Tartalom

1. Opciók: globálisan
2. Akkumulátor és energia
3. Mi lesz a kijáratnál?
4. Magunk készítjük az invertert

A 12V / 220V frekvenciaváltó szükséges dolog a gazdaságban. Néha egyszerűen szükség van rá: eltűnt például a hálózat, de a telefon lemerült, és hús van a hűtőszekrényben. Az igény meghatározza az ajánlatot: 1 kW vagy annál nagyobb kész modellek esetén, amelyekből bármilyen elektromos készüléket táplálhat, valahol 150 dollárt kell fizetnie. Esetleg meghaladja a 300 dollárt. Azonban a feszültségátalakító elkészítése saját kezűleg manapság mindenki számára elérhető lehetőség, aki tudja, hogyan kell forrasztani: a kész alkatrészkészletből való összerakása háromszor-négyszer olcsóbb lesz + egy kis munka és fém improvizált szemétből. Ha van töltő az autó akkumulátoraihoz (AKB), akkor összesen 300-500 rubelt tarthat. És ha rendelkezik a kezdeti rádióamatőr készségekkel, akkor a raktárakban turkálva teljesen lehetséges egy 12 V DC / 220 V AC 50Hz frekvenciaváltót készíteni 500-1200 W-ra semmiért. Vizsgáljuk meg a lehetséges lehetőségeket.

Opciók: globálisan

Az 1000 W vagy annál nagyobb terhelések táplálására szolgáló 12-220 V-os feszültségátalakító általában a következő módszerekkel (a növekvő költségek sorrendjében) készíthető:

1. Készítsen kész blokkot az Avito, az Ebay vagy az AliExpress segítségével egy hűtőbordával ellátott tokban. "Inverter 220" vagy "inverter 12/220" kérés alapján keresve; azonnal hozzáadhatja a szükséges teljesítményt. Kb. Kb. fele ugyanazon gyári árnak. Nincs szükség elektromos ismeretekre, de – lásd alább;
2. Gyűjtse össze ugyanazt a készletből: nyomtatott áramköri kártya "szórás" alkatrész. Ugyanitt vásárolják meg, de a barkácsolás hozzáadódik a kéréshez, ami önálló összeszerelést jelent. Az ár még mindig kb. 1,5-szer alacsonyabb. Szüksége van az elektronika kezdeti ismereteire: a multiméter használatának forrasztásának képességére, az aktív elemek kimenetének vezetékeinek ismeretére vagy azok keresésének képességére, a poláris alkatrészek (diódák, elektrolit kondenzátorok) beépítésének szabályaira az áramkör és annak meghatározása, hogy melyik szakasznak melyik áramára van szükség a vezetékekre;
3. Alkalmazza a számítógép szünetmentes tápegységét (UPS, UPS) az inverterhez. A használható akkumulátor nélküli üzemképes UPS 300-500 rubelért kapható. Nincs szüksége semmilyen készségre – az automatikus akkumulátor egyszerűen csatlakozik az UPS-hez. De külön kell majd töltenie, lásd még alább;
4. Válasszon átalakítási módszert, sémát (lásd alább) az Ön igényeinek és az alkatrészek rendelkezésre állásának megfelelően, teljesen önállóan számolja ki és állítsa össze. Talán teljesen hiába, de az alapvető elektronikus ismeretek mellett szükséged lesz néhány speciális mérőeszköz használatára (lásd alább is) és a legegyszerűbb mérnöki számítások elvégzésére.

Kész modulból

Szerelési módszerek a PP szerint. Az 1. és a 2. valójában nem ilyen egyszerű. A kész gyári inverterek esetei egyidejűleg szolgálják a hűtőbordákat a benne levő erős tranzisztorkapcsolókhoz. Ha egy "félkész terméket" vagy "szórást" vesz, akkor nem lesz rá eset: az elektronika, a kézi munka és a színesfémek jelenlegi költsége mellett az árkülönbség azzal magyarázható, hogy nincs a második és esetleg a harmadik. Vagyis magának kell készítenie egy radiátort az erőteljes kulcsokhoz, vagy kész alumíniumot kell keresnie. Vastagsága a kulcsok felszerelésének helyén 4 mm-től, az egyes kulcsok területének pedig 50 négyzetmétertől kell, hogy legyen. lásd a kimenő teljesítmény minden kW-ját 12 V 110-130 mA-es számítógépes ventilátor-hűtő fújásával – 30 négyzetméterről cm * kW * kulcs.

