Электрификация

Справочник домашнего мастера

Преобразователь 12 220 в

Содержание

Преобразователь с 12 на 220 своими руками

Решил посветить отдельную статью изготовлению DC AC повышающего преобразователя напряжения на 220В. Это конечно отдалённо относится к теме светодиодных прожекторов и ламп, но такой мобильный источник питания широко применяется дома и в автомобиле

Бюджетные модели автомобильных инверторов 12 в 220 Вольт имеют не особо качественную синусоиду на выходе. Модели помощней на 2000вт, 3000вт, 5000вт с чистой синусоидой стоят уже слишком дорого, хотя отличаются только на 6 транзисторами на выходе. Делать преобразователь с 12 на 220 своими руками на 300-500вт не особо рационально, а делать мощный выгодно, стоимость в магазине будет от 5000 руб.

Для получения постоянного тока на выходе смотрите повышающие преобразователи напряжение DC DC.

Варианты сборки

Существует 3 оптимальных способы изготовления инвертора 12 в 220 своими руками:

  1. сборка из готовых блоков или радиоконструкторов;
  2. изготовление из источника бесперебойного питания;
  3. использование радиолюбительских схем.

У китайцев можно найти хорошие радиоконструкторы и готовые блоки для сборки преобразователей постоянной тока в переменный 220В. По цене этот способ будет самый затратный, но требуется минимум времени.

Второй способ, это апгрейд источника бесперебойного питания (ИБП), который без аккумулятора в больших количествах продаются на Авито и стоят от 100 до 300руб.

Самый сложный вариант это сборка с ноля, без радиолюбительского опыта никак не обойтись. Придется изготавливать печатные платы, подбирать компоненты, работы очень много.

Конструкция преобразователя напряжения

Рассмотрим конструкцию обычного повышающего преобразователя напряжения с 12 на 220. Принцип работы для всех современных инверторов будет одинаковым. Высокочастотный ШИМ контроллер задаёт режим работы, частоту и амплитуду. Силовая часть выполнена на мощных транзисторах, тепло с которых отводится на корпус устройства.

На входе преобразователя с 12 на 220 установлен предохранитель, защищающий от короткого замыкания автомобильный аккумулятор. Рядом с транзисторами крепится термодатчик, который следит за их нагревом. В случае перегрева инвертора 12в 220в включается система активного охлаждения состоящая из одного или нескольких вентиляторов. В бюджетных моделях вентилятор может работать постоянно, а не только при высокой нагрузке.

Силовые транзисторы на выходе

Синусоида

Форма сигнала на выходе автомобильного инвертора формируется за счёт высокочастотного генератора. Синусоида может быть быть двух видов:

  1. модифицированная синусоида;
  2. чистая синусоида, чистый синус.

Не каждый электрический прибор может работать с модифицированной синусоидой, которая имеет прямоугольную форму. У некоторых компонентов в меняется режим работы, они могут нагреваться и начать шабарчать. Похожее можно получить,если диммировать светодиодную лампу, у которой яркость не регулируется. Начинается треск и мигание.

Дорогие DC AC повышающие преобразователи напряжения 12в 220в имеют на выходе чистый синус. Стоят гораздо дороже, но электрические приборы отлично с ним работают.

Пример начинки преобразователя

Сборка из ИБП

Чтобы ничего не изобретать и не покупать готовые модули, можно попробовать компьютерный источник бесперебойного питания, сокращенно ИПБ. Они рассчитаны на 300-600вт. У меня Ippon на 6 розеток, подключено 2 монитора, 1 системник, 1телевизор, 3 камеры наблюдения, система управления видеонаблюдением. Периодически перевожу в рабочий режим отключением от сети 220, чтобы батарейка разряжалась, иначе срок службы сильно сократиться.

Коллеги электрики подключали обычный автомобильный кислотный аккумулятор к бесперебойнику, отлично работал непрерывно 6 часов, смотрели футбол на даче. В ИБП обычно встроена система диагностики гелевого аккумулятора, которая определяет его низкую емкость. Как она отнесется к автомобильному неизвестно, хотя основное отличие, это гель вместо кислоты.

Начинка ИБП

Единственная проблема, бесперебойнику могут не понравится скачки в автомобильной сети при заведённом двигателе. Для настоящего радиолюбителя эта проблема решается. Можно использовать только при заглушенном двигателе.

Преимущественно ИБП предназначены для кратковременной работы, когда пропадает 220В в розетке. При длительной постоянной работе очень желательно поставить активное охлаждение. Вентиляция пригодится для стационарного варианта и для автомобильного инвертора.

Как и все приборы, он непредсказуемо себя поведёт при запуске двигателя с подключённой нагрузкой. Стартёр машины сильно просаживает Вольты, в лучшем случае уйдёт в защиту как при выходе батареи из строя. В худшем будут скачки на выходе 220V, синусоида исказится.

Сборка из готовых блоков

Повышатель на 150 Ватт

Для сборки стационарного или автомобильного инвертора 12в 220в своими руками можно использовать готовые блоки, которые продаются на Ебее или у китайцев. Это сэкономит время на изготовление платы, пайку и окончательную настройку. Достаточно добавить к ним корпус и провода с крокодилами.

Приобрести можно и радиоконструктор, который укомплектован всеми радиодеталями, остаётся только спаять.

Примерная цена на осень 2016:

  1. 300вт – 400руб;
  2. 500вт – 700руб;
  3. 1000вт – 1500руб;
  4. 2000вт – 1700руб;
  5. 3000вт — 2500руб.

Для поиска на Aliexpress укажите запрос в поисковой строке «inverter 220 diy». Сокращение «DIY» обозначает для «сборки своими руками».

Плата на 500W, выход на 160, 220, 380 вольт

150вт

Инвертор 50 Ватт

Автоинвертор 300вт

Радиоконструкторы

Радиоконструктор стоит дешевле, чем готовая плата. Самые сложные элементы могут быть уже находится на плате. После сборки практически не требует настройки, для которой необходим осциллограф. Разброс параметров радиокомпонентов и номиналы неплохо подобраны. Иногда в пакетик кладут запасные детали, вдруг по неопытности ножку оторвёте.

Радиоконструктор на 1000вт

Радиоконструктор на 2000 вт

Схемы мощных преобразователей

Мощный инвертор в основном используют для подключения строительных электроинструментов при строительстве дачи или фазенды. Маломощный преобразователь напряжения на 500вт от мощного на 5000 — 10000 Ватт отличается количеством трансформаторов и силовых транзисторов на выходе. Поэтому сложность изготовления и цена практически одинаковые, транзисторы стоят недорого. По мощности оптимально 3000вт, можно подключить дрель, болгарку и другой инструмент.

Покажу несколько схем инверторов с 12, 24, 36 на 220В. Такие ставить в легковой автомобиль не рекомендуется, можно случайно электрику подпортить. Схемотехника DC AC преобразователей 12 на 220 простая, задающий генератор и силовая часть. Генератор делают на популярной TL494 или аналогах.

Большое количество схем повышателей с 12v на 220v для изготовления своими руками можно найти по ссылке

Всего там около 140 схем, половина из них повышающие преобразователи с 12, 24 на 220В. Мощности от 50 до 5000вт.

После сборки потребуется наладка всей схемы при помощи осциллографа, желательно иметь опыт работы с высоковольтными схемами.

Для сборки мощного инвертора на 2500 Ватт потребуется 16 транзисторов и 4 подходящих трансформатора. Стоимость изделия будет немалая, сопоставимая со стоимостью похожего радиоконструктора. Плюсом таких затрат будет чистый синус на выходе.

Ну очень простой инвертор 12В/220В


Часто в жизни возникает потребность получить напряжение 220В из более низкого, скажем, 12-ти Вольт. К примеру, вам нужно подключить зарядное устройство от ноутбука к автомобильному аккумулятору, с инвертором это не проблема. Помимо этого, инверторы нашли широкое применение в альтернативной энергетике. Обычно их ставят на ветряки, гидроэлектростанции и так далее, которые в большинстве случаев генерируют невысокое напряжение.

Сегодня мы рассмотрим, как сделать инвертор своими руками. Здесь нет никакой сложной электроники, набор компонентов очень маленький, а схема понятная любому новичку. Всего-то вам понадобится соединить несколько резисторов, транзисторов и трансформатор. Заинтриговал? Тогда переходим к изучению инструкции!
Материалы и инструменты, которые использовал
Список материалов:
— трансформатор 12-0-12В на 5А;
— аккумулятор на 12В;
— два алюминиевых радиатора;
— два транзистора TIP3055;
— два резистора 100 Ом/10 Ватт;
— два резистора 15 Ом/10 Ватт;
— провода;
— фанера, ламинат (или прочее для изготовления корпуса);
— розетка;
— термопаста;
— пластиковые стяжки;
— винтики с гайками и пр.



