Внешняя характеристика преобразователя постоянного напряжения

Содержание

Трансформаторное оборудование для преобразовательных установок — Внешняя характеристика преобразователя, трех- и шестифазная схемы
Содержание материала
Кольцевая схема преобразования при Ld =∞
Внешние характеристики тиристорных
Что такое преобразователь напряжения
Как устроен прибор
Что какое преобразователь напряжения
Особенности применения
Типы преобразователей
Импульсные устройства
Автомобильные модели
Бытовые приборы
Бестрансформаторные устройства
Принцип действия
Ремонт прибора
Простой самодельный инвертор напряжения 12-220В на двух транзисторах
Заключение

Трансформаторное оборудование для преобразовательных установок — Внешняя характеристика преобразователя, трех- и шестифазная схемы

Содержание материала

1.6. ВНЕШНЯЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
Зависимость среднего значения выпрямленного напряжения Ud от среднего значения выпрямленного тока Id называют внешней характеристикой преобразователя. Управляемые, например, тиристорные выпрямители имеют семейство внешних характеристик (рис. 1.17), зависящих от угла управления тиристорами α.

При одном и том же значении угла управления, в том числе в неуправляемом выпрямителе (при α= 0), с увеличением тока нагрузки возрастают паления напряжения на элементах схемы, и выпрямленное напряжение уменьшается. Падения напряжения делят условно на три составляющие: индуктивное падение напряжения в цепи коммутации ΔUΧ, активное падение напряжения ΔUΚ, падение напряжения в вентилях выпрямителя ΔUΒ. Падение напряжения в вентилях считают не зависящим от тока нагрузки и принимают равным сумме падений напряжений всех последовательно включенных вентилей при протекании через них номинального тока.
В общем случае внешняя характеристика преобразователя описывается уравнением
(1.6)
Индуктивное и активное падения напряжений зависят от тока нагрузки Id и сопротивлений х, R. Эти сопротивления определяются формулами
(1.7) где хс— индуктивное сопротивление питающей сети; хк— индуктивное сопротивление сквозного КЗ трансформатора; хш и хр—индуктивные сопротивления шин (ошиновки) и реакторов, включенных в цепь выпрямленного тока;
(1.8) где RK— активное сопротивление сквозного КЗ трансформатора;
и Rp — активное сопротивление ошиновки и реакторов в цепи выпрямленного тока; w1 -число витков СО; w2 — число витков ВО.
Ниже рассматриваются внешние характеристики наиболее часто применяемых шестипульсных преобразователей.

Трехфазная мостовая схема при Ld=∞

Вентильные обмотки трансформатора в трехфазной мостовой схеме преобразования соединяют либо в звезду, либо в треугольник. Выпрямленное напряжение холостого хода такого преобразователя имеет шестикратные пульсации, и среднее значение его для звезды и треугольника соответственно равно: (1.9)
В многофазных схемах в зависимости от нагрузки возникают отличные друг от друга режимы работы, границами

Рис. 1.17. Внешние характеристики управляемого выпрямителя
которых являются определенные углы коммутации тока γ. Внешнюю характеристику для трехфазной мостовой схемы рассчитывают обычно для первого режима работы, который характеризуется поочередной работой двух и трех вентилей: во внекоммутационный период проводят ток два вентиля, в интервале коммутации — три. Первому режиму работы соответствуют углы коммутации, находящиеся в диапазоне 0≤γ≤π/3. Угол коммутации определяется из уравнений
(1.10)
Индуктивное и активное падения напряжений при соединении вентильных обмоток в звезду рассчитывают соответственно из соотношений
(1.11) где х и γ, определяют по (1.10).
При соединении вентильных обмоток в треугольник следует принимать
(1.12)
Суммарное падение напряжения в вентилях равно удвоенному падению напряжения вентилей в одном плече трехфазного моста.