Kész modulok 12/220 V feszültségszabályozókhoz

Például a készlet (modul) 2 kulcsot tartalmaz (láthatja őket, kilógnak a tábláról, lásd az ábra bal oldalán); a radiátor kulcsaival ellátott modulok (az ábrán jobb oldalon) drágábbak, és egy bizonyos, általában nem túl nagy teljesítményre vannak tervezve. Nincs hűtő, teljesítményre van szükség 1,5 kW. Ez azt jelenti, hogy 150 négyzetméteres radiátorra van szüksége. Lásd ezen kívül a kulcsok szerelési készletét is: hőszigetelő hőszigetelő tömítések és tartozékok a csavarok rögzítéséhez – hőszigetelő poharak és alátétek. Ha a modul hővédelemmel van ellátva (valamilyen kanóc lesz – egy hőérzékelő ragad a billentyűk közé), akkor egy kis hőpaszta a radiátorhoz való ragasztáshoz. Vezetékek – természetesen lásd alább.

A UPS-től (UPS)

Egy 12 V DC / 220 V AC 50 Hz frekvenciaváltó, amelyhez bármilyen eszközt csatlakoztathat a megengedett teljesítményen belül, egyszerűen egy számítógépes UPS-ből készül: az "Ön" akkumulátorának szabványos vezetékeit hosszúra cserélik, és rögzítik az autó akkumulátorának kivezetéseit. . A vezetékek keresztmetszetét a megengedett 20-25 A / m2 áramsűrűség alapján számítják ki. mm, lásd még alább. De egy nem szabványos akkumulátor miatt problémák merülhetnek fel – vele együtt, de drágább és szükségesebb, mint az átalakító.

Az UPS ólom-savas elemeket is használ. Ma ez az egyetlen széles körben elérhető másodlagos vegyi tápegység, amely képes rendszeresen leadni nagy áramokat (extracurrents) anélkül, hogy 10-15 feltöltési-kisütési ciklus alatt teljesen "megölnék". A repülésben ezüst-cink elemeket használnak, amelyek még erősebbek, de szörnyen drágák, nem széles körben forgalmazottak, és az erőforrásuk háztartási mércével mérlegelve elhanyagolható – kb. 150 ciklus.

A savas akkumulátorok lemerülését a bank feszültsége egyértelműen ellenőrzi, és az UPS vezérlője nem teszi lehetővé az "idegen" akkumulátor lemérését. De az UPS szokásos akkumulátoraiban az elektrolit gél, az autó akkumulátoraiban pedig folyékony. A töltési módok mindkét esetben jelentősen eltérnek egymástól: például a folyadékon átáramló áramok nem vezethetők át a gélen, és egy folyékony elektrolitban túl alacsony töltőárammal az ionok mobilitása alacsony lesz, és nem térnek vissza mindegyikhez. az elektródákban elfoglalt helyeik. Ennek eredményeként az UPS krónikusan alul tölti az autó akkumulátorát, hamarosan szulfáttá válik és teljesen használhatatlanná válik. Ezért az UPS frekvenciaváltójának készletében akkumulátortöltőre van szükség. Megteheti magát, de ez egy másik téma.

Akkumulátor és energia

Az átalakító adott célra való alkalmassága az akkumulátortól is függ. A fokozott feszültség-inverter nem vesz energiát a fogyasztók számára az univerzum "sötét anyagából", a fekete lyukakból, a szent szelleméből vagy valahonnan máshonnan. Csak – az akkumulátorból. És ebből átveszi a fogyasztóknak adott hatalmat, osztva magát az átalakító hatékonyságával.

Ha egy márkájú inverter esetében "6800W" vagy annál többet lát – higgyen a szemének. A modern elektronika lehetővé teszi, hogy erősebb eszközöket illesszenek be a cigarettacsomag térfogatába. Tegyük fel azonban, hogy 1000 W terhelési teljesítményre van szükségünk, és rendelkezésünkre áll egy hagyományos 12 V 60 A / h autós akkumulátor. Az inverter tipikus hatékonysága 0,8. Ez azt jelenti, hogy az akkumulátorból kb. 100 A. Egy ilyen áramhoz 5 négyzet keresztmetszetű vezetékek is szükségesek. mm (lásd fent), de itt nem ez a fő.