Список инструментов:
— паяльник;
— дрель;
— клеевой пистолет;
— кусачки;
— отвертка.
Процесс изготовления инвертора:
Шаг первый. Ознакомьтесь со схемой
Ознакомьтесь со схемой подключения всех элементов. Есть как электронная подробная схема, так и простая, интуитивно понятная, куда и какие провода подключать.
Шаг второй. Собираем два контура из резисторов и транзисторов
Берем транзистор и крепим его к резистору на 15 Ом, как видно на фото. Аналогичным образом крепим и второй транзистор.
Шаг третий. Радиатор
При работе транзисторы будут греться, и если не отводить это тепло, они могут выйти из строя. Тут вам понадобится два радиатора. Сверлим отверстия, наносим термомпасту и хорошенько притягиваем транзисторы к радиаторам саморезами.
Шаг четвертый. Соединяем два контура с помощи резисторов на 100 Ом
Берем два резистора на 100 Ом и соединяем два контура по диагонали. То есть, контакты вам нужно припаять к двум крайним левым ножкам транзисторов, если смотреть на их лицевую часть.
Шаг пятый. Подключаем центральные лапки
Берем двужильный провод кабель и припаиваем по одному проводу к центральным контактам транзисторов. Потом эти провода припаиваются к крайнему левому и крайнему правому контактам на трансформаторе, как видно на фото.
Шаг шестой. Перемычка
В соответствии со схемой вам нужно установить перемычку между самым крайними и правыми контактами транзисторов. Отрезаем кусок провода и припаиваем их к лапам.
Шаг седьмой. Дальнейшее подключение
Берем еще один кусок провода, у автора он розового цвета. Припаяйте его к центральному контакту трансформатора, через него на трансформатор будет подаваться плюс от аккумулятора.
Еще вам понадобится кусок белого провода, это будет минус от аккумулятора, его нужно припаять желтому проводу, то есть перемычке, установленной ранее.
Шаг восьмой. Тестируем!
Оглянуться не успели, как электронная часть инвертора собрана, можно тестировать! Подключаем аккумулятор и мультиметром замеряем напряжение. Оно скачет в диапазоне 200-500В.
Сперва автор решил подключить очень слабенькую лампочку на 5 Ватт к инвертору, она загорелась без проблем.
Потом была подключена уже более серьезная лампочка на 40 Ватт, и она горит так, как будто включена в розетку дома, а на самом деле питается от маленького аккумулятора на 12В.
В завершении автор решил подключить лампу дневного света на 15Ватт, она также загорелась без особых проблем.
Также было принято решение попробовать подключить зарядку для мобильного. Телефон заряжается безо всяких наречений.
Шаг девятый. Собираем корпус
Чтобы все было безопасно и выглядело эстетично, сделаем для инвертора корпус! Для этого вам понадобится розетка, кусок кабеля, а также фанера, ламинат или что-то подобное. Нарезаем материал до нужных кусков, чтобы сделать короб. К основе прикручиваем трансформатор, для надежности автор решил прикрутить его винтами с гайками. Что касается электронной части с транзисторами, ее было принято решение закрепить пластиковыми стяжками. Сверлим отверстия и притягиваем нижние резисторы на 100 Ом к основе.
Корпус можно собирать, для этих целей автор использовал горячий клей. Что касается верхней крышки, то в ней нужно вырезать посадочное место под розетку. У автора материал мягкий, он вырезает окно с помощью канцелярского ножа. Если окно подходящего размера, розетка должна зафиксироваться надежно. С обратной стороны ее можно дополнительно укрепить горячим клеем или эпоксидкой.
Пришло время установить крышку, ее крепим на саморезах, чтобы иметь доступ к внутренностям инвертора.
Шаг десятый. Завершающие испытания
Инвертор готов, можно проверять! Лампочки горят без труда, а что будет с более серьезной электроникой? Автор пробует запитать от своего детища сетевой маршрутизатор и он работает без проблем! Теперь вы не останетесь без WI-FI, даже если выключат свет.

На этом все, удачи и берегите себя! Не забывайте при сборке, что генерируется напряжение 220В, а это опасно для жизни! Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. .

Онлайн помощник домашнего мастера

Все привыкли к электроприборам, работающим от сети 220В. Но как быть, если отправляешься в поход или какую-нибудь дальнюю поездку, а удобные бытовые приборы хочется взять с собой? Работать напрямую от аккумулятора автомобиля они не смогут, им просто не хватит мощности. Тут на помощь могут прийти преобразователи напряжения с 12 на 220В.

Краткое содержимое статьи:

  • Что такое преобразователь и его суть
  • Характеристики преобразователей
  • Тип охлаждения
  • Самодельный преобразователь
  • Фото преобразователей с 12 на 220

Что такое преобразователь и его суть

Благодаря техническому прогрессу, эти приборы стали на порядок меньше, и удобнее. Их легко переносить, и они не займут много места. Преобразователи способны поднять аккумуляторное напряжение до 220В. Работают даже от прикуривателя. С помощью подобных инверторов можно легко установить освещение в палатке, а так же питать от них планшет, ноутбук, и телефон.

ШИМ контролеры сделали такие устройства более продвинутыми. Заметно повысилось КПД, и форма тока стала подобна чистому синусу. Но это только в дорогих устройствах. Появилась возможность повышать мощность до нескольких кВт.

Продолжительность работы зависит от мощности, и емкости аккумуляторных батарей. Поэтому отправляясь в поездку лучше ограничиться электроприборами с низким потреблением энергии.

Сегодня, возможно, купить различные виды преобразователей тока, которые могут производить мощность от нескольких сотен ватт, до нескольких кВт. Но для туристических поездок стоит приобрести маломощный инвертор.

Единственным препятствием их всестороннего применения является измененная форма тока. Из обычной синусоиды, она превращается практически в прямоугольную форму. Не все бытовые приборы способны на ней работать.

Есть 3 вида конструкции преобразователя:

  • Автомобильный;
  • Компактный;
  • Стационарный.

Стоит отметить, что повышая нагрузку, КПД преобразователя снижается. Стационарные инверторы могут производить синусоиду. Их удобно использовать для повышения напряжения от ветряных генераторов, и солнечной батареи.

Характеристики преобразователей

Перед покупкой надо знать, как выбрать преобразователь напряжения. Первое на что стоит обратить внимание – это его характеристики. Часто продавцы говорят неправильные показатели инвертора. Указывают его пиковую мощность, на которой прибор может работать несколько минут, после чего отключается от перегрева. Так рекламируют самые доступные преобразователи.

Мощные преобразователи DC-AC увеличивают напряжение с 12В до 220В, форма тока и частота равны обычным показателям домашней сети. Поэтому все устройства и инструменты способны от него работать.

Все преобразователи тока имеют следующие параметры:

  • Рабочую мощность;
  • КПД;
  • Тип охлаждения;
  • Затраты энергии при холостой работе;
  • Максимальное потребление тока на входе;
  • Защитные механизмы от КЗ, и перегрева;
  • Форма тока на выходе;
  • Уровень напряжения для питания.

Высокий КПД современных инверторов обусловлен импульсными контролерами, примененными в конструкции. Практически 95% энергии уходят на полезную нагрузку. Остальная часть, рассеиваясь в устройстве, и нагревает его.

В самых простых и доступных преобразователях изменяется синусоида тока. Она становится прямоугольная, а в дорогих и мощных приборах форма тока остается такой же плавной синусоидой, как и в стандартной розетке.

Иногда, мощности преобразователей напряжения может не хватать для запуска строительных инструментов. Например, если дрель потребляет 750Вт, то она не будет работать от инвертора в 1000Вт. Для решения этой проблемы продаются устройства плавного пуска.

Преобразователи стационарного типа применяются для домашних работ. Это мощные устройства, способные выдавать несколько тысяч ватт. Более серьезные преобразователи используются на предприятиях, их мощность составляет десятки тысяч ватт.

Для автомобилей используются маломощные инверторы в несколько сотен ватт. Потому что аккумулятор не способен при больших нагрузках длительно работать.

Не рекомендуется использовать преобразователь на максимальных нагрузках. Его срок службы будет быстро сокращаться. Дорогие приборы имеют запас мощности, а в самых доступных этот показатель немного меньше того, что указан на корпусе.

Покупать устройство нужно на 20% мощнее предполагаемого потребления. Так же нужно интересоваться типом мощности указанной на корпусе. Она может быть:

  • номинальной;
  • продолжительной;
  • кратковременной.

Тип охлаждения

Алюминий – это металл, обладающий высокой теплопроводностью, а преобразователи (особенно мощные) работая на больших нагрузках, способны перегреваться. Поэтому корпуса изготавливаются именно из этого металла.

Для активной системы охлаждения в корпус монтируется вентилятор. Включается он, когда термодатчик зафиксирует превышение температуры. В автомобильных инверторах вентиляторы могут забиваться пылью, что приводит к плохой вентиляции воздуха, и перегреву.

На корпусе могут иметься элементы пассивного охлаждения. На вид – это алюминиевые ребра, которые помогают рассеивать тепло.

Самодельный преобразователь

У радиолюбителей есть возможность сделать с помощью схемы простой инвертор. В результате получится компактное устройство, способное питать, различные карманные гаджеты.

В схеме имеются всего четыре транзистора. Каждый, умеющий пользоваться паяльником сможет ее собрать. Полученным прибором удобно пользоваться в автомобиле. Он способен дать полноценную бортовую розетку на 220В.

Фото преобразователей с 12 на 220

Лучший автомобильный инвертор 12 в 220 Вольт

представляет автомобильный инвертор 12 в 220

  • 2 Для чего нужен и где используется
  • 3 Устройство и принцип работы
  • 4 Критерии выбора
  • 5 ТОП 3 — лучшие модели преобразователей и их технические характеристики
    • 5.1 AVS IN-2000W
    • 5.2 ROBITON R200
    • 5.3 WESTER MSW250 12-​220В+​USB
  • 6 Инструкция по установке устройства в машину
  • 7 Как сделать преобразователь 12/220 своими руками
  • 8 Стоимость
  • В прошлом автомобилисты, периодически выезжающие на природу и отдых, были лишены возможности смотреть телевизор, пользоваться электробритвой. Сегодня автомобильный инвертор 12 в 220V позволяет подключать различную бытовую технику в машине.

    Что из себя представляет автомобильный инвертор 12 в 220

    Автомобильный инвертор — это преобразователь или выпрямитель аккумуляторного тока. Он меняет напряжение с 12 на 220 Вольт — чем не палочка-выручалочка. Благодаря техническому прогрессу, такие приборы стали намного компактнее.

    Для чего нужен и где используется

    Занимая немного места в машине, инверторы дают неоценимую пользу. Они легко интегрируются с различными штекерами, даже с прикуривателем. С их помощью можно проводить электричество в палатку, питать ноутбук, смартфон, планшет.

    С другой стороны, продолжительность работы таких устройств имеет ограничение. Инверторы целиком зависят от аккумулятора, ёмкость которого не бесконечна. К тому же изменённую форму тока принимают не все бытовые приборы. Поэтому в поездках приходится довольствоваться электроприборами с низким потреблением тока. Преобразователи, способные выдавать до несколько киловатт, берут с собой в туристические поездки редко, чаще используют маломощные приборы, способные экономить энергию.

    Устройство и принцип работы

    Функционируют преобразователи на полупроводниках. Материал корпуса устройства в основном со сплавом алюминия, имеет повышенную теплопроводность, что обеспечивает отвод тепла и защиту от перегрева. В более дорогих выпрямителях дополнительно встраиваются вентиляторы, принудительно охлаждающие прибор. По сути, инвертор — это импульсный преобразователь 12/220, поэтому он априори защищён от коротких замыканий, перегрузок и нестабильности входного напряжения.

