Как из постоянного тока получить переменный схема

Схема и принцип работы инвертора 12 220

Основная часть радиодеталей, использующих инверторы, используют в работе высокие частоты. Импульсный инвертор в полной мере заменяет классическую схему, в которой применяются трансформаторы. Микросхему К561ТМ2 формируют два D-триггера, у которых присутствует вход R и S. Такая микросхема создается с учетом использования КМОП-технологий, посредством заключения в пластиковый корпус.

Задающие генераторы инверторов монтируются с учетом К561ТМ2, с использованием для функционирования устройства DD1. На делитель частот осуществляется монтирование триггера DD1.2. Усилительные каскады принимают сигнал с микросхем.

Генераторы с синусоидой для инвертора 12 220 В работают на высоких частотах. Чтобы образовать контур с размером 50 Гц, используют вторичную обмотку с параллельным подсоединением конденсаторов и нагрузок. Подключая любое устройство, инверторы создают преобразовательное напряжение в 220 В.

Схема обладает одним существенным недостатком — несовершенной формой параметров на выходах.

Говоря о том, как работает инвертор 12 220, стоит указать что микросхему К561ТМ2 дублирует К564ТМ2. Увеличить мощность на преобразователе можно путем подбора более интенсивного транзистора

Важно учитывать то факт, какие конденсаторы устанавливаются на выходах. Они обладают напряжением 250 В

Достоинства

Как и любое другое оборудование, сварочные преобразователи (которые исторически появились гораздо раньше инверторов) имеют определенные преимущества, и одновременно несут ряд определенных неудобств. К их достоинствам можно отнести:

большой сварочный ток — у некоторых моделей, в частности, ПСО-500 и ПСГ-500, он доходит до 500 А, есть и более мощные устройства;
неприхотливость в работе;
нечувствительность к перепадам входного напряжения;
сравнительно высокая надежность при квалифицированном обслуживании;
хорошая ремонтопригодность, удобство сервисного обслуживания.

Током, который способны выдавать эти устройства, можно варить очень толстые швы, порядка 10-30 мм

Это еще одно важное преимущество, благодаря которому используют сварочные преобразователи

Способы применения

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:

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.

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.

https://youtube.com/watch?v=2RVTVsaf8fM

Собираем преобразователь

Берем макетную плату.

Устанавливаем трансформатор на нее. Выбираем резистор в 1 килоом. Вставляем его в отверстия платы, рядом с трансформатором. Загибаем выводы резистора так чтобы соединить их с соответствующими контактами трансформатора. Припаиваем его. Удобно при этом закрепить плату в каком ни будь зажиме, как на фото, чтобы не возникала проблема недостающей «третьей руки». Припаянный резистор. Лишнюю длину вывода обкусываем. Плата с обкусанными выводами резистора. Дальше берем транзистор. Устанавливаем его на плату с другой стороны трансформатора, так как на скриншоте (расположения деталей я подобрал так, чтобы было удобнее их соединять согласно принципиальной схеме). Изгибаем выводы транзистора. Припаиваем их. Установленный транзистор. Берем диод. Устанавливаем его на плату параллельно транзистору. Припаиваем. Наша схема готова.

Припаиваем провода для подключения постоянного напряжения (DC input). И провода для съема пульсирующего высокого напряжения (AC output).

Для удобства провода на 220 вольт берем с «крокодилами».

Наше устройство готово.

Какие бывают инверторы

Все преобразовательные устройства можно разделить на автономные и зависимые. Особенностью автономных преобразователей является то, что они питают нагрузку, которая не связана с питающей сетью. Преобразователи зависимого типа отдают конвертированную энергию в сеть.
Инверторы подразделяются на электромеханические и электронные. Последние приобретают все большую популярность в связи с развитием современных полупроводниковых элементов. Благодаря этому появилась возможность производства инверторов мощностью до многих сотен киловатт.
Преобразователь напряжения используется в промышленности и энергетике. Нашел он свое применение в повседневной жизни. Достоинства, которые дарит инвертор, давно оценили автолюбители. Все чаще стали рассматривать инвертор как замену бензинового или дизельного генератора, так как принцип их действия очень схож.
Преимуществами инвертора могут служить: меньшие габариты и вес; отсутствие необходимости отслеживания различных параметров: давления, уровня топлива, охлаждающей жидкости, их температуры; низкое потребление электричества на холостом ходу; высокая износостойкость; экологичность (не производит шума, не выделяет вредных газов); стабильность выходного напряжения; низкая стоимость.