Шестифазная схема с уравнительным реактором при La =∞

Внешнюю характеристику для схемы две обратные звезды с уравнительным реактором также рассчитывают для режима нормальной нагрузки преобразователя. Первый режим работы такой схемы имеет место при изменении выпрямленного тока от нуля до «критического» значения Idкp (рис. 1.18), равного намагничивающему току уравнительного реактора и составляющего обычно (0,01—0,02)IdH. В первом режиме преобразователь работает как шестифазная схема со средней точкой. В процессе коммутации последовательно с вентильной обмоткой трансформатора оказывается включенной полуобмотка реактора, имеющая большую индуктивность. Появление в контуре коммутации значительной индуктивности приводит к увеличению угла коммутации γ и крутому падению внешней характеристики в этой области.
Напряжение холостого хода шестифазной схемы со средней точкой в общем случае для управляемого выпрямителя равно:
(1.13)
Во втором режиме при токе нагрузки Id, превышающем критический ток Idкр, уравнительный реактор превращается в звено, выравнивающее напряжение трехфазных схем, и обеспечивает их параллельную работу. Индуктивное сопротивление цепи и угол коммутации резко уменьшаются, и в контуре коммутации остаются только индуктивные сопротивления питающей сети и трансформатора. С небольшой погрешностью считают, что напряжение трехфазной схемы со средней точкой равно напряжению условного XX шестифазной схемы с уравнительным реактором:
(1.14)
Из (1.13) и (1.14) нетрудно установить, что при переходе от режима условного XX к реальному XX выпрямленное напряжение возрастает на 15,4%.
Индуктивное и активное падения напряжения определяют соответственно из формул
(1.15)
Шестифазная схема с уравнительным реактором не работает во втором нормальном режиме, если угол коммутации превышает π/3.

Кольцевая схема преобразования при Ld =∞

Внешняя характеристика преобразователя по кольцевой схеме идентична внешней характеристике преобразователя по мостовой трехфазной схеме. Выпрямленное напряжение XX такого преобразователя также имеет шестифазные пульсации, и среднее его значение определяется по формуле (1.9) для схемы соединения звезда. Внешняя характеристика этой схемы обусловлена поочередной работой одного и двух вентилей: во внекоммутационный период ток проводит один вентиль, в интервале коммутации—два. Угол коммутации определяют из уравнения (1.10), падения напряжения ΔUΧ и ΔUR— по (1.11).

Источник

Внешние характеристики тиристорных

преобразователей.

Внешней характеристикой ТП называется зависимость выпрямленного напряжения от среднего значения тока нагрузки при неизменной величине угла управления a.

Внешняя характеристика определяется внутренним сопротивлением преобразователя, которое приводит к снижению выпрямленного напряжения с ростом нагрузки.

Снижение напряжения обусловлено тремя факторами:

1. Коммутационным падением напряжения (dU_k).

2. Падением напряжения в активных сопротивлениях цепей преобразователя, по которым протекают токи (dU_R).

3. Падением напряжения в вентилях (dU_B).

Соответственно внешнюю характеристику ТП (при wL_н = ¥) можно записать в виде следующего уравнения:

В зависимости от мощности выпрямителя влияние активных и реактивных элементов схемы в этом процессе различно. Обычно в маломощных выпрямителях преобладает влияние активного сопротивления обмоток трансформатора, а в мощных — индуктивного сопротивления.

Следует отметить, что при значениях тока нагрузки, не превышающих номинальных, внутреннее падение напряжения ТП (при a = 0), как правило, составляет не более 10 — 15% напряжения E_d₀. Однако, при перегрузках и режимах, близких к короткому замыканию, становится существенным влияние внутренних сопротивлений схемы.

Представляет также интерес вид внешних характеристик при малых токах нагрузки. Это связано с тем, что имеется много электроприводов, обслуживающих механизмы с пульсирующим, либо знакопеременным моментом, или требующим частого изменения направления скорости вращения, т.е. реверса механизма. Во всех этих случаях ток снижается до нуля, или, даже, изменяет свое направление. Для выполнения таких функций используются реверсивные ТП, состоящие из двух преобразователей, позволяющих изменять направление тока. При этом, ТП часто работает с малыми токами, имеющими, иногда, нулевое значение.

В таком случае, внешние характеристики ТП меняют свой вид, т.к. здесь в действие вступают совсем другие соотношения, которые описывают другие физические процессы.