    Ещё больше усовершенствовались автомобильные инверторы благодаря ШИМ-контролерам. Увеличился КПД, появилась возможность повышать мощность, а форма тока стала подобна чистому синусу. Правда, это только в дорогих преобразователях премиального сегмента.

    Наибольший интерес представляют модели с 50 Гц. Хотя данная частота и отличается меньшей стабильностью по сравнению со стандартной городской электросетью, инверторы с таким импедансом широко применяются автолюбителями.

    В автомобильных инверторах предусмотрено 3 режима работы:

    • номинальная мощность обеспечивается в самой длительной фазе работы устройства;
    • нестандартная, высокая мощность в фазе перегрузок;
    • повышенная моментальная мощность, когда необходимо запустить электрический мотор или применить различные ёмкостные нагрузки.

    Критерии выбора

    На рынке сегодня можно найти различные виды автомобильных инверторов. В первую очередь приборы делятся по типу генерируемого тока. Большая часть изделий, как и говорилось выше, бюджетного сегмента, рассчитана на широкие массы покупателей. Такие инверторы неспособны давать чистую синусоиду, поэтому получается не очень стабильное напряжение — различают трапециевидную, прямоугольную и другие формы. Несинусоидальные преобразователи вполне подходят для подпитки распространённых бытовых приборов: бритва, телевизор, фен. А вот для ноутбуков, смартфонов и некоторых электрических инструментов нужно подбирать уже синусоидальные выпрямители. Эти стоят на порядок дороже, отличаются большей сложностью в производстве.

    Выпрямители представляют собой обширную группу приборов, применяемых в разнообразных обстоятельствах.

    В зависимости от этого они классифицируются:

    • по номинальной мощности — эту величину определяют встроенные транзисторы;
    • по напряжению — все автоинверторы требуют подачи 12 Вольт;
    • по синусоидальному току — подробно описано выше.

    Кроме того, устройства преобразования тока могут различаться по количеству разово подключаемых потребителей, другими всевозможными опциями. Главная задача автомобилиста — выбрать прибор с правильным амперажем. Если купить инвертор 12/220 с мощностью меньше, чем у используемой техники, выпрямитель просто сгорит. Нерационально также приобретать устройства с большей, чем нужно мощностью, так как это лишние затраты денег и короткий период эксплуатации.

    Маломощные инверторы хороши тем, что стоят недорого, легко интегрируются с разъёмом прикуривателя, но способны обеспечить только небольшие бытовые приборы. Дорогие устройства премиального сегмента дают возможность подпитывать самую разнообразную технику, начиная с компьютера и заканчивая холодильником.

    Чтобы облегчить выбор преобразователей, ниже приводим список популярных бытовых приборов и инструментов с указанием потребляемой ими мощности:

    • аудиоплеер — 5-6 Ватт;
    • игровая консоль, приставка — 7 Ватт;
    • электробритва — 8-9 Ватт;
    • зарядка для телефона — 10 Ватт;
    • ноутбук — 90-100 Ватт;
    • ТВ — 200 Ватт;
    • электродрель — до 1000 Ватт;
    • фен — 1500-2000 Ватт;
    • холодильник и СВЧ-печь — 2000-2500 Ватт.

    Автопреобразователь in-600w

    Если к инвертору будет подключаться несколько приборов одновременно, нужно сложить все их мощности.

    Примечательно, что электрические инструменты, такие как дрель или болгарка, требуют большого пускового тока. В режиме холостого хода они потребляют мало, но в моменты пуска или нагрузки мощность резко возрастает, превышая значения номинального тока. Поэтому для них рекомендуется подбирать инверторы с запасом по мощности. Такие же моменты присущи ноутбукам и компьютерам, оснащённым импульсными блоками питания.

    Таким образом, все силовые выпрямители можно условно разделить на следующие:

    • до 100 Ватт — легко интегрируются с прикуривателем, справляются с незначительными нагрузками;
    • выше 1000 Ватт — широкий диапазон использования, подпитка от АКБ, наличие вспомогательных проводов, вентилятора;
    • до 2000 Ватт — редкие, нужны исключительно для подключения мощной бытовой техники.

    ТОП 3 — лучшие модели преобразователей и их технические характеристики

    Рейтинг составлен на основании популярности и представляет собой подборку лучших, по мнению экспертов, автомобильных инверторов 2019 года.

    AVS IN-2000W

    Автомобильный инвертор 12 в 220 высокой мощности до 2 киловатт. Выпускается в алюминиевом корпусе, чтобы содействовать отводу тепла. Есть встроенный кулер охлаждения. На корпусе имеются удобные монтажные отверстия, крепится через них на стенку грузовика или микроавтобуса. Способен выдавать ток силой до 10 Ампер.

    Преимущества AVS IN:

    • разъём USB, что позволяет интегрировать зарядку для сотового или навигатора без дополнительного адаптера;
    • мощная встроенная защита от замыкания;
    • длительная и надёжная работа — до 5 лет непрерывной эксплуатации;
    • удобная клавиша включения.

    Минусы:

    • дороговизна — 7 тысяч рублей и более;
    • чересчур короткие провода для подключения через клеммы АКБ;
    • невозможность интеграции с прикуривателем;
    • большой вес — более 2 килограммов;
    • всего 1 розетка для подключения, поэтому нужен отдельный тройник для питания нескольких устройств.

    ROBITON R200

    Инвертор на 150 Ватт, предназначенный для преобразования постоянного тока в переменный. Есть возможность подключения ноутбука, зарядников, различных электрических инструментов. Имеется удобный разъём USB, обеспечивающий дополнительные возможности. Выполнен с использованием передовых технологий, имеет систему многоуровневой защиты:

    • короткое замыкание;
    • перегрев;
    • перегрузка;
    • переполюсовка;
    • недостаточное входное напряжение.

    Преобразователь 12 в 220 имеет силовую розетку типа F — контакты заземлены. Во время перегревов автоматически отключается. Наличие встроенного вентилятора.

    WESTER MSW250 12-​220В+​USB

    По соотношению выходной мощности и удобства эксплуатации инвертор от производителя Wester называют лучшим среди аналогов. Он выдаёт стабильное напряжение в 250 Ватт, пиковая нагрузка способна доходить до 500 Ватт. Легко интегрируется с прикуривателем — не нужно останавливаться в пути, чтобы подключить адаптер к клеммам АКБ.

    Корпус — чёрный, металлический. Есть возможность крепления на внутренней части автомобиля. Для подключения с автомобильным штекером предусмотрен провод со специальным наконечником. Вдевая его в прикуриватель, можно лишний раз не утяжелять гнездо на щитке приборов.

    Вот какие плюсы данного преобразователя отмечены экспертами:

    • наличие светодиодной индикации, позволяющей наблюдать за работой устройства, перегревом, спящим режимом;
    • относительно низкая стоимость — от 1700 рублей;
    • наличие отдельного USB-разъёма, интегрируемого с фотоаппаратом и телефонами;
    • качественная, плотная евророзетка, в которой вилки от различной бытовой техники не выпадают даже от сильных вибраций на бездорожье;
    • возможность подключения к прикуривателю, что исключает случайную переполюсовку и защищает выпрямитель от перегорания;
    • система автоматического распознавания низкого и чересчур высокого напряжения, самоотключение;
    • наличие отдельного предохранителя;
    • защита от короткого замыкания;
    • небольшой вес.

    Есть и минусы:

    • не интегрируется с ноутбуками 2 А;
    • кулер громко шумит во время охлаждения.

    Инструкция по установке устройства в машину

    Опытные автомобилисты советуют не использовать штатные провода, если преобразователь напряжения с 12 на 220 будет соединяться с аккумулятором. К тому же они часто не достают, бывают короткими. Лучше провести отдельные шнуры со стороны водителя напрямую от АКБ, проведя их в отверстие под монтажным блоком. Кабели не должны быть толстыми, иначе не пройдут.

    Толстый медный кабель, рассматриваемый как более надёжный вариант, проводится уже по правому борту автомобиля. Такой провод даст возможность подключать мощные инверторы силой до 10 Ампер. Например, на автомобиле Ваз 2111 кабель можно вдеть в отверстие для шланга омывания стёкол, правда, придётся демонтировать жабо. На других моделях авто также надо поискать удобные варианты.

    С аккумулятора должно идти 2 провода — плюс и масса. Не рекомендуется брать минус от кузова, так как он считается ненадёжным проводником. Силовые кабели должны иметь наконечники и быть обжаты. Розетки вывести в салон между передним и задним сиденьем. Вполне подойдёт обычный удлинитель с несколькими гнёздами, который легко закрепляется на спинке кресла саморезами.

    Инвертор под сиденьем — неплохой вариант, но его можно ставить практически в любое место, куда не проникает влага. Крепится он с помощью двух мягких металлических полосок или фанеры, прикручиваясь саморезами. Если позволят габариты, можно установить его и в бардачок. Некоторые ставят в багажник.

    Нельзя забывать, что отдельные автомобильные адаптеры могут поглощать ток в выключенном состоянии. Поэтому рекомендуется ставить в машину отдельную аккумуляторную батарею специально для преобразователя.

    Как сделать преобразователь 12/220 своими руками

    Обычный импульсный преобразователь имеет очень простую схему. Большинство требуемых деталей выпаивается из старого блока питания. Правда, получаемое на выходе напряжение в 220 Вольт будет далёким от синусоидального, и не соответствует частоте 50 Гц. Это означает, что напрямую подключать электронику или инструменты будет невозможно. Но есть решение: установка на выходе выпрямителя со сглаживающими конденсаторами.

    Главная часть схемы на фото — ШИМ-контроллер TL494. Частоту задают конденсатор C2 и резистор R1. Их номиналы могут отличаться от представленных.

    Данный самодельный инвертор способен выдавать более 300 Ватт мощности, при грамотно проведённом монтаже. Готовый магазинный инвертор, собранный по аналогичной схеме, стоил бы порядка 3-4 тысяч рублей.

    Другая схема является старой, собирается на отечественных элементах, но выдаёт напряжение в 220 Вольт с частотой 50 Гц. Генератор здесь представляет собой сдвоенный D-триггер, являющийся аналогом зарубежной микросхемы CD4013. В случае необходимости можно произвести замену без изменений в схеме. Недостатков у этой схемы немало: быстрый перегрев, обязательное использование мощного стального сердечника, несинусоидальный выход, шум в работе.