Az autók rajongói tudják: 20 percig vezette az önindítót – vásároljon új akkumulátort. Igaz, az új gépek működésének időbeli korlátai vannak, ezért nem biztos, hogy tudják. És nem mindenki tudja biztosan, hogy egy személygépkocsi indítója, miután megpördült, kb. 75 A (induláskor 0,1–0,2 s alatt – 600 A-ig). A legegyszerűbb számítás – és kiderül, hogy ha az inverter nem rendelkezik olyan automatikus berendezéssel, amely korlátozza az akkumulátor lemerülését, akkor a miénk 15 perc alatt teljesen lemerül. Tehát válassza ki vagy tervezze meg a konvertert a rendelkezésre álló akkumulátor képességei alapján.

Megjegyzés: ez a számítógépes UPS-ekre épülő 12/220 V-os konverterek hatalmas előnyét jelenti – vezérlőjük nem engedi teljesen lemerülni az akkumulátort.

A savas akkumulátorok élettartama nem csökken észrevehetően, ha 2 órás árammal (12 A 60 A / h, 24 A 120 A / h és 42 A 210 A / h) lemerülnek. Figyelembe véve az átalakítási hatékonyságot, ez megengedett hosszú távú terhelési teljesítményt ad kb. 120W, 230W és 400W ill. 10 percig. terhelés (például elektromos szerszám meghajtásához) 2,5-szeresére növelhető, de ezt követően az ABK-nak legalább 20 percig pihennie kell.

Általában az eredmény nem teljesen rossz. Egy közönséges háztartási elektromos szerszámból csak egy daráló képes 1000-1300 wattot felvenni. A többi általában 400 W-ig, a csavarhúzók pedig 250 W-ig kerülnek. A 12 V 60 A / h akkumulátorból származó hűtőszekrény egy inverteren keresztül 1,5-5 órán keresztül működik; elég a szükséges lépések megtételéhez. Ezért van értelme 1 kW átalakítót készíteni egy 60 A / h-s akkumulátorhoz.

Mi lesz a kijáratnál?

Ritka kivételektől eltekintve (lásd alább) a feszültségátalakítók az eszköz tömegének és méreteinek csökkentése érdekében megnövekedett frekvenciákon működnek, több száz Hz-től egységig és tíz kHz-ig. Egy ilyen frekvenciájú áramot egyetlen fogyasztó sem fogad el, és a szokásos vezetékekben bekövetkező energiaveszteség óriási lesz. Ezért a 12-200 frekvenciaváltókat a kimeneti feszültség nyomára építik. faj:

• Állandóan egyenirányított 220 V (220 V AC). Alkalmas telefonos töltők, a legtöbb tápegység (IP) tabletta, izzólámpa, fluoreszkáló házvezetőnő és LED áramellátására. 150-250 W teljesítmény esetén tökéletesek kézi kéziszerszámokhoz: az egyenáramú energiafogyasztás kissé csökken, és a nyomaték növekszik. Nem alkalmas tévék, számítógépek, laptopok, mikrohullámú sütők stb. Áramellátásának (UPS) kapcsolására. 40-50 W-nál nagyobb teljesítménnyel: ezekben szükségszerűen van egy ún. egy kiindulási csomópont, amelynek normál működéséhez a hálózati feszültségnek periodikusan nullán kell átmennie. Alkalmatlan és veszélyes a vas- és váltóáramú villanymotorokon működő transzformátorral rendelkező készülékekhez: álló elektromos szerszámok, hűtőszekrények, légkondicionálók, a Hi-Fi audió nagy része, élelmiszer-feldolgozók, néhány porszívó, kávéfőző, kávédaráló és mikrohullámú sütő (utóbbiak számára) , forgó motoros asztal jelenléte miatt).
• Módosított szinuszos (lásd alább) – bármely fogyasztó számára alkalmas, kivéve az UPS-től érkező Hi-Fi hangot, más, 40-50 W-os UPS-mel rendelkező eszközöket (lásd fent) és gyakran a helyi biztonsági rendszereket, az otthoni időjárási állomásokat stb. érzékeny analóg érzékelőkkel.
• Tiszta szinuszos – korlátozás nélkül alkalmas, az áram kivételével, bármely villamosenergia-fogyasztó számára.