При значительном снижении тока допущение его идеальной сглаженности, что имеет место при wL_н = ¥, принято быть не может. Реальная индуктивность нагрузки не только не в состоянии идеально сгладить выпрямленный ток, но она даже не может обеспечить его непрерывность. Ток становится прерывистым и, в этом режиме работы, внешние характеристики теряют свою линейность, внося нежелательные проблемы и трудности в способы управления преобразователями.

С уменьшением тока имеет место резкий рост напряжения ТП из-за явлений, связанных с прерывистым характером тока якоря, когда вентиль предыдущей фазы прекращает проводить ток до момента включения вентиля последующей фазы. При этом, угловая длительность прохождения тока в вентиле (l) становится меньше, чем 2p/m_n.

Эти явления особенно сильно сказываются при больших углах управления (a ) ТП. Уравнение (3-16) справедливо лишь тогда, когда ток в нагрузке протекает непрерывно. Если принято, что индуктивность L_н в цепи выпрямленного тока бесконечно большая, то непрерывность будет иметь место при любых значениях тока. Если же L_н имеет конечную величину, то непрерывное протекание тока возможно лишь при превышении последним некоторого граничного значения I_d _гр.. Величина последнего согласно (л 1) может быть подсчитана по приближенному уравнению:

(3-17)

Здесь X_тр ¢¢ , Xн и X_р — приведенное ко вторичной обмотке индуктивное сопротивление трансформатора, индуктивные сопротивления нагрузки и сглаживающего реактора.

В трехфазной нулевой схеме E_d₀ определяется через фазные напряжения трансформатора, в трехфазной мостовой — через линейные. При этом m_n = 6.

Для мгновенных значений напряжения якорной цепи при отсутствии перекрытия вентилей (g = 0) справедливо уравнение:

dU_в — падение напряжения в вентилях;

e₂ и i — мгновенные значения вторичной ЭДС трансформатора и тока.

В выражении (3-18) ЭДС трансформатора изменяется по синусоидальному закону. ЭДС двигателя в установившемся режиме из-за инерционности вращающихся масс не может заметно измениться за время интервала пульсаций и считается постоянной. При этом, разность ЭДС, стоящая в левой части уравнения, в какие- то моменты положительна, а в некоторые моменты оказывается отрицательной. Однако при больших токах в индуктивностях якорной цепи запасается такое количество электромагнитной энергии, которого достаточно для поддержания тока прежнего направления в промежутках времени, когда e₂ — E_я 90°, E_d 90°). Просто отсчет угла управления инвертора удобнее производить от другой точки координаты wt. Угол b получается меньше 90°, и для инвертора оказывается справедливой такая же связь между углом управления (b) и средним значением ЭДС ТП.

При этом надо иметь в виду, что знак ЭДС E_d _инв противоположен знаку E_d _выпр ,т.е. отрицателен. Как уже было сказано, связь между углами a и b определяется соотношением:

Из характера электромагнитных процессов в инверторном режиме видно, что они во многом сходны с процессами, протекающими при работе выпрямителя на противо- ЭДС. Основное отличие состоит в том, что в инверторном режиме источник постоянной ЭДС E_М¢ включен с противоположной полярностью относительно вентильной группы и отдает энергию в сеть.

Так как включающие импульсы подаются на вентили с опережением на угол b относительно моментов равенства ЭДС двух коммутируемых фаз в области отрицательных напряжений (точка 1), то поступающий в сеть ток i_a начинает возрастать в сторону положительных значений раньше, чем начинает возрастать напряжение фазы “а” в сторону отрицательных значений (участок 1-2 диаграммы напряжений рис 22). Поэтому первая гармоника тока i_a сдвинута относительно напряжения — U_a в сторону опережения на угол, приблизительно равный .

Векторная диаграмма тока I_a₁ (первая гармоника несинусоидального тока i_a ) и напряжения U_a для выпрямительного и инверторного режимов работы преобразователя показана на рис 24. В выпрямительном режиме первая гармоника тока сдвинута относительно напряжения U_a в сторону отставания приблизительно на угол a + (g /2).