    Есть возможность обойтись и без адаптера, если нужно пользоваться дрелью или другими инструментами. Вместо него устанавливается бензиновый генератор — подпитывается от двигателя. Этот прибор может даже зарядить севший аккумулятор — удобная штука!

    Стоимость

    Приводим таблицу с примерными ценами на популярные автомобильные инверторы.

    Пока не придумана автомобильная розетка на 220 вольт, инвертор остаётся единственным прибором, позволяющим использовать в дороге любимые домашние электроприборы.

    Таблица: характеристики AVS IN-2000W

    Тип, модель Модифицированный синус, IN-2000W
    Артикул A78003S
    Входное напряжение 12 Вольт
    Выходное напряжение 220 Вольт +-10%.
    Частота выходного напряжения 50 Гц +-3 Гц
    Номинальная мощность 2000 Вт
    Допустимая пиковая мощность 4000 Вт
    Максимальная выходная эффективность 92%
    Размеры, см 35х20х7
    Рабочая температура 0-35°С
    Длина провода питания 60 см
    Подключаемые устройства электроприборы с выходным напряжением 5 В (1000 мАч), подключаемые через USB
    Порог отключения при низком входном напряжении 10,2-10,8 В
    Порог отключения при высоком входном напряжении 15-16 В
    USB-разъём имеется
    Защита от короткого замыкания и перегрева, перегрузки, низкого питающего напряжения имеется
    Материал корпуса алюминий, пластик
    Вес в упаковке, г 2165
    Комплектация Преобразователь с проводами
    Гарантия 1 год
    Производитель AVS, Китай

    Таблица: характеристики ROBITON R200

    Тип, модель Модифицированная синусоида, ROBITON R200
    Входное напряжение 10-15 В DC
    Выходное напряжение 220-240 В ~ 50/60 Гц
    Максимальная постоянная мощность 150 Вт
    Допустимая пиковая мощность 300 Вт
    Максимальная выходная эффективность или КПД 90%
    Предупреждение о недостаточном входном напряжении 10.5 В
    Отключение при недостаточном входном напряжении 10 В
    USB разъём имеется
    Защита от короткого замыкания и перегрева, перегрузки, низкого питающего напряжения имеется
    Комплектация Предохранитель 15 А, встроен в штекер прикуривателя, запасной предохранитель в комплекте
    Температура эксплуатации от -10 до +40°С, рекомендовано для наибольшей эффективности от +10 до +27°С
    Габариты 15*9,5*5,5 см
    Вес 0,65 кг
    Производитель Россия

    Таблица: характеристики WESTER MSW250 12-​220В+​USB

    Тип, модель модифицированная синусоида, WESTER MSW250 12-220В+USB
    Входное напряжение (постоянный ток) 12В (11-15В)
    Выходное напряжение (переменный ток) 220В
    Частота выходного напряжения 50 Гц ± 5%
    Напряжение USB-порта (постоянный ток)
    Номинальная мощность 250 Вт
    Пиковая мощность 500 Вт
    КПД преобразователя более 85%
    Вес нетто 0,7 кг
    Подключение в прикуриватель
    Форма выходного сигнала аппроксимированная синусоида
    Количество розеток 1
    Защита от короткого замыкания, перегрева, перегрузки

    Таблица: стоимость популярных на российском рынке преобразователей 12 в 220

    Инверторный преобразователь напряжения с 12 на 220 вольт

    Инвертор, или преобразователь, с 12 на 220 В — аппарат для трансформации постоянного тока в переменный с изменением величины напряжения. Чаще представляет собой генератор сигналов напряжения, по форме близких к синусоиде или разделенному импульсу. Прибор применяется как отдельное устройство, так в комплексе источников и систем бесперебойной подачи потребителям электроэнергии.

    Способы применения

    Особенно широко преобразователи тока с 12 на 220 В применяются в местах, где отсутствует снабжение электроэнергией. От любого автомобильного аккумулятора можно сделать 220 В для обеспечения подачи электричества в загородный дом.

    Следует помнить, что инверторы напряжения из 12 В в 220 В преобразуют форму электрического тока, которая ограничивает его использование. То есть не все электрические приборы способны воспринимать напряжение, подающееся графически почти по прямоугольной форме. Конструктивно инверторы бывают:

    • автомобильными;
    • стационарными;
    • мобильными.

    Если рассматривать выходную мощность, то автомобильные АКБ максимально выдают 500 Вт, а стационарные — до 10 тыс. Вт. Если при выезде за город на отдых или дачный участок необходимо в вечернее время осветить помещение или место ночевки, то самый простой способ заключается в подсоединении к преобразователю светодиодного светильника.

    Расход энергии автомобильного аккумулятора — очень невыгодный процесс, так как с увеличением нагрузки уменьшается коэффициент полезного действия батареи.

    Стационарные преобразователи напряжения 12—220 вольт в основном применяются для трансформирования электрической энергии солнечных батарей и ветряных конструкций. Мобильные инверторные преобразователи подключаются к сети от 12 до 50 В и считаются неприхотливыми в выборе источника питания. Для обслуживания автомобилей это устройство представляет собой зарядное устройство с розеткой.

    Технические характеристики

    Все электропреобразователи на выходе выдают стандартную частоту 50 Гц и напряжение 220 В. Эти выходные данные соответствуют требованиям домашнего электричества и совместимы со всеми потребителями. К основным параметрам относятся:

    • номинальная мощность;
    • КПД;
    • активная или пассивная система охлаждения;
    • потребление электроэнергии на холостом ходу;
    • величина максимального тока потребления на входе;
    • напряжение питания;
    • устройства защиты от короткого замыкания и перегрева оборудования.

    Старые конструкции инверторов представляют собой трансформаторы тока, а современные модели собраны на импульсных контроллерах, обеспечивающих высокий КПД приборов. Иногда это значение достигает 95%, а оставшиеся 5% рассеиваются самим аппаратом, за счет чего происходит его нагрев.

    В зависимости от модели инвертора 12—220 вольт, потребители на выходе получают прямоугольную синусоиду напряжения или в более дорогих конструкциях она соответствует стандартному значению. Некоторые приборы, обладающие большой пусковой мощностью, невозможно запустить от преобразователя.

    Для этого необходимо применять переходники, состоящие из конденсаторов, которые могут обеспечить достаточный пусковой ток. Иногда просто необходимо ограничить применение некоторого электрического оборудования.

    Полезные свойства аппаратов

    Часто инверторы из 12 В в 220 В обеспечивают предохранение или ослабление функционирования информационных систем от качества сетей переменного тока. Если внезапно произойдет отключение электроэнергии, то с помощью запасной батареи и выпрямителя восстановится резервное питание и можно прекратить работу компьютера без потери необходимых данных.

    В сложных и ответственных конструкциях эти устройства функционируют в более длительном и контролируемом режиме. Работа эта осуществляется как отдельно, так и параллельно с основной электрической сетью. Кроме того, инвертор может работать в качестве промежуточного звена в комплексе преобразователей.

    Отличительной чертой в этом случае считается наличие высокой частоты напряжения — до 100 кГц. Для эффективной работы дополнительно используются полупроводниковые ключи, магнитные материалы и специальные контроллеры. Чтобы быть удобным для применения, инвертор должен обладать высоким коэффициентом полезного действия, надежностью и иметь компактные габаритные характеристики.

    Выходное напряжение обязательно должно соответствовать техническим характеристикам общей сети, особенно это касается Grid-tie инверторов, которые используются для преобразования энергии солнечных батарей, ветровых генераторов и других экологически чистых источников.

    Однофазные преобразователи

    Отличаются они характеристиками синусоидального выходного напряжения. Более серьезные модели способны выдавать синусоиду, близкую к стандартному напряжению основной сети. Другая группа инверторов выдает график в упрощенной форме, который больше напоминает трапецеидальную форму.

    Строение синусоиды напряжения большую роль играет для многих бытовых приборов. Некоторые из них не работают от напряжения, поступающего по упрощенной синусоиде. Она важна для устройств, обладающих:

    • электродвигателями;
    • трансформаторами;
    • телекоммуникационными приборами.

    Кроме того, некоторое медицинское оборудование, аудио и видеоаппаратура просто не будут работать при неправильном выходном напряжении. Обычно инверторы работают в трех режимах. При длительном функционировании используется номинальная мощность агрегата.

    В краткосрочном режиме перегрузки возможен расход энергии, в 1,5 раза превышающий номинальную мощность. При пусковом режиме происходит моментальная отдача повышенной мощности, которая используется для запуска электрических двигателей и других нагрузок с повышенной емкостью.

    Дополнительная защита

    Современный инвертор должен обладать защитой от короткого замыкания. В нем устанавливается предохранитель от случайного воздействия на предмет посторонних вмешательств, особенно если это касается детей.

    Защита от перегрузки должна срабатывать своевременно, чтобы не произошло перегревания проводки и последующего возгорания. Блок защиты осуществляет предохранение преобразователя от короткого замыкания и большого значения входного напряжения. Для этого существуют индикаторы, которые показывают состояние электрической сети.

    Дополнительные датчики и установленные вольтметры помогут выявить соответствующую неисправность. Расположенные на радиаторе охлаждения указатели температуры системы позволят осуществить управление вентилятором, когда показания превысят допустимое значение.

    Популярные модели

    Очень много моделей инверторов выпускается в нашей стране. Применяться они могут как в промышленном производстве, так и в бытовых условиях. Популярными считаются:

    1. AIRLINE API-150−01 — допустимый порог мощности прибора составляет 150 Вт. Корпус изготовлен из прочного пластика, который способен выдерживать высокие температуры. Автомобильный инвертор подключается от прикуривателя, который находится в салоне. К этому аппарату можно подключить несколько электрических приборов, общая мощность которых составляет не более 150 Вт. Аппарат имеет защиту от короткого замыкания и скачков входящего напряжения.
    2. Jet A JA-P11 — если поблизости нет сети электрической энергии, то этот аппарат выручит в любой ситуации. Максимальная мощность устройства составляет около 300 Вт. Существует защита от низкого питающего напряжения, перегрева и перегрузок.
    3. Titan HW-150E1 150 Вт — осуществляет возможность пользоваться электроприборами до 150 Вт. Подключается от автомобильного прикуривателя и выходное напряжение составляет 220—240 В. Вес аппарата не превышает 0,5 кг, что делает его очень удобным в дальних поездках.

    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 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.

    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.