Sinus vagy pszeudozin?

A hatékonyság növelése érdekében a feszültség-átalakítást nemcsak magasabb frekvenciákon, hanem bipoláris impulzusokkal is végzik. Lehetetlen azonban nagyon sok fogyasztói eszköz áramellátása heteropoláris téglalap alakú impulzusok sorozatával (az úgynevezett meander): a kanyarulat elülső részén fellépő nagy hullámok, még kis reaktív terhelés esetén is nagy energiaveszteséghez vezetnek, és a fogyasztó meghibásodását okozhatja. Ugyanakkor lehetetlen átalakítót tervezni sinusodális áramra is – a hatékonyság nem haladja meg a kb. 0.6.

Az egyenfeszültség átalakítása módosított és tiszta szinusz hullámmá

Ebben az iparban csendes, de jelentős forradalom következett be, amikor kifejezetten feszültségszabályozókhoz fejlesztettek ki mikrokapcsolásokat, amelyek az ún. módosított szinuszos (az ábrán balra), bár helyesebb lenne pszeudo-, meta-, kvázi- stb. szinuszos. A módosított szinuszoid jelenlegi alakja lépcsőzetes, és az impulzusfrontok meghúzódnak (a katódsugár oszcilloszkóp képernyőjén lévő kanyargós frontok gyakran egyáltalán nem láthatók). Ennek köszönhetően a vason vagy észrevehető reaktivitású transzformátorokkal (aszinkron villanymotorokkal) rendelkező fogyasztók "valódi" értik az ál-szinuszoidot, és úgy működnek, mintha mi sem történt volna; A hardveren lévő hálózati transzformátorral ellátott Hi-Fi hangot módosított szinuszhullám táplálhatja. Ezenkívül a módosított szinuszoidot "szinte valóságosá" lehet simítani meglehetősen egyszerű módszerekkel, amelyek különbségei alig észrevehetők az oszcilloszkóp oszcilloszkópján; a "Pure sine" típusú konverterek nem sokkal drágábbak, mint a hagyományosak, jobbra az 1. ábrán.

Nem kívánatos azonban a szeszélyes analóg csomópontokkal és UPS-kel rendelkező eszközöket egy módosított szinuszból indítani. Ez utóbbiak nagyon nem kívánatosak. Az a tény, hogy a módosított szinuszoid középső területe nem tiszta nulla feszültség. A módosított szinuszos szünetmentes tápegység indító egysége nem működik egyértelműen, és előfordulhat, hogy a teljes UPS nem lép ki indítási üzemmódból működésbe. A felhasználó ezt először csúnya hibának látja, majd füst jön ki az eszközből, mint egy vicc. Ezért az UPS-ben lévő eszközöket Pure Sine inverterekkel kell táplálni.

Magunk készítjük az invertert

Tehát továbbra is világos, hogy a legjobb invertert készíteni 220 V 50 Hz kimenetre, bár emlékezni fogunk az AC kimenetre is. Az első esetben a frekvencia szabályozásához frekvenciamérőre lesz szükség: az áramellátó hálózat frekvenciájának ingadozására vonatkozó normák 48-53 Hz. A váltakozó áramú motorok különösen érzékenyek az eltéréseire: amikor a tápfeszültség frekvenciája eléri a tűréshatárokat, felmelegednek és "elmennek" a névleges fordulatszámtól. Ez utóbbi nagyon veszélyes a hűtőszekrényekre és a légkondicionálókra, a nyomásmentesítés miatt helyrehozhatatlanul meghibásodhatnak. De nem kell pontos, multifunkcionális elektronikus frekvenciamérőt vásárolni, bérelni vagy könyörögni egy időre – nincs szükségünk a pontosságára. Vagy elektromechanikus rezonanciafrekvencia-mérő (az 1. ábra az ábrán), vagy bármely rendszer, elem nyíl. 2:

Műszerek az áramellátó hálózat frekvenciájának ellenőrzésére

Mindkettő olcsó, az interneten és a nagyvárosokban speciális elektromos áruházakban kapható. Régi rezonáns frekvenciamérő található a vaspiacon, és egyik vagy másik az inverter beállítása után nagyon alkalmas a ház hálózatának frekvenciájának ellenőrzésére – a számláló nem reagál a hálózatra való csatlakozásukra .