Из векторной диаграммы видно, что в инверторном режиме активная составляющая тока I_a₁_a направлена навстречу напряжению сети U_a, что соответствует поступлению в сеть активной мощности. Реактивная составляющая тока I_a_1р, как и в выпрямительном режиме, отстает на угол p/2 от вектора U_a напряжения сети. Следовательно в обоих режимах преобразователь является потребителем реактивной мощности. Связь между действующим значением напряжения U₂ на вторичной обмотке трансформатора и напряжением U_d₀¢ преобразователя подобна выражению для среднего значения выпрямленного напряжения выпрямителя:

Дата добавления: 2016-06-13 ; просмотров: 1663 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Что такое преобразователь напряжения

Преобразователь напряжение также называется инвертором. Это специальное устройство, задачей которого является получение переменного тока из любого типа источника. Такие преобразователи применяются в качестве основного элемента вторичного питания. Главная цель любого преобразователя тока – обеспечить безопасность при кратковременных скачках или отключении электропитания. Так обеспечивается устойчивость питания всей цепи.

На данный момент такие устройства используются в бытовой, промышленной технике, различных устройствах от самых простых до сложных. В данном материале будут приведены основные характеристики преобразователей, из чего они состоят, какой принцип работы имеют и как они устроены. Дополняют статью многочисленные схемы, а также подробная техническая статья, которую можно скачать, и полезные видеоролики по теме.

Как устроен прибор

Для преобразования одного уровня напряжения в иное часто используют импульсные преобразователи напряжения с применением индуктивных накопителей энергии. Согласно этому известно три типа схем преобразователей:

Общими для указанных видов преобразователей являются пять элементов:

Ключевой коммутирующий элемент.

Источник питания.

Индуктивный накопитель энергии (дроссель, катушка индуктивности).

Конденсатор фильтра, который включен параллельно сопротивлению нагрузки.

Блокировочный диод.

Включение указанных пяти элементов в разных сочетаниях дает возможность создать любой из перечисленных типов импульсных преобразователей.

Регулирование уровня выходящего напряжения преобразователя обеспечивается изменением ширины импульсов, которые управляют работой ключевого коммутирующего элемента. Стабилизация выходного напряжения создается методом обратной связи: изменение выходного напряжения создает автоматическое изменение ширины импульсов.

Типичным представителем преобразователя напряжения также является трансформатор. Он преобразует переменное напряжение одного значения в переменное напряжение другого значения. Данное свойство трансформатора широко применяется в радиоэлектронике и электротехнике.

Что какое преобразователь напряжения

Преобразователь – это электротехническое устройство, преобразующее электроэнергию одних параметров или показателей качества в электроэнергию с другими значениями параметров или показателей качества. Параметрами электрической энергии могут являться род тока и напряжения, их частота, число фаз, фаза напряжения. По степени управляемости преобразователи электрической энергии подразделяются на неуправляемые и управляемые. В управляемых преобразователях выходные переменные: напряжение, ток, частота — могут регулироваться.

По элементной базе преобразователи электроэнергии подразделяются на электромашинные (вращающиеся) и полупроводниковые (статические). Электромашинные преобразователи реализуются на основе применения электрических машин и в настоящее время находят относительно редкое применение в электроприводах. Полупроводниковые преобразователи могут быть диодными, тиристорными и транзисторными.

В современных автоматизированных электроприводах применяются главным образом полупроводниковые тиристорные и транзисторные преобразователи постоянного и переменного тока. Достоинствами полупроводниковых преобразователей являются широкие функциональные возможности управления процессом преобразования электроэнергии, высокие быстродействие и КПД, большие сроки службы, удобство и простота обслуживания при эксплуатации, широкие возможности по реализации защит, сигнализации, диагностирования и тестирования как самого электрического привода, так и технологического оборудования.

Вместе с тем, для полупроводниковых преобразователей характерны и определенные недостатки. К ним относятся: высокая чувствительность полупроводниковых приборов к перегрузкам по току, напряжению и скорости их изменения, низкая помехозащищенность, искажение синусоидальной формы тока и напряжения сети.

Особенности применения

На данный момент подобное оборудование используется практически во всех отраслях промышленности и с каждым днем находит все большее применение в жизни каждого человека, в частности в составе оборудования легковых или грузовых автомобилей. Рабочая частота инверторов напряжения (преобразователей напряжения) не превышает ста килогерц. Плюс ко всему, преобразователь напряжения (инвертор напряжения) может использоваться как генератор. В принципе, генератор и инвертор достаточно схожи, однако не стоит считать, что данные виды оборудования одинаковы по назначению и по принципу действия.