    Этот сигнал через буферные элементы на логических элементах НЕ управляет выходной схемой преобразователя, построенной на ключевых транзисторах. Их мощность определяет выходную мощность инверторов.

    Транзисторы могут быть составными биполярными и полевыми. В стоковые или коллекторные цепи включены половины первичной обмотки трансформатора. Его вторичная обмотка рассчитана на выходное напряжение 220 В. Так как триггер разделил частоту 100 Гц мультивибратора на 2, то частота выходного сигнала окажется 50 Гц. Такое ее значение необходимо для питания подавляющего количества бытового электро- и радиооборудования.

    Все элементы схемы получают питание от аккумуляторной батареи автомобиля, используя дополнительные элементы стабилизации и защиты от высокочастотных помех. От них защищен и сам аккумулятор.

    В схемах простых преобразователей не предусмотрены элементы защиты и автоматического регулирования. Частота выходного сигнала определяется выбором емкости конденсатора и сопротивления резистора, входящих в схему задающего генератора. В качестве простейшей защиты от короткого замыкания в нагрузке применяется плавкий предохранитель в цепи питающего схему автомобильного аккумулятора. Поэтому всегда необходимо иметь запасной комплект плавких вставок.

    Более мощные современные преобразователи постоянного тока в переменный выполняются по другим схемам. ШИМ-контроллер задает режим работы. Он же определяет амплитуду и частоту выходного сигнала.

    2000 Вт схема преобразователя (12 В+220 В+2000 Вт) для получения требуемой выходной мощности в своих выходных каскадах использует параллельное соединение силовых активных элементов. При такой схемотехнике токи транзисторов суммируются.

    Но более надежным способом увеличения параметра мощности является объединение нескольких преобразователей DC/DC (постоянный ток/постоянный ток) в качестве входного сигнала общего инвертора DC/AC (постоянный ток/переменный ток), выход которого используется для подключения мощной нагрузки. Каждый из преобразователей DC/DC состоит из инвертора с трансформаторным выходом и выпрямителя этого напряжения. На выходных зажимах присутствует постоянное напряжение около 300 В. Все они по выходу соединены параллельно.

    Получить от одного инвертора мощность более 600 Вт сложно. Вся схема устройства питается напряжением аккумуляторной батареи.

    Такие схемы обеспечены всеми видами защиты, включая термозащиту. Температурные датчики крепятся на поверхности радиаторов выходных транзисторов. Они вырабатывают напряжение, зависящее от степени нагрева. Пороговое устройство сравнивает его с заданным на этапе проектирования и выдает сигнал на прекращение работы устройства с соответствующей сигнализацией. Каждый вид защиты снабжен своим сигнальным устройством, часто звуковым.

    Применяется и дополнительное принудительное охлаждение при помощи установленного в корпусе воздушного кулера, который автоматически вступает в работу по команде соответствующего теплового датчика. Кроме того, корпус сам является надежным теплоотводом, так как выполнен из рифленого металла.

    По форме сигнала выходного напряжения

    Однофазные преобразователи напряжения можно разделить на две группы:

    • с чистой синусоидой на выходе;
    • с модифицированной синусоидой.

    В инверторах первой группы высокочастотный преобразователь создает постоянное напряжение. Его величина по своему значению близка к амплитуде синусоидального сигнала, который требуется получить на выходе устройства. В мостовой схеме из этого постоянного напряжения путем широтно-импульсной модуляции контроллера и низкочастотного фильтра выделяется составляющая, по форме сильно приближающаяся к синусоиде. Выходные транзисторы открываются несколько раз в каждом полупериоде на время, изменяющееся по гармоническому закону.

    Чистая синусоида необходима для устройств, на входе которых есть трансформатор или электродвигатель. Основная часть современных устройств допускает питание напряжением, форма которого приближенно напоминает синусоиду. Особенно низкие требования предъявляют изделия с импульсными блоками питания.

    Трансформаторные устройства

    Преобразователи напряжения могут содержать трансформаторы. В схемах инверторов они участвуют в работе задающих блокинг-генераторов, вырабатывающих импульсы, по форме приближающиеся к прямоугольным. В составе такого генератора используется импульсный трансформатор. Его обмотки включены так, чтобы создать положительную обратную связь, приводящую к созданию незатухающих колебаний.

    Магнитопровод (сердечник) изготавливают из сплава, обладающего высокой пропускной способностью магнитного поля. Благодаря этому трансформатор работает в ненасыщенном режиме. Различные виды ферритов, пермаллой обладают этими свойствами.

    На смену трансформаторным блокинг-генераторам пришли мультивибраторы. Они используют современную элементную базу и имеют более высокую, по сравнению с предшественниками, стабильность частоты. Кроме того, в схемах мультивибраторов изменение рабочей частоты генератора достигается простым способом.

    В современных моделях инверторов трансформаторы работают в выходных каскадах. Через вывод от средней точки первичной обмотки к коллекторам или стокам использующихся в них транзисторов подводится напряжение питания от аккумулятора. Вторичные обмотки рассчитываются, используя коэффициент трансформации, на величину переменного напряжения 220 В. Такое его значение используется для питания большинства отечественных потребителей.

    Частотный привод 5-200Гц (10-400Гц) своими руками

    В данной статье речь пойдет о частотном преобразователе, в простонародье, частотнике. Данный частотник, а в дальнейшем частотный привод, способен управлять 3-х фазным асинхронным двигателем. В данном частотном приводе (ЧП) я использую интеллектуальный силовой модуль компании International Rectifier, а конкретно IRAMS10UP60B (на AliExpress), единственное, что с ним сделал, это перегнул ножки, так что, по сути, модуль получился IRAMS10UP60B-2. Выбор на данный модуль пал преимущественно из-за встроенного драйвера. Главной особенностью встроенного драйвера является возможность использования 3 ШИМ вместо 6 ШИМ каналов. Кроме того цена на данный модуль на eBay около 270 рублей. В качестве управляющего контроллера использую ATmega48.

    Разрабатывая данный привод я делал упор на эффективность конструкции, минимальную себестоимость, наличие необходимых защит, гибкость конструкции. В результате получился частотный привод со следующими характеристиками (функциями):

    1. Выходная частота 5-200Гц
    2. Скорость набора частоты 5-50Гц в секунду
    3. Скорость снижения частоты 5-50Гц в секунду
    4. 4-х фиксированная скорость (каждая из которых от 5-200Гц)
    5. Вольт добавка 0-20%
    6. Две «заводских» настройки, которые всегда можно активировать
    7. Функция намагничивания двигателя
    8. Функция полной остановки двигателя
    9. Вход для реверса (как без него)
    10. Возможность менять характеристику U/F
    11. Возможность задания частоты с помощью переменного резистора
    12. Контроль температуры IGBT модуля (сигнализация в случае перегрева и остановки привода)
    13. Контроль напряжения DC звена (повышенное-пониженное напряжение DC звена, сигнализация и остановка привода)
    14. Пред заряд DC звена
    15. Максимальная мощность с данным модулем 750вт, но крутит и 1.1кв на моем ЧПУ
    16. Все это на одной плате размером 8 х 13 см .

    На данный момент защита от сверх тока или кз не реализованы (считаю нет смысла, хотя, свободную ногу в МК с прерыванием по изменению оставил)

    Собственно, схема данного девайса .

    Проект в layout

    Ниже фото того, что у меня получилось

    Печатная плата данного девайса (доступна в lay под утюг)

    На данном фото полностью рабочий экземпляр, проверенный и обкатанный (не имеет панельки расположен слева). Второй для теста atmega 48 перед отправкой (расположен справа) .

    На данном фото тот самый irams (делал с запасом, должен поместится iramx16up60b )

    Алгоритм работы устройства

    Изначально МК (микроконтроллер) является настроенным на работу с электродвигателем номинальным напряжением 220В при частоте вращающего поля 50Гц (т.е. обычный асинхронник, на котором написано 220в 50Гц). Скорость набора частоты установлена на уровне 15Гц/сек.(т.е. разгон до 50 гц займет чуть более 3 сек., до 150 Гц-10 сек ). Вольт добавка установлена на уровне 10 %, длительность намагничивания 1 сек. (постоянная величина неизменна ), длительность торможения постоянным током 1 сек. (постоянная величина неизменна). Следует отметить ,что напряжение при намагничивании, как и при торможении, является напряжением вольт добавки и меняется одновременно. К слову, преобразователь частоты является скалярным, т.е. с ростом выходной частоты увеличивается выходное напряжение.

    После подачи питания происходит заряд емкости dc звена. Как только напряжение достигает 220В (постоянное ) с определенной задержкой включается реле предзаряда и загорается единственный у меня светодиод L1. С этого момента привод готов к запуску. Для управления частотником имеется 6 входов:

    1. Вкл (если подать лишь этот вход, ЧП будет вращать двигатель с частотой 5Гц)
    2. Вкл+реверс(если подать лишь этот вход, ЧП будет вращать двигатель с частотой 5Гц, но в другую сторону)
    3. 1 фиксированная частота (задается R1)
    4. 2 фиксированная частота (задается R2)
    5. 3 фиксированная частота (задается R3)
    6. 4 фиксированная частота (задается R4)

    В этом управлении есть одно Но. Если в процессе вращения двигателя менять задание на резисторе, то оно изменится лишь после повторной подачи команды (вкл.) или (вкл+реверс.). Иначе говоря, данные с резисторов читаются пока отсутствуют эти два сигнала. Если планируется регулировать скорость с помощью резистора в процессе работы, то необходимо установить джампер J1.В этом режиме активен лишь первый резистор, причем резистор R4 ограничивает максимальную частоту, то есть если его выставить на 50% (2.5 вольта 4 «штырь». на фото ниже 5 земля), то частота R1 будет регулироваться резистором от 5 до 100Гц.

    Для задании частоты вращение нужно учитывать, что 5v на входе в МК соответствует 200Гц., 1v-40Гц, 1.25v-50Гц и т.д. Для измерения напряжение предусмотрены контакты 1-5, где 1-4 соответствуют номерам резисторов, 5- общий минус(на фото ниже). Резистор R5 служит для подстройки маштабирования напряжения DC звена 1в -100в (на схеме R30).

    Расположение элементов

    Внимание! Плата находится под напряжением опасным для жизни. Входа управления развязаны оптопарами.