Преобразователь тока в напряжение

Преобразователь тока в напряжение представляет собой схему, которая, как следует из названия, принимает ток в амперах и преобразует его в соответствующее количество напряжения. Эти преобразователи используют резистор для поддержания согласованного количества энергии, что предпочтительнее использовать токи при изменении их расхода. Запуск устройства по напряжению обычно потребляет меньше энергии, чем при той же работе, что и ток. Очень мало электрических устройств работают от токов, поэтому, если источник питания находится в виде тока, например, от аккумуляторной батареи автомобиля, часто требуется преобразование.

Существует два основных типа преобразователей тока — напряжения — пассивный и активный. Пассивный преобразователь тока в напряжение является более простым и обычно не используется в реальных условиях. В идеальной среде можно поддерживать постоянный ток, и никакая энергия не будет потеряна во время процесса преобразования, но поскольку это невозможно, активный преобразователь будет работать лучше. Активный преобразователь тока в напряжение добавляет операционные усилители (op-amp) к цепи, обеспечивая достаточную добавленную мощность, чтобы сделать преобразователь функциональным в реальной ситуации.

После того, как ток был преобразован в напряжение и был увеличен с помощью ОУ, напряжение можно затем использовать для питания любого электронного устройства. Обычно используется резистор для уменьшения количества электричества, проходящего через контур, к точному количеству, требуемому устройством. Это предотвращает перегрузку цепи.

Недавнее изобретение, называемое переключаемым преобразователем напряжения конденсатора, позволяет преобразовывать токи в напряжение без использования резисторов для поддержания количества электричества, проходящего через цепь. Они используют конденсаторы, чтобы еще более точно контролировать величину сопротивления, приложенного к напряжению. Они также меньше и могут быть размещены на небольших печатных платах.

Поскольку многие научные приборы используют ток как единицу измерения для входного сигнала, преобразователь тока в напряжение также широко используется в лабораториях. В частности, эти инструменты используются в лабораторных ситуациях, которые включают в себя тестирование и проектирование многих типов инструментов. Большинство этих преобразователей проверяют и поддерживают машины, используемые в лабораторных или промышленных условиях, но в повседневном использовании существуют некоторые распространенные версии. Они используются при тестировании и обслуживании средств контроля и безопасности транспортных средств, таких как автомобили и самолеты. В электронных частях автомобиля также используются преобразователи.

Потребность в хорошем преобразователе тока в напряжение, вероятно, будет расти в будущем. Требования к механике безопасности и необходимость использования электронных компонентов на современных автомобилях обеспечивают постоянный спрос и использование преобразователей тока и напряжения. Их использование в академических и промышленных областях, вероятно, будет оставаться высоким и, вероятно, увеличится благодаря новым технологическим достижениям.

Принцип работы частотного преобразователя

Электронный преобразователь состоит из нескольких основных компонентов: выпрямителя, фильтра, микропроцессора и инвертора.

Выпрямитель имеет связку из диодов или тиристоров, которые выпрямляют исходный ток на входе в преобразователь. Диодные ПЧ характеризуются полным отсутствием пульсаций, являются недорогими, но при этом надежными приборами. Преобразователи на основе тиристоров создают возможность для протекания тока в обоих направлениях и позволяют возвращать электрическую энергию в сеть при торможении двигателя.

Фильтр используется в тиристорных устройствах для снижения или исключения пульсаций напряжения. Сглаживание производится с помощью ёмкостных или индуктивно-ёмкостных фильтров.

Микропроцессор – является управляющим и анализирующим звеном преобразователя. Он принимает и обрабатывает сигналы с датчиков, что позволяет регулировать выходной сигнал с преобразователя частоты встроенным ПИД-регулятором. Также данный компонент системы записывает и хранит данные о событиях, регистрирует и защищает аппарат от перегрузок, короткого замыкания, анализирует режим работы и отключает устройство при аварийной работе.