50 Hz a számítógéptől

A legtöbb esetben 220 V 50 Hz-es tápfeszültségre van szükségük olyan fogyasztók számára, akik nem különösebben nagy teljesítményűek, 250-350 W-ig. Ekkor a 12/220 V 50 Hz-es átalakító alapja lehet egy régi számítógép szünetmentes tápegysége – ha természetesen valaki a kukában fekszik, vagy valaki olcsón eladja. A terhelésre leadott teljesítmény kb. 0,7-szerese a névleges UPS-nek. Például, ha a testére "250W" van írva, akkor 150-170 W-ig terjedő eszközök félelem nélkül csatlakoztathatók. Többre van szüksége – először ellenőriznie kell az izzólámpák terhelését. 2 órát kibírt – hosszú ideig képes ilyen teljesítmény leadására. Az inverter 12V DC / 220V AC 50Hz készítése számítógépes tápegységről az alábbi videóban található.

Videó: egy egyszerű 12-220 átalakító számítógépes PSU-ról

Kulcsok

Tegyük fel, hogy nincs számítógépes UPS, vagy több energiára van szükség. Ekkor fontos lesz a kulcselemek megválasztása: nagy áramokat kell kapcsolniuk a legkisebb kapcsolási veszteséggel, megbízhatónak és megfizethetőnek kell lenniük. Ebben a tekintetben a bipoláris tranzisztorok és tirisztorok ezen az alkalmazási területen biztosan a múlté.

Az inverteripar második forradalma erőteljes terepi tranzisztorok ("mezei munkások") megjelenésével jár, ún. függőleges szerkezet. Ám megfordították az alacsony fogyasztású készülékek teljes áramellátási technikáját: a "mindennapi életben" egyre nehezebb megtalálni a vason lévő transzformátort.

A feszültségátalakítók legjobb nagy teljesítményű terepi dolgozói a szigetelt kapu és indukált csatorna (MOSFET), pl. IFR3205, balra az ábrán:

Teljesítménytranzisztorok feszültségváltókhoz

Az elhanyagolható kapcsolási teljesítmény miatt az ilyen tranzisztorokon egyenáramú kimenettel rendelkező inverter hatékonysága elérheti a 0,95-öt, az 50 Hz-es váltakozó áramú kimenettel pedig 0,85-0,87-et. MOSFET analógok beépített csatornával, pl. IFRZ44, alacsonyabb hatékonyságot ad, de sokkal olcsóbbak. Néhány ilyen vagy más lehetővé teszi, hogy a terhelés kb. 600 watt; mindkettő problémamentesen párhuzamos (az ábra jobb oldalán), ami lehetővé teszi legfeljebb 3 kW teljesítményű inverterek felépítését.

Megjegyzés: A beépített csatornával ellátott kapcsolókulcsok energiavesztesége lényegesen reaktív terhelés mellett (például aszinkron villanymotorral) működhet kulcsonként 1,5 W-on. Az indukált csatornával rendelkező billentyűk mentesek ettől a hátránytól.

TL494

A harmadik elem, amely lehetővé tette a feszültségátalakítók aktuális állapotának elérését, a speciális TL494 mikrokapcsolás és analógjai. Mindegyik egy impulzusszélesség-moduláció (PWM) vezérlő, amely módosított szinuszjelet generál a kimeneteken. A kimenetek bipolárisak, amely lehetővé teszi a kulcspárok vezérlését. A referencia konverziós frekvenciát egy RC áramkör állítja be, amelynek paraméterei széles tartományban változtathatók.

Amikor az állandó elég

A 220 V-os egyenáramú fogyasztók tartománya korlátozott, de éppen számukra merül fel az autonóm tápellátás iránti igény nemcsak vészhelyzetekben. Például, ha elektromos kéziszerszámmal dolgozik az úton vagy a saját telephelyének túlsó sarkában. Vagy mindig jelen van, mondjuk, a ház bejáratának, folyosójának, folyosójának, helyi részének vészvilágításánál a napelemtől, és napközben feltölti az akkumulátort. A harmadik tipikus eset a telefon töltése menet közben a szivargyújtóról. Itt a kimeneti teljesítményre nagyon kicsi szükség van, így az inverter csak egy tranzisztorral készíthető el a relaxációs generátor áramköre szerint, lásd a következőt. henger.