В схемах генератора и преобразователя напряжения имеются существенные отличия. Кроме того, по сравнению с дизельным или бензиновым генератором инвертор напряжения (преобразователь напряжения) имеет целый ряд преимуществ, в частности:

инвертор напряжения (преобразователь напряжения) имеет значительно меньшие габариты и вес;

у инвертора напряжения (преобразователя напряжения) отсутствует необходимость постоянного контроля целого перечня параметров, обязательного при эксплуатации дизельных электростанций или бензиновых генераторов. Среди этих параметров уровень топлива, уровень и давление масла двигателя, температура и уровень охлаждающей жидкости. Все эти параметры, например, при работе инвертора напряжения (преобразователя напряжения) от автомобильного двигателя контролируются независимо, кроме того, при относительно маломощных потребителях (скажем, до 1000 Вт) длительное время включение автомобильного генератора вообще не требуется и, естественно, топливо не расходуется;

на холостом ходу инвертор напряжения (преобразователь напряжения) имеет просто мизерное потребление энергии (около 5 Вт), в отличие от дизельного или бензинового генератора, расходующих на холостом ходу до пятидесяти процентов от расхода при максимальной нагрузке;

отсутствие механического износа, соответственно, лучшая отказоустойчивость и больший ресурс работы;

колебание выходной частоты у инвертора напряжения (преобразователя напряжения) минимально и, как правило, не превышает сотых долей процента;

инвертор напряжения (преобразователь напряжения) экологичен (не шумит и не выделяет выхлопных газов) и позволяет подключать альтернативные источники энергии (например, и солнечные батареи или ветряные генераторы);

инвертор напряжения (преобразователь напряжения) может использоваться как пуско-зарядное устройство, как источник бесперебойного питания, как восстановитель аккумуляторов;

ну и, наконец, инвертор напряжения (преобразователь напряжения) просто существенно (до нескольких раз!) дешевле.

Читайте также: Зачем напряжение 380 вольт

Перечень потенциальных пользователей инверторов напряжения (преобразователей напряжения) может быть очень широк. Здесь и производители разнообразных работ в удаленных условиях или при частых отключениях электричества, и любители отдыха на природе, желающие сохранить возможность пользования «благами цивилизации», и предусмотрительные собственники различных производств или охраняемых объектов и т.д. и т.п.

В частности, очень большие плюсы дает использование инверторов напряжения (преобразователей напряжения) совместно с разными автономными источниками электропитания, одна экономия топлива чего стоит, а к нему еще и хранимый «запас электричества», так сказать, на всякий случай.

Правда, при выборе инверторов напряжения (преобразователей напряжения) необходимо помнить, что многие потребители электротока (особенно, холодильники и насосы) имеют пусковую мощность в несколько раз больше номинальной (обычно, можно посмотреть в паспорте устройства) и именно ее стоит брать за основу при расчете требуемого инвертора напряжения (преобразователя напряжения).

Типы преобразователей

При выборе модели преобразователя надо также учитывать особенности потребления электроэнергии различными приборами с учетом особенностей потребления электроприборы можно условно разделить на 2 группы.

Первая группа – это электроприборы, при включении и в начале работы которых кратковременная мощность потребления (так называемая пиковая стартовая нагрузка) в несколько раз превышает номинальную мощность. К этой группе относятся, например насосы, компрессоры и холодильники, для их подключения, зачастую приходиться использовать развязывающие трансформаторы.

Вторая группа – это электроприборы, стартовая мощность которых не превосходит номинальную, к ним относятся, потребляющие постоянную мощность телевизоры, компьютеры, лампы, нагреватели, а так же инструмент с двигателями коллекторного типа (дрели, отрезные машинки, рубанки, бетономешалки, газонокосилки и т.д.), которые потребляют номинальную мощность только в момент прикладывания нагрузки, для приборов этой группы достаточно выбирать преобразователь напряжения с максимально допустимой мощностью, немного превышающую номинальную мощность прибора.