Инвертор напряжения и тока используется для управления электрическими машинами, то есть для плавного регулирования частоты тока. Такое устройство выдает на выходе «чистый синус», что позволяет использовать его во многих сферах промышленности.

Watch this video on YouTube

Принцип работы электронного частотного преобразователя (инвертора) заключается в следующих этапах работы:

Входной синусоидальный переменный однофазный или трехфазный ток выпрямляется диодным мостом или тиристорами;
При помощи специальных фильтров (конденсаторов) происходит фильтрация сигнала для снижения или исключения пульсаций напряжения;
Напряжение преобразуется в трехфазную волну с определенными параметрами с помощью микросхемы и транзисторного моста;
На выходе из инвертора прямоугольные импульсы преобразовываются в синусоидальное напряжение с заданными параметрами.

Принцип построения инверторов [ править | править код ]

Преобразование постоянного напряжения первичного источника в переменное достигается с помощью группы ключей, периодически коммутируемых таким образом, чтобы получить знакопеременное напряжение на зажимах нагрузки и обеспечить контролируемый режим циркуляции в цепи реактивной энергии. В таких режимах гарантируется пропорциональность выходного напряжения. В зависимости от конструктивного исполнения модуля переключения (модуля силовых ключей инвертора) и алгоритма формирования управляющих воздействий, таким фактором могут быть относительная длительность импульсов управления ключами или фазовый сдвиг сигналов управления противофазных групп ключей. В случае неконтролируемых режимов циркуляции реактивной энергии реакция потребителя с реактивными составляющими нагрузки влияет на форму напряжения и его выходную величину .

Инверторы напряжения со ступенчатой формой кривой выходного напряжения

Принцип построения такого инвертора заключается в том, что при помощи предварительного высокочастотного преобразования формируются однополярные ступенчатые кривые напряжения, приближающиеся по форме к однополярной синусоидальной кривой с периодом, равным половине периода изменения выходного напряжения инвертора. Затем с помощью, как правило, мостового инвертора однополярные ступенчатые кривые напряжения преобразуются в разнополярную кривую выходного напряжения инвертора.

Инверторы с синусоидальной формой выходного напряжения

Принцип построения такого инвертора заключается в том, что при помощи предварительного высокочастотного преобразования получают напряжение постоянного тока, значение которого близко к амплитудному значению синусоидального выходного напряжения инвертора. Затем это напряжение постоянного тока с помощью, как правило, мостового инвертора преобразуется в переменное напряжение по форме, близкое к синусоидальному, за счет применении соответствующих принципов управления транзисторами этого мостового инвертора (принципы так называемой «многократной широтно-импульсной модуляции»). Идея этой «многократной» ШИМ заключается в том, что на интервале каждого полупериода выходного напряжения инвертора соответствующая пара транзисторов мостового инвертора коммутируется на высокой частоте (многократно) при широтно-импульсном управлении. Причём длительность этих высокочастотных импульсов коммутации изменяется по синусоидальному закону . Затем с помощью высокочастотного фильтра нижних частот выделяется синусоидальная составляющая выходного напряжения инвертора. . При использовании однополярного источника постоянного напряжения (доступны уровни 0 и U_d, где U_d — напряжение постоянного тока, питающего инвертор) эффективное значение первой гармоники фазного напряжения U e f f ( 1 ) = 0.45 U d <displaystyle U_<
m >^<(1)>=0.45U_<
m >>При использовании двуполярного источника постоянного напряжения (доступны уровни 0, -U_d/2 и U_d/2) амплитудное значение первой гармоники фазного напряжения U m ( 1 ) = 0.5 U d <displaystyle U_<
m >^<(1)>=0.5U_>соответственно, эффективное значение U e f f ( 1 ) = 0.35 U d <displaystyle U_<
m>^<(1)>=0.35U_<
m >>