    Особенности настройки

    Настройка привода перед первым включением сводится к проверке монтажа электронных компонентов и настройки делителя напряжения для DC звена (R2).

    100 Вольтам DC звена должно соответствовать 1 вольт на 23 (ножке МК)- это ВАЖНО!!!!….На этом настройка завершена…

    Перед подачей сетевого напряжения необходимо промыть плату (удалить остатки канифоли) со стороны пайки растворителем или спиртом, желательно покрыть лаком.

    Привод имеет «заводские » настройки, которые подходят как для двигателя с напряжением 220В и частотой 50Гц), так и для двигателя с напряжением 380в и частотой 50гц. Данные настройки всегда можно установить если вы не решаетесь сами настраивать привод. Для того чтобы установить «заводские » настройки для двигателя (220в 50Гц) :

    При такой настройке автоматически в записываются следующие параметры:

    1. Номинальная частота двигателя при 220В — 50Гц
    2. Вольт добавка (напряжение намагничивания, торможения ) — 10%
    3. Интенсивность разгона 15Гц./сек
    4. Интенсивность торможения 15Гц./сек

    Если подать сигнал выбора второй скорости, то в EEPROM запишутся следующие параметры (разница лишь в частоте):

    1. Номинальная частота двигателя при 220В- 30Гц
    2. Вольт добавка (Напряжение намагничивания, торможения ) 10%
    3. Интенсивность разгона 15Гц./сек
    4. Интенсивность торможения 15Гц./сек

    Наконец, третий вариант Настройки:

    1. Нажать на кнопку В1 и держать
    2. Дождаться, когда светодиод начнет мигать
    3. Отпустить кнопку В1
    4. Не подавать напряжение на входа выбора 1-ой или 2-ой скорости
    5. Задать параметры подстроечными резисторами
    6. Нажать и удерживать кнопку В1 до тех пор, пока светодиод не начнет моргать

    Таким образом, до тех пор, пока светодиод мигает, привод находится в режиме настройки. В этом режиме при подаче входа 1-ой или 2-ой скорости в EEPROM записываются параметры. Если не подавать напряжение на входа выбора 1-ой или 2-ой скорости, то фиксированные параметры в EEPROM не запишутся, а будут задаваться подстроечными резисторами.

    1. Резистор задает номинальную частоту двигателя при 220 В ( Так, например, если на двигателе написано 200Гц /220 то резистор нужно выкрутить на максимум; если написано 100Гц/ 220в нужно добиться 2.5 Вольта на 1-ом контакте. (1Вольт на первом контакте соответствует 40Гц); если на двигателе написано 50Гц/400В то нужно выставить 27Гц/0,68 В (например:(50/400)*220=27Гц )так, как нам необходимо знать частоту двигателя при 220В питания двигателя. Диапазон изменения параметра 25Гц — 200Гц.(1 Вольту на контакте 1-ом соответствует 40 Гц)
    2. Резистор отвечает за вольт добавку. 1 Вольт на 2-ом контакте соответствует 4% напряжения вольт добавки (мое мнение выбрать на уровне 10% то есть 2.5 вольта повышать с осторожностью) Диапазон настройки 0-20% от напряжения сети (1 Вольту на контакте 2-ом соответствует 4%)
    3. Интенсивность разгона 1 В соответствует 10Гц/сек (на мой взгляд оптимально 15 -25 Гц/сек) Диапазон настройки 5Гц/сек — 50Гц/сек. (1 вольту на контакте 3-ом соответствует 10 Гц/сек)
    4. Интенсивность торможения 1 В соответствует 10Гц/сек (на мой взгляд оптимально 10 -15 Гц/сек) Диапазон настройки 5Гц/сек — 50Гц/сек. (1 вольту на контакте 4-ом соответствует 10 Гц/сек)

    После того, как все резисторы выставлены нажимаем и держим кнопку В1 до тех пор пока светодиод не перестанет мигать!!!! Если светодиод моргал и загорелся, то привод готов к запуску.Если светодиод моргал и НЕ загорелся, то ждем 5 секунд, и только потом отключаем питание от контроллера.

    Ниже представлена вольт-частотная характеристика устройства для двигателя 220в 50Гц с вольт добавкой в 10 % .

    • Uмах- максимальное напряжение, которое способен выдать преобразователь
    • Uв.д.- напряжение вольт добавки в процентах от напряжении сети
    • Fн.д.- номинальная частота вращения двигателя при 220В . ВАЖНО
    • Fmax- максимальная выходная частота преобразователя.

    Еще один пример настройки

    Предположим, у вас имеется двигатель, на котором указана номинальная частота 50Гц , номинальное напряжение 80В, Чтобы узнать какая будет номинальная частота при 220В необходимо: 220 В разделить на номинальное напряжение и умножить на номинальную частоту (220/80*50=137Гц). Таким образом, мы получим,что напряжение на 1 контакте (резисторе) нужно выставить 137/40=3,45 В.

    Симуляция в протеусе разгон 0-50Гц одной фазы (на 3-х фазах зависает комп )

    Как видно из скриншота с ростом частоты увеличивается амплитуда синуса. Разгон занимает примерно 3.1 сек.

    По поводу питания

    Рекомендую использовать трансформатор, так как это самый надежный вариант. На моих тестовых платах нет диодных мостов и стабилизатора для igbt модуля 7812. Для скачивания доступны две печатные платы. Первая та которая представлена в обзоре. Вторая имеет незначительные изменения, добавлен диодный мостик и стабилизатор. Защитный диод ставить обязательно P6KE18A или 1.5KE18A ставить обязательно.

    Пример размещения трансформатора, как оказалось найти совсем нетрудно.

    Какой двигатель можно подключить к данному преобразователю частоты?

    Все зависит от модуля. В принципе можно подключить любой, главное, чтобы его сопротивление для модуля irams10up60 было более 9 Ом. Нужно учесть, что модуль irams10up60 рассчитан на маленький импульсный ток и имеет встроенную защиту на уровне 15 А Этого очень мало. Но для двигателей 50Гц 220В 750 Вт, этого за глаза. Если у вас высокооборотистый шпиндель, то скорее всего он имеет маленькое сопротивление обмоток. Данный модуль может пробьет импульсным током. При использовании модуля IRAMX16UP60B (ножки придется загнуть самостоятельно) мощность двигателя по даташиту возрастает с 0.75 до 2.2 КВт.

    Главное у данного модуля: ток короткого замыкания 140А против 47А, защита настроена на уровне 25А. Какой модуль использовать решать вам. Нужно помнить что на 1 кВт необходимо 1000мкФ емкости dc звена.

    По поводу защиты от КЗ. Если у привода сразу после выхода не ставить сглаживающий дроссель (ограничивает скорость нарастания тока) и коротнуть выход модуля, то модулю придет «хана». Если у вас модуль iramX, шансы есть. А вот с IRAMS шансов ноль, проверено.

    Программа занимает 4096 кБ памяти из 4098. Все сжато и оптимизировано под размер программы по максимум. Время цикла есть фиксированная величина равная 10мс.

    На данный момент всё вышеописанное работает и испытано.

    Если использовать кварц на 20МГц, то привод получится 10-400Гц; темп разгона 10-100Гц/сек; частота ШИМа возрастет до 10кГц; время цикла упадет до 5мс.

    Забегая вперед следующий частотный преобразователь будет реализован на ATmegа64, иметь разрядность ШИМ не 8, а 10 Бит, иметь дисплей и множество параметров.

    Ниже смотрите видео настройки привода, проверки защиты перегрева, демонстрации работы (использую двигатель 380В 50Гц, а настройки для 220В 50Гц). Так сделал специально, чтобы проверить как работает ШИМ с минимальным заданием.)

    В свободном доступе прошивке не будет, НО запрограммированный контролер ATmega48-10pu или ATmega48-20pu будет дешевле mc3phac. Готов ответить на все ваши вопросы.

    Заказ прошитого контроллера

    Список радиоэлементов

    Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин Мой блокнот
    DD1 МК AVR 8-бит ATmega48 1 Поиск в Utsource В блокнот
    DD2 Микросхема IRAMS10UP60B 1 Поиск в Utsource В блокнот
    DD3-DD8 Оптопара PC817 6 Поиск в Utsource В блокнот
    DD9 ИС буфера, драйвера SN7404 1 Поиск в Utsource В блокнот
    DD10 Линейный регулятор LM7805 1 Поиск в Utsource В блокнот
    VT1 Биполярный транзистор 2N2222 1 Поиск в Utsource В блокнот
    D1 Диодный мост 1 Поиск в Utsource В блокнот
    D2-D7 Диод m7 6 Поиск в Utsource В блокнот
    D8 Защитный диод P6KE16A 1 Поиск в Utsource В блокнот
    LD1 Светодиод 1 Поиск в Utsource В блокнот
    С1-С6 Конденсатор 0.1 мкФ 6 Поиск в Utsource В блокнот
    С7, С8 Конденсатор 18 пФ 2 Поиск в Utsource В блокнот
    С9-С11 Конденсатор 4.7 мкФ 3 Поиск в Utsource В блокнот
    С12 Электролитический конденсатор 560 мкФ 400 В 1 Поиск в Utsource В блокнот
    С13, С14 Электролитический конденсатор 100 мкФ 50 В 2 Поиск в Utsource В блокнот
    С15 Конденсатор 1 мкФ 1 Поиск в Utsource В блокнот
    Р1-Р4 Переменный резистор 10 кОм 4 Поиск в Utsource В блокнот
    Р5 Переменный резистор 2 кОм 1 Поиск в Utsource В блокнот
    R5-R10 Резистор 220 Ом 6 Поиск в Utsource В блокнот
    R12, R16-R22, R28 Резистор 1.8 кОм 9 Поиск в Utsource В блокнот
    R13 Резистор 300 Ом 1 Поиск в Utsource В блокнот
    R23 Резистор 2 кОм 1 8 Вт Поиск в Utsource В блокнот
    R24 Резистор 47 кОм 1 Поиск в Utsource В блокнот
    R25-R27 Резистор 30 кОм 3 2 Вт Поиск в Utsource В блокнот
    R29 Резистор 1 кОм 1 Поиск в Utsource В блокнот
    ZQ1 Кварцевый резонатор 10 МГц 1 Поиск в Utsource В блокнот
    F1 Предохранитель 5 А 250 VAC 1 Поиск в Utsource В блокнот
    К1 Реле 1 Поиск в Utsource В блокнот
    J1 Джампер 1 Поиск в Utsource В блокнот
    В1 Выключатель 1 Поиск в Utsource В блокнот
    М1 3-х фазный двигатель 1 Поиск в Utsource В блокнот
    Добавить все

    Прикрепленные файлы:

    • сила с мозгами V1_2(1).lay (126 Кб)
    • сила с мозгами V1_2_1.lay (134 Кб)

    Теги:

    • Sprint-Layout
    • Микроконтроллер
    • AVR

    РадиоКот >Схемы >Питание >Преобразователи и UPS >

    Теги статьи: Добавить тег

    Простой преобразователь частоты для асинхронного электродвигателя.