Импульсные устройства

Импульсные преобразователи применяются в тех случаях, когда нужно преобразовать один уровень напряжения в другой. Чаще всего они собираются на базе индуктивных или емкостных накопителей энергии. От других источников электропитания их отличает высокий уровень КПД, достигающий в некоторых случаях 95%. Принципиальные электрические схемы импульсных преобразователей выполняются с использованием 4 х элементов:

коммутирующий элемент;

накопитель энергии (катушка индуктивности, дроссель, конденсаторы);

блокирующий диод;

конденсатор, соединенный параллельно с сопротивлением нагрузки.

Комбинации перечисленных компонентов могут образовывать любой тип импульсного конвертора. Величина напряжения на выходе определяется шириной импульсов, управляющих коммутирующим элементом. При этом создается запас энергии в катушке индуктивности. Стабилизация реализуется за счет обратной связи, то есть ширина импульсов меняется в зависимости от значения выходного напряжения.

Для создания токов высокой частоты используют преобразователи, собранные с использованием колебательных контуров. При этом напряжение постоянного тока, поступающее на генератор переменного напряжения (мультивибратор, триггер) является одновременно и питающим. Выходные импульсы имеют, как правило, прямоугольную форму. Полученное переменное напряжение можно усилить, понизить и т. д.

Кроме того его легко выпрямить и получить нужную полярность. Для этого используют соответствующее включение диодов, а выпрямитель собирают, например, по мостовой схеме. Напряжение на выходе импульсных преобразователей необходимо стабилизировать. Для этого используют различного рода стабилизаторы (импульсные или линейные). Правда, из-за низкого КПД последние используются редко.

Автомобильные модели

С увеличением количества автомобилей возросла потребность использования в процессе их эксплуатации различных бытовых приборов, в том числе работающих от переменного напряжения 220В. Для этого и были разработаны автомобильные инверторы, с помощью которых постоянное напряжение от автомобильного аккумулятора +12 В (легковые автомобили) или +24 В (грузовой автотранспорт) преобразуется в переменное 220 В. К ним можно подключить электробритву или электродрель, зарядить ноутбук и пр.

Автомобильный инвертор является генератором напряжения, форма которого приближена к синусоиде. При этом ток на выходе прибора не зависит от величины тока на входе и его можно регулировать практически от нуля до максимума. Точно также теоретически можно регулировать частоту и напряжение. Упрощенно электрическую схему автомобильного конвертора можно представить в виде трансформатора, на первичные обмотки которого напряжение подается через тиристорные ключи. Поочередно включая обмотки тиристоры создают на выходе трансформатора переменный ток.

При этом формируется модифицированная (ступенчатая) синусоида, но это никак не влияет на работоспособность большинства бытовых приборов. Преобразователи для использования в автомобилях обладают достаточно высоким КПД, который достигает 90%, что свидетельствует о достаточно высоком качестве получаемой синусоиды. Потребитель в процессе эксплуатации прибора имеет возможность выбрать один из трех режимов его работы:

Рабочий режим, обеспечивающий длительную работу инвертора с номинальной мощностью.

Режим перегрузки, который позволяет получить от прибора значительно большую мощность, чем при работе в обычном режиме. Однако в таком режиме инвертор не должен работать более 30 мин.

Пусковой режим используется при необходимости получения моментальной мощности при высокой нагрузке (запуск электродвигателя и пр.).

Эксплуатируя инвертор, не рекомендуется постоянно включать его на максимальную мощность. Выбирать режим его работы необходимо, исходя из величины нагрузки. Выбирая конвертор для авто основное внимание необходимо обратить на его мощность. Ее величина должна быть заведомо больше мощности подключаемых устройств. Кроме того немаловажное значение имеет и тип подключаемых электроприборов. Если к автомобильному инвертору предполагается подключать приборы, потребляющие при запуске значительные токи, то приобретать нужно прибор, обладающий соответствующей мощностью (от 300 до 2000 Вт).

Бытовые приборы

В настоящее время широкое применение преобразователи напряжения нашли в быту. Их стали использовать в домашних условиях в качестве резервных или аварийных источников питания, задача которых обеспечить работу бытовой техники в случае несанкционированного отключения сети централизованного электропитания. Как правило, преобразователь напряжения для дома представляет собой комбинацию инвертора с одной или несколькими аккумуляторными батареями. В коттеджах и загородных домах (дачах) их дополняют также устройствами, способными заряжать аккумуляторы.