Инверторы напряжения с самовозбуждением

Инверторы с самовозбуждением (автогенераторы) относятся к числу простейших устройств преобразования энергии постоянного тока. Относительная простота технических решений при достаточно высокой энергетической эффективности привело к их широкому применению в маломощных источниках питания в системах промышленной автоматики и генерировании сигналов прямоугольной формы, особенно в тех приложениях, где отсутствует необходимость в управлении процессом передачи энергии. В этих инверторах используется положительная обратная связь, обеспечивающая их работу в режиме устойчивых автоколебаний, а переключение транзисторов осуществляется за счет насыщения материала магнитопровода трансформатора. В связи со способом переключения транзисторов, с помощью насыщения материала магнитопровода трансформатора, выделяют недостаток схем инверторов, а именно низкий КПД, что объясняется большими потерями в транзисторах. Поэтому такие инверторы применяются при частотах f <displaystyle f>не более 10 кГц и выходной мощности до 10 Вт. При существенных перегрузках и коротких замыканиях в нагрузке в любом из инверторов с самовозбуждением происходит срыв автоколебаний (все транзисторы переходят в закрытое состояние).

Виды преобразования параметров электрической энергии, примеры использования преобразовательных СЭУ

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 21Следующая ⇒

Основными видами преобразования электрической энергии являются:

выпрямление переменного тока — преобразование переменного тока (обычно промышленной частоты) в постоянный. Этот вид преобразования наиболее распространенный, так как часть потребителей электрической энергии может работать только на постоянном токе (сварочные устройства, электролизные установки и т. д.), другие же потребители (электропривод, системы электрической тяги, линии передачи электрической энергии очень высокого напряжения) имеют на постоянном токе более высокие технико-экономические показатели, чем на переменном;

инвертирование тока — преобразование постоянного тока в переменный. Применяется в тех случаях, когда источник энергии генерирует постоянный ток (аккумуляторные батареи, магнитогидродинамические генераторы);

преобразование частоты. Обычно переменный ток промышленной частоты 50 Гц преобразуется в переменный ток непромышленной частоты (питание регулируемых электроприводов переменного тока, установки индукционного нагрева и плавки металлов, ультразвуковые устройства и т. д.);

преобразование числа фаз. Иногда необходимо преобразование трехфазного тока в однофазный (для питания мощных дуговых электропечей) или наоборот, однофазного в трехфазный (электрифицированный транспорт). В промышленности используются трехфазно-однофазные преобразователи частоты с непосредственной частью, в которых наряду с преобразованием промышленной частоты в более низкую происходит и преобразование трехфазного напряжения в однофазное;

преобразование постоянного тока одного напряжения в постоянный ток другого напряжения (трансформирование постоянного тока). Подобное преобразование необходимо на ряде подвижных объектов, где источником питания является аккумуляторная батарея или другой источник постоянного тока низкого напряжения, а потребителям требуется постоянный ток более высокого напряжения (например, для питания радиотехнической аппаратуры).

Существуют и некоторые другие виды преобразования электрической энергии (например, формирование определенной кривой переменного напряжения), в частности, формирование мощных импульсов тока, которые находят применение в специальных установках, регулируемое преобразование переменного напряжения. Все виды преобразований осуществляются с использованием силовых ключевых элементов.

⇐ Предыдущая2Следующая ⇒

Поиск по сайту:

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.

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.

https://youtube.com/watch?v=qsKl—Twl8M

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.

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!

Конструкция. Разновидности преобразователей

Частотный электропривод имеет ряд схем, в состав которых входят транзистор либо тиристор. Базовым элементом электронной схемы является микропроцессор, отвечающий за работу дополнительных элементов цепи и обеспечивающий выполнение большого количества дополнительных задач.

Преобразователь частоты представляет собой группу выпрямителей, а также инверторов, трансформирующих переменные токи в постоянные.

Однофазный частотный преобразователь – является высокотехнологичным устройством. Основная его задача – преобразования рабочего напряжения сети в бытовое (220 В). При такой трансформации совершается импульс напряжения в нужных частотах (1 – 1000) Гц.

Частотный преобразователь для электродвигателя создает напряжения, с заданными параметрами. Преобразователь частоты работает следующим образом:

Вначале совершается выпрямление напряжения электрической сети, а также снижение импульсов и фильтрация гармоник.
Постоянное напряжение поступает из выпрямителя в цепь инвертора, там оно трансформируется в переменное с изменяющейся амплитудой и частотой.