    Сергей М.
    Опубликовано 11.12.2012
    Создано при помощи КотоРед.

    Первым был ресторан – зимой холодный воздух должен строго дозировано дуть на разгорячённых посетителей, а летом наоборот –замерзших от холодного мороженого плавно согревать жарким воздухом с улицы. Без инвертора никак не обойтись.
    Второй хочет стричь лохматых овец , но вот беда машинка трехфазная. А в поле только одна да и та не 220в. Опять нужен инвертор.
    Третий вообще наждачный камень , сверлильный станок и намоточный –захотел прицепить к двигателю.
    В конце концов оглядевшись по сторонам я увидел – все…все делают инверторы японцы, французы, немцы …. , только я ещё не имею своего точила для отверток. И мало того все приличные фирмы уже написали , как это делать.

    Итак коль уж асинхронный двигатель так распространён и трехфазная система напряжения созданная М. О. Доливо-Добровольским так удобна. А современная элементная база так хороша. То сделать преобразователь частоты –это лишь вопрос личного желания и некоторых финансовых возможностей. Возможно кто то скажет » Ну, зачем мне инвертор , я поставлю фазосдвигающий конденсатор и все решено» . Но при этом обороты не покрутишь и в мощности потеряешь и потом это не интересно.

    Возьмём за основу – в быту есть однофазная сеть 220в, народный размер двигателя до 1 кВт. Значить соединяем обмотки двигателя треугольником. Дальше –проще, понадобится драйвер трехфазного моста IR2135(IR2133) выбираем такой потому, что он применяется в промышленной технике имеет вывод SD и удобное расположение выводов. Подойдёт и IR2132 , но у неё dead time больше и выхода SD нет. В качестве генератора PWM выберем микроконтроллер AT90SPWM3B — доступен, всем понятен, имеет массу возможностей и недорого стоит, есть простой программатор -https://real.kiev.ua/avreal/. Силовые транзисторы 6 штук IRG4BC30W выберем с некоторым запасом по току — пусковые токи АД могут превышать номинальные в 5-6 раз. И пока не ставим «тормозной» ключ и резистор, будем тормозить и намагничивать перед пуском ротор постоянным током, но об этом позже …. Весь процесс работы отображается на 2-х строчном ЖКИ индикаторе. Для управления достаточно 6 кнопок (частота +, частота -, пуск, стоп, реверс, меню).
    Получилась вот такая схема.

    Я вовсе не претендую на законченность конструкции и предлагаю брать данную конструкцию за некую основу для энтузиастов домашнего электропривода. Приведённые здесь платы были сделаны под имеющиеся в моём распоряжении детали.
    Конструктивно инвертор выполнен на двух платах – силовая часть ( блок питания , драйвер и транзисторы моста , силовые клеммы) и цифровая часть (микроконтроллер + индикатор ). Электрически платы соединены гибким шлейфом. Такая конструкция выбрана для перехода в будущем на контроллер TMS320 или STM32 или STM8.
    Блок питания собран по классической схеме и в комментариях не нуждается. Микросхема IL300 линейная опто развязка для управления током 4-20Ма. Оптроны ОС2-4 просто дублируют кнопки «старт, стоп, реверс» для гальванически развязанного управления. Выход оптрона ОС-1 «функция пользователя» (сигнализация и пр.)
    Силовые транзисторы и диодный мост закреплены на общий радиатор. Шунт 4 витка манганинового провода диаметром 0.5мм на оправке 3 мм.
    Сразу замечу некоторые узлы и элементы вовсе не обязательны. Для того что бы просто крутить двигатель , не нужно внешнее управление током 4-20 Ма. Нет необходимости в трансформаторе тока, для оценочного измерения подойдёт и токовый шунт. Не нужна внешняя сигнализация. При мощности двигателя 400 Вт и площади радиатора 100см2 нет нужды в термодатчике.

    ВАЖНО! – имеющиеся на плате кнопки управления изолированы от сети питания только пластмассовыми толкателями. Для безопасного управления необходимо использовать опторазвязку.

    Возможные изменения в схеме в зависимости от микропрограммы.
    Усилитель DA-1 можно подключать к трансформатору тока или к шунту. Усилитель DA-1-2 может быть использован для измерения напряжения сети или для измерения сопротивления терморезистора если не используется термодатчик PD-1.
    В случае длинных соединительных проводов необходимо на каждый провод хотя бы надеть помехоподавляющие кольцо. Имеют место помехи. Так например –пока я этого не сделал у меня «мышь» зависала.
    Так же считаю важным отметить проверку надёжности изоляции АД –т.к. при коммутации силовых транзисторов выбросы напряжение на обмотках могут достигать значений 1,3 Uпит.
    Общий вид.

    Немного про управление.

    Начитавшись книжек с длинными формулами в основном описывающих как делать синусоиду при помощи PWM. И как стабилизировать скорость вращения вала двигателя посредством таходатчика и ПИД регулятора. Я пришёл к выводу –АД имеет достаточно жёсткую характеристику во всём диапазоне допустимых нагрузок на валу.
    Поэтому для личных нужд вполне подойдет управление описанное законом Костенко М.П. или как его ещё называют скаляроное. Достаточное для большинства практических случаев применения частотно регулируемого электропривода с диапазоном регулирования частоты вращения двигателя до 1:40. Т.е. грубо говоря мы в самом простом случае делаем обычную 3-х фазную розетку с переменной частотой и напряжением меняющимися в прямой зависимости. С небольшими «но» на начальных участках характеристики необходимо выполнять IR компенсацию т.е. на малых частотах нужно фиксированное напряжение . Втрое «но» в питающие двигатель напряжение замешать 3 гармонику. Всё остальное сделают за нас физические принципы АД. Более подробно про это можно прочесть в документе AVR494.PDF
    Основываясь на моих личных наблюдениях и скромном опыте именно эти методы без особых изысков чаще всего применяются в приводах мощностью до 15 кВт.
    Далее не буду углубляться в теорию и описание мат моделей АД. Это и без меня достаточно хорошо изложили профессора ещё в 60-х.
    Но ни в коем случае не стоит недооценивать сложности управления АД. Все мои упрощения оправданны только некоммерческим применением инвертора.
    Плата силовых элементов.

    В программе V-1.0 для AT90SPWM3B реализовано
    1- Частотное управление АД .Форма напряжения синусоида с 3 гармоникой.
    2- Частота задания 5 Гц -50 Гц с шагом 1 Гц. Частота ШИМ 4 кГц.
    3- Фиксированное время разгона –торможения
    4- Реверс (только через кнопку СТОП)
    5- Разгон до заданной частоты с шагом 1 Гц
    6 – Индикация показаний канала АЦП 6 (разрядность 8 бит., оконный фильтр апертура 4 бита)
    я использую этот канал для замера тока шунта.
    7 – Индикация режима работы START,STOP,RUN,RAMP, и Частота в Гц.
    8- Обработка сигнала авария от мс IR2135

    Торможение двигателя принудительное – без выбега. При этом нужно помнить – если на валу будет висеть огромный вентилятор или маховик то напряжение на звене постоянного тока может достичь опасных значений. Но я думаю вертолёты с приводом от АД строить никто не будет

    Функции микропрограммы в будущих версиях

    1 -намагничивание ротора перед пуском
    2- торможение постоянным током
    3 –прямой реверс
    4 – частота задания 1 -400 Гц.
    5 – ограничение, контроль тока двигателя.
    6 — переключаемые зависимости U/F
    7 – контроль звена постоянного тока.
    8 – некоторые макросы управления –это вообще в далёких планах.

    Испытания.
    Данная конструкции была проверена с двигателем 0.18кВт и 0.4 кВт и 0.8 кВт. Все двигатели остались довольны.
    Только при малых оборотах и долговременной работе необходимо принудительное охлаждение АД.

    Файлы:
    плата микроконтроллера -layout5.0
    силовой модуль -layout5.0
    Программа для МК
    Схема
    схема S_plan7 -архив rar

    Все вопросы в Форум.

    Как вам эта статья?

    Заработало ли это устройство у вас?

    54 6 2
    1 0 0

    Частотник для трехфазного электродвигателя своими руками

    Сегодня асинхронные двигатели являются основными тяговыми приводами для станков, конвейеров, и прочих промышленных агрегатов.

    Для того чтобы моторы могли нормально функционировать, им нужен частотный преобразователь. Он позволяет оптимизировать работу агрегата и продлить срок его службы. Покупать устройство необязательно — частотник для трехфазного электродвигателя можно сделать своими руками.

    Назначение частотного преобразователя

    Асинхронный электродвигатель может работать и без частотника, но в этом случае у него будет постоянная скорость без возможности регулировки. К тому же отсутствие частотного преобразователя приведет к возрастанию пускового тока в 5−7 раз от номинального, что вызовет увеличение ударных нагрузок, повысит потери электроэнергии и приведет к существенному сокращению срока службы агрегата.

    Для нивелирования всех вышеперечисленных негативных факторов были изобретены преобразователи частоты для асинхронных двигателей трехфазного и однофазного тока.

    Частотник дает возможность в широких пределах регулировать скорость электродвигателя, обеспечивает плавный пуск, позволяет регулировать как скорость запуска, так и скорость торможения, подключать трехфазный мотор к однофазной сети и многое другое. Все эти функции зависят от микроконтроллера, на котором он построен, и могут отличаться у разных моделей.

    Принцип работы устройства

    Переменный ток поступает из сети на диодный мост, где он выпрямляется и попадает на батарею сглаживающих конденсаторов, где окончательно превращается в постоянный ток, который поступает на стоки мощных IGBT транзисторов, управляемых главным контроллером. Истоки транзисторов, в свою очередь, подключены к двигателю.