В отдельных случаях для этого могут использоваться солнечные батареи или ветрогенераторы. К инверторам, предназначенным для использования в домашних условиях, чаще всего подключают маломощную бытовую технику:

Читайте также: Просадка напряжения при включении обогрева заднего стекла
При этом необходимо помнить об электроприборах, например, холодильниках, электронасосах и др., которым для работы необходима подача электропитания с «чистой синусоидой», что требует приобретения значительно более дорогих устройств. В местах, где отсутствует централизованная электросеть можно, рассчитав необходимую электрическую мощность, организовать систему электропитания целого дома. Однако это потребует приобретения достаточно дорогого оборудования.

Например, стоимость инвертора мощностью 10…60 кВт составляет не менее $20000. Использование подобного рода устройств целесообразно в случае организации систем электропитания на основе альтернативных источников энергии. Если сравнивать классический блок бесперебойного питания (UPS), работающий в режиме online, с преобразованием напряжения, то сочетание компонентов «аккумуляторная батарея+инвертор» выглядит предпочтительней по ряду причин, среди которых:

щадящий режим работы аккумуляторов;

большой выбор аккумуляторных батарей;

возможность параллельного подключения нескольких преобразователей и пр.

На отечественном рынке электрооборудования импульсные преобразователи представлены в достаточно широком ассортименте. Продукция этих производителей отличается высоким качеством и обладает большим количеством различных функций. Так преобразователи типа DC/AC обеспечивают защиту рот глубокого разряда аккумуляторных батарей, контролируя величину минимального входного напряжения. Контролируют они и параметры выходного сигнала.

Бестрансформаторные устройства

Особенности преобразователя напряжения с 12 В в 220 В. В последнее время они стали очень популярны, так как на их изготовление, а в частности, производство трансформаторов, нужно тратить немалые средства, ведь обмотка их выполняется из цветного металла, цена на который постоянно растёт. Основное преимущество таких преобразователей это, конечно же, цена. Среди отрицательных сторон есть одно существенно отличающее его от трансформаторных блоков питания и преобразователей. В результате пробоя одного или нескольких полупроводниковых приборов, вся выходная энергия может попасть на клеммы потребителя, а это обязательно выведет его из строя.

Вот простейший преобразователь переменного напряжения в постоянное. Роль регулирующего элемента играет тиристор. Проще обстоят дела с преобразователями, в которых отсутствуют трансформаторы, но работающие на основе и в режиме повышающего напряжение аппарата. Здесь даже при выходе одного элемента или нескольких на нагрузке не появится опасной губительной энергии.

Принцип действия

Преобразователь напряжение вырабатывает напряжение питания необходимой величины из иного питающего напряжения, к примеру, для питания определенной аппаратуры от аккумулятора. Одним из главных требований, которые предъявляются к преобразователю, является обеспечение максимального коэффициента полезного действия. Преобразование переменного напряжения легко можно выполнить при помощи трансформатора, вследствие чего подобные преобразователи постоянного напряжения часто создаются на базе промежуточного преобразования постоянного напряжения в переменное.

Мощный генератор переменного напряжения, который питается от источника исходного постоянного напряжения, соединяется с первичной обмоткой трансформатора.

Переменное напряжение необходимой величины снимается с вторичной обмотки, которое потом выпрямляется.

В случае необходимости постоянное выходное напряжение выпрямителя стабилизируется при помощи стабилизатора, который включен на выходе выпрямителя, либо с помощью управления параметрами переменного напряжения, которое вырабатывается генератором.

Для получения высокого кпд в преобразователях напряжения используются генераторы, которые работают в ключевом режиме и вырабатывают напряжение с использованием логических схем.

Выходные транзисторы генератора, которые коммутируют напряжение на первичной обмотке, переходят из закрытого состояния (ток не течет через транзистор) в состояние насыщения, где на транзисторе падает напряжение.