Роль силовых элементов зачастую выполняют IGВТ-транзисторы. Изменяя частоту можно изменять скорость вращения электродвигателя (М).

Преобразователь частоты делится на две большие разновидности:

С непосредственной связью.

Их отличительная черта – выпрямитель тиристорный, где попеременно открываются и закрываются отдельные тиристоры и поочередно подключаются к статорной катушке.

Рис. 2 Графическое изображение напряжения преобразователя

Выходное напряжение синусоиды образует пилообразное очертание с частотой около 1 – 40 Гц. Область применения такого рода преобразователей считается ограниченной из-за того, что незапираемым тиристорам необходимы более сложные схемы управления. Что и несет за собой более высокую стоимость оборудования.

Такие преобразователи частоты работающие с высокими величинами токов и напряжения имеют коэффициент полезного действия порядка 95-98%. Также высоковольтные частотные преобразователи имеют более высокую стоимость, по сравнению с низковольтными.

Если сравнивать тиристорный преобразователь с транзисторным электроприводом, имеющих аналогичную мощность, то второй прибор будет иметь значительно меньшие габариты, меньший вес и будет отличаться более надежной работой.

С выраженным звеном постоянного тока.

Данная разновидность датчиков гораздо чаще встречается в современных устройствах, целью которых является регулировка частоты.

Преобразование происходит в 2 этапа:

вначале происходит выпрямление и фильтрация сетевого напряжения;
затем подача сигнала подается непосредственно на инвертор, где и происходит трансформация тока нужных частот и амплитуды в переменный.

Коэффициент полезного действия при такой трансформации уменьшается, при этом увеличиваются размеры устройства. Синусоидальный сигнал обеспечивается самостоятельным инвертором напряжения и тока.

В каких сферах применяется инвертор напряжения 12 220 В

При стабильном использовании аккумуляторной батареи происходит постепенное уменьшение уровня ее заряда. Преобразователь стабилизирует напряжение, если отсутствует электричество.

Инвертор 12 220 В, сделанный своими руками, позволит провести усовершенствование инженерных сооружений в любом помещении. Значение мощности устройств, преобразующих ток, выбирают согласно от общих величин эксплуатируемых нагрузок. Процессы потребления мощности могут быть реактивными и активными. Реактивные нагрузки не полностью потребляют полученный объем энергии, из-за чего значение полной мощности является больше ее активного значения.

Инверторы с чистыми синусоидами применяются при подключении элемента, общая мощность которого составляет 3 кВт. Значительная экономия топлива обеспечивается использованием преобразователей напряжения и мини-электростанциями.

К конструкции инвертора присоединяют такие потребители, как:

систему сигнализации;
отопительный котел;
насосный аппарат;
компьютерную систему.

Модели для компьютерных систем

Устройства для компьютерных систем продаются с небольшой мощностью. Рабочая частота преобразователей в данном случае не превышает 45 Гц. Система автоматического отключения во многих модификациях отсутствует. Показатель выходного напряжения колеблется в районе 220 В.

Для автоматизированных приводов устройства подходят хорошо. Емкость у моделей равняется около 230 А в час. Контролеры, как правило, используются с регуляторами. Если рассматривать модель на 300 Вт, то система подавления сигналов у нее отсутствует

Также важно отметить, что пороговая частота не превышает 30 Гц. В среднем коэффициент полезного действия равняется 77%

Преимущества Porto

Указанный инвертор 12-220 5 кВт производится с защитным корпусом. Встретить его можно в автомобилях различных марок. Корпус в данном случае сделан из алюминия, поэтому много не весит. Система защиты используется с одним фильтром. Параметр выходного напряжения у преобразователя составляет 220 В

Также важно отметить, что минимальная допустимая температура инвертора составляет около -20 градусов. Пороговая частота преобразователя находится на уровне 55 Гц. Система защиты от перегрузки в устройстве не используется

Входное напряжение у модификации равняется 12 В. Коэффициент полезного действия у прибора невысокий. Для систем отопления модель подходит хорошо

Система защиты от перегрузки в устройстве не используется. Входное напряжение у модификации равняется 12 В. Коэффициент полезного действия у прибора невысокий. Для систем отопления модель подходит хорошо.

Как можно преобразовать постоянный ток в переменный ток