотрим последовательность действий при снятии аккумулятора с автомобиля, меры предосторожности и безопасности при проведении этой работы.

Читайте также:  Непроизвольное напряжение мышц ног

Источник

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.

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.

Источник