В преобразователях напряжения высоковольтных источников питания в большинстве случаев применяется эдс самоиндукции, которая создается на индуктивности в случаях резкого прерывания тока. В качестве прерывателя тока работает транзистор, а первичная обмотка повышающего трансформатора выступает индуктивностью. Выходное напряжение создается на вторичной обмотке и выпрямляется. Подобные схемы способны вырабатывать напряжение до нескольких десятков кВ. Их часто применяют для питания электронно-лучевых трубок, кинескопов и так далее. При этом обеспечивается кпд выше 80%.

Ремонт прибора

Ремонт этих устройств для преобразования одного вида напряжения в другой, лучше производить в сервисных центрах, где персонал имеет высокую квалификацию и впоследствии предоставит гарантии выполненных работ. Чаще всего любые современные качественные преобразователи состоят из нескольких сотен электронных деталей и если нет явных сгоревших элементов, то найти поломку и устранить её будет очень сложно.

Некоторые же китайские недорогие устройства данного типа, вообще, в принципе лишены возможности их ремонта, чего нельзя сказать об отечественных производителях. Да может они немного громоздкие и не компактные, но зато подлежат ремонту, так как многие из их деталей можно заменить на аналогичные.

Простой самодельный инвертор напряжения 12-220В на двух транзисторах

В качестве трансформатора использовал ферритовые чашки с такимим размерами: диаметр – 35 мм, высота – 20мм. Сперва мотается первичная обмотка, она содержит 14 витков провода диаметром 0,5 мм, после намотки ее нужно обернуть изолентой в один слой. Вторичная обмотка трансформатора мотается проводом диаметром 0.2мм и содержит 220 витков, поверх ее также обматываем изолентой в один слой. Все, трансформатор готов, осталось только собрать половинки и посадить на болтик.

Методом проб и ошибок подобрал для схемы транзисторы, ориентируясь на минимальный ток потребления схемы. Получилась пара КТ814 и КТ940, затем были подобраны сопротивления и емкость. В результате моих опытов получилась вот такая схема с указанными номиналами, она приведена выше. Данная конструкция простого инвертора напряжения отлично подходит для питания энергосберегающей лампы мощностью в 8,9,11 Ватт. Лампы мощностью в 20 ватт не хотят работать, скорее всего вторичка слабовата – переделывать я не стал. Лампа мощностью в 9 ватт светит так же ярко как и при питании напрямую от сети переменного тока 220В. Потребляемый ток схемы преобразователя напряжения колеблется в пределах 0.5 – 0.54 Ампера.

Если использовать вместо транзистора КТ940 транзистор КТ817 и аналогичные то ток, потребляемый схемой инвертора напряжения и лампой, возрастает до величины 0,86 Ампера. Данная конструкция простого инвертора напряжения доступна к изготовлению всем радиолюбителям и начинающим. Преимущества данной конструкции очевидны: простота изготовления и надежность в работе.

Нужно отметить что очень много радиолюбителей проживает в сельской местности и не имеют возможности приобрести импортные детали, к тому же хоть и недорого но стоят денег те же полевые транзисторы, которые при ошибке тут же могут сгореть или выйти из строя, не говоря уже о микросхемах. А чаще всего у радиолюбителя запасы радиодеталей ограничены. Вот так и появился простой инвертор напряжения, собранный из деталей, полученых из советского хлама. Имея в распоряжении аккумулятор емкостью в 7 Ампер-Часов нетрудно подсчитать на сколько времени его хватит – проверял лично.

Заключение

Как можно понять из материалов статьи, сделать своими руками несложный преобразователь 12 – 220 вольт не так и трудно. И, хотя такие устройства и не смогут сравниться по набору дополнительных функций или привлекательности внешнего вида с заводскими, они обойдутся хозяину значительно дешевле. При соблюдении правил эксплуатации самодельный преобразователь будет работать очень долго, ведь в таком простом устройстве практически нечему ломаться.

В качестве дополнения по данной теме в прилагаемой статье приведены подробная информация об инверторах напряжения Преобразователи напряжения для современных высокопроизводительных цифровых систем. А также в нашей группе ВК публикуются интересные материалы, с которыми вы можете познакомиться первыми. Для этого приглашаем читателей подписаться и вступить в группу. В завершение хочу выразить благодарность источникам, откуда почерпнут материал для подготовки статьи:

Источник