    Вот упрощенная схема преобразователя частоты для трехфазного асинхронного двигателя.

    Теперь рассмотрим, что происходит с транзисторами и как они работают.

    Полевой транзистор (он же ключ, мосфет и пр.) — это электронный выключатель, принцип его действия основан на возникновении проводимости между двумя выводами (сток и исток) мосфета, при появлении на управляющем выводе (затворе) напряжения, превышающего напряжение стока.

    В отличие от обычных реле, ключи работают на очень высоких частотах (от нескольких герц до сотен килогерц) так что заменить их на реле не получится.

    С помощью этих быстродействующих переключателей микроконтроллер получает возможность управления силовыми цепями.

    К контроллеру, кроме мосфетов, также подключены датчики тока, органы управления частотником, и другая периферия.

    При работе частотного преобразователя микроконтроллер измеряет потребляемую мощность и, в соответствии с установленными на панели управления параметрами, изменяет длительность и частоту периодов, когда транзистор открыт (включен) или закрыт (выключен), тем самым изменяя или поддерживая скорость вращения электродвигателя.

    Самостоятельное изготовление прибора

    Несмотря на множество агрегатов заводского производства, люди делают преобразователи частоты самостоятельно, благо на сегодняшний день все его компоненты можно купить в любом радиомагазине или заказать из Китая. Такой частотник обойдется вам значительно дешевле покупного, к тому же вы не будете сомневаться в качестве его сборки и надежности.

    Делаем трехфазный преобразователь

    Собирать наш преобразователь будем на мосфетах G4PH50UD, которыми будет управлять контроллер PIC16F628A посредством оптодрайверов HCPL3120.

    Собранный частотник при подключении в однофазную сеть 220 В будет иметь на выходе три полноценные фазы 220 В, со сдвигом 120°, и мощность 3 КВт.

    Схема частотника выглядит так:

    Так как частотный преобразователь состоит из частей, работающих как на высоком (силовая часть), так и на низком (управление) напряжении, то логично будет разбить его на три платы (основная плата, плата управления, и низковольтный блок питания для неё) для исключения возможности пробоя между дорожками с высоким и низким напряжением и выхода устройства из строя.

    Вот так выглядит разводка платы управления:

    Для питания платы управления можно использовать любой блок питания на 24 В, с пульсациями не более 1 В в размахе, с задержкой прекращения подачи питания на 2−3 секунды с момента исчезновения питающего напряжения 220 В.

    Блок питания можно собрать и самим по этой схеме:

    Обратите внимание, что номиналы и названия всех радиокомпонентов на схемах уже подписаны, так что собрать по ним работающее устройство может даже начинающий радиолюбитель.

    Перед тем как приступить к сборке преобразователя, убедитесь:

    1. В наличии у вас всех необходимых компонентов;
    2. В правильности разводки платы;
    3. В наличии всех нужных отверстий для установки радиодеталей на плате;
    4. В том, что не забыли залить в микроконтроллер прошивку из этого архива:

    Если вы все сделали правильно и ничего не забыли, можете приступать к сборке.

    После сборки у вас получится что-то похожее:

    Теперь вам осталось проверить устройство: для этого подключаем двигатель к частотнику и подаем на него напряжение. После того как загорится светодиод, сигнализирующий о готовности, нажмите на кнопку «Пуск». Двигатель должен начать медленно вращаться. При удержании кнопки двигатель начинает разгоняться, при отпускании — поддерживает обороты на том уровне, до которого успел разогнаться. При нажатии кнопки «Сброс» двигатель останавливается с выбегом. Кнопка «Реверс» задействуется только при остановленном двигателе.

    Если проверка прошла успешно, то можете начинать изготавливать корпус и собирать в нем частотник. Не забудьте сделать в корпусе отверстия для притока холодного и оттока горячего воздуха от радиатора IGBT транзисторов.

    Частотник для однофазного двигателя

    Преобразователь частоты для однофазного двигателя отличается от трехфазного тем, что имеет на выходе две фазы (ошибки тут нет, двигатель однофазный, при подключении без частотника рабочая обмотка подключается в сеть напрямую, а пусковая — через конденсатор; но при использовании частотника пусковая обмотка подключается через вторую фазу) и одну нейтраль — в отличие от трех фаз у последнего, так что сделать частотник для однофазного электродвигателя, используя в качестве основы схему от трехфазного, не получится, поэтому придется начинать все сначала.

    В качестве мозга этого преобразователя мы будем использовать МК ATmega328 с загрузчиком ардуины. В принципе, это и есть Arduino, только без своей обвязки. Так что, если у вас в закромах завалялась ардуинка с таким микроконтроллером, можете смело выпаивать его и использовать для дела, предварительно залив на него скетч (прошивку) из этого архива:

    К атмеге будет подключен драйвер IR2132, а уже к нему — мосфеты IRG4BC30, к которым мы подключим двигатель мощностью до 1 КВт включительно.

    Схема частотного преобразователя для однофазного двигателя:

    Также для питания ардуины (5в) и для питания силового реле (12в), нам понадобятся 2 стабилизатора. Вот их схемы:

    Стабилизатор на 12 вольт.

    Стабилизатор на 5 вольт.

    Внимание! Эта схема не из простых. Возможно, придется настраивать и отлаживать прошивку для достижения полной работоспособности устройства, но это несложно, и мануалов по программированию Arduino в интернете — великое множество. К тому же сам скетч содержит довольно подробные комментарии к каждому действию. Но если для вас это слишком сложно, то вы можете попробовать найти такой частотник в магазине. Пусть они и не так распространены, как частотники для трехфазных двигателей, но купить их можно, пусть и не в каждом магазине.

    Еще обратите внимание на то, что включать схему без балласта нельзя — сгорят выходные ключи. Балласт нужно подключать через диод, обращенный анодом к силовому фильтрующему конденсатору. Если подключите балласт без диода — опять выйдут из строя ключи.

    Если вас все устраивает, можете приступать к изготовлению платы, а затем — к сборке всей схемы. Перед сборкой убедитесь в правильности разводки платы и отсутствии дефектов в ней, а также — в наличии у вас всех указанных на схеме радиодеталей. Также не забудьте установить IGBT-транзисторы на массивный радиатор и изолировать их от него путем использования термопрокладок и изолирующих шайб.

    После сборки частотника можете приступать к его проверке. В идеале у вас должен получиться такой функционал: кнопка «S1» — пуск, каждое последующее нажатие добавляет определенное (изменяется путем редактирования скетча) количество оборотов; «S2» — то же самое, что и «S1», только заставляет двигатель вращаться в противоположном направлении; кнопка «S3» — стоп, при её нажатии двигатель останавливается с выбегом.

    Обратите внимание, что реверс осуществляется через полную остановку двигателя, при попытке сменить направление вращения на работающем двигателе произойдет его мгновенная остановка, а силовые ключи сгорят от перегрузки. Если вам не жаль денег, которые придется потратить на замену мосфетов, то можете использовать эту особенность в качестве аварийного тормоза.

    Возможные проблемы при проверке

    Если при проверке частотника схема не заработала или заработала неправильно, значит, вы где-то допустили ошибку. Отключите частотник от сети и проверьте правильность установки компонентов, их исправность и отсутствие разрывов/замыканий дорожек там, где их быть не должно. После обнаружения неисправности устраните её и проверьте преобразователь снова. Если с этим все в порядке, приступайте к отладке прошивки.

    САМОДЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 12 — 220В

    Заинтересовала схема автомобильного преобразователя напряжения для подключения 220-вольтовых приборов в автомобиле. Вещь полезная, если нужно запитать паяльник, небольшой телевизор, зарядить ноутбук, телефон… Принципиальная схема показана на картинке — кликните для увелиения:

    Питание на испытаниях 13в давал. Ток ХХ примерно 900мА. С нагрузкой в виде асинхронного двигателя мощностью 30 ватт ток около 6А. Сначала не мог додуматься, почему схема на ХХ жрала 5А (при подключении вообще до 10А). Оказалось, что советский электролит совсем высох и емкости почти не было, позже заменил на другой и схема преобразователя завелась, как часы. На фото Котэ наблюдает за интересным электромоторчиком:

    Транзисторы использовал (название не помню) на 40А и 50В. Драйвер и ШИМ-контроллер — микросхема SG3824, схема включения из даташита. Единственная доработка — это в цепи защиты по току (1-я нога, инверсный вход компаратора) поставил диодный мост и с обмотки транса на 12В подавал напряжение (в UPC устроенно немного по другому) и положительное напряжение подавалась на ту же ногу. Получается одновременно и стабилизация выходного, которое стоило бы подстроить и тем не менее лампочка на 100в не сгорела, а вот двигатель нагрелся — обмотки даже вонять стали. Если изменять сопротивление резистора на 7-й ноге, часта генератора изменяется и меняет обороты, но в узких переделах, ибо рассчитан асинхронный двигатель на 50Гц (там как раз больше всего отдача по мощности), а напряжение при первом пуске было 260В, что тоже нормально.

    По поводу печатных плат — сделал по-простому: зажал текстолит и тупо отрезал от всей платы ножницами сам генератор, а затем ещё кусочек платы, для того, чтобы прикрутить радиаторы транзисторов. Теперь мне осталось найти только нормальный конденсатор в питание устройства и крышку преобразователя можно наглухо закрутить.

    Еще думал по поводу токовой защиты. При определенном токе нагрузки поставить индикатор в виде красного светодиода, а также для индикации питания (зеленый). Можете посмотреть небольшое видео, наглядно демонстрирующее работу преобразователя напряжения:

    Собрал корпус окончательно. На испытаниях ради интереса подключил лампочку на 100в, и о — чудо: стрелка амперметра застыла на отметке 10А, а это значит, что потерь практически нет! Полевые испытания показали, что преобразователь тянет спокойно нагрузку в 250 ватт, работая от акумулятора автомобиля. Внешний вид собранного девайса в корпусе:

    И самое главное, что меня радует — это холодные радиаторы транзисторов, даже когда выпрямительные диоды (д242) у зарядника уже начинают закипать!

    Также к корпусу привинтил отличную ручку, снятую с радиостанции РСВ-2, и теперь преобразователь 12-220В окончательно закончен. Автор конструкции: bvz

    Форум по автомобильным преобразователям

    Обсудить статью САМОДЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 12 — 220В

    admin

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

    Наверх