Videó: egy-tranzisztoros boost konverter

Már 2-3 LED-es izzó táplálásához több energiára van szükség. A generátorok blokkolásának hatékonysága, amikor megpróbálja "összenyomni", hirtelen csökken, és külön időzítő elemekkel vagy teljes belső induktív visszacsatolással rendelkező áramkörökre kell váltani, ezek a leggazdaságosabbak és a legkevesebb alkatrészt tartalmazzák. Az első esetben az egyik kulcs kapcsolásához az egyik transzformátor tekercsének önindukciós EMF-jét egy időzítő áramkörrel együtt kell használni. A másodikban a fokozatos transzformátor maga a frekvencia-beállító elem a saját időállandója miatt; értékét főleg az önindukció jelensége határozza meg. Ezért mindkét invertert néha önindukciós átalakítónak nevezik. Hatékonyságuk általában nem magasabb, mint 0,6-0,65, de először is az áramkör egyszerű és nem igényel beállítást. Másodszor, a kimeneti feszültség inkább trapéz alakú, mint kanyarulat; Az "igényes" fogyasztók módosított szinuszként értik. Hátránya, hogy a terepi kapcsolók gyakorlatilag nem alkalmazhatók az ilyen átalakítókban, mert gyakran megszakadnak az elsődleges tekercs feszültség-túlfeszültségei a kapcsolás során.

A külső időzítő elemekkel ellátott áramkörre a p. 1 kép:

Egyszerű 12-200 V feszültségátalakítók sémái

Helytelenül kiválasztott kisfeszültségű átalakító transzformátorának mágneses áramköre

A tervezés szerzője nem tudott 11 W-nál többet kinyomni belőle, de láthatóan összekeverte a ferrit és a karbonil-vasat. Mindenesetre a fényképén lévő páncélozott (csésze) mágneses áramkör (lásd a jobb oldali képet) egyáltalán nem ferrit. Inkább úgy néz ki, mint egy régi karbonil, amelyet időről időre kívülről oxidálnak, lásd a 7. ábrát. jobb oldalon. Ennek az inverternek a transzformátorát jobb ferritgyűrűre tekerni, amelynek ferrit keresztmetszete 0,7-1,2 négyzetméter. Az elsődleges tekercsnek tartalmaznia kell 7 huzal fordulatot 0,6-0,8 mm rézátmérővel, a másodlagos 57-58 huzalt 0,3-0,32 mm-rel. Ez a megduplázással történő egyengetésre szolgál, lásd alább. A "tiszta" 220 V – 230-235 huzal fordulatokhoz 0,2-0,25. Ebben az esetben, amikor a KT814-et KT818-ra cseréli, ez az inverter 25-30 W erejéig feladja a teljesítményt, ami 3-4 LED-es lámpához elegendő. Ha a KT814-et kicseréli a KT626-ra, a terhelési teljesítmény kb. 15 W, de a hatékonyság növekedni fog. Mindkét esetben a fő radiátor 50 négyzetméter. cm.

A pos. A 2. ábra a "visszaverődés nélküli" 12-220 átalakító diagramját mutatja külön visszacsatolt tekercsekkel. Nem olyan archaikus. Először is, a kimeneti feszültség terhelés alatt lekerekített trapéz alakú, túllépés nélkül. Még jobb is, mint egy módosított szinuszhullám. Másodszor, ezt az átalakítót az áramkör bármilyen változtatása nélkül el lehet készíteni 300-350 W teljesítményig és 50 Hz frekvenciáig, akkor nincs szükség egyenirányítóra, csak a VT1 és a VT2-et kell elhelyezni 250 kV-os radiátorokon. mindegyiket látni. Harmadszor, védi az akkumulátort: ​​túlterhelés esetén az átalakítási frekvencia csökken, a leadott teljesítmény csökken, és ha még többet tölt be, a generáció megszakad. Vagyis az akkumulátor túlzott lemerülésének elkerülése érdekében nincs szükség automatizálásra.

Ennek az inverternek a számítási eljárását az ábra szkennelése adja meg:

A legfontosabb mennyiségek benne vannak a konverziós frekvencia és a mágneses áramkörben bekövetkező munkaindukció. Az átalakítási frekvenciát a rendelkezésre álló mag anyaga és a szükséges teljesítmény alapján választják meg:

A

mágneses áramkör típusa Indukciós / konverziós frekvencia 50 W-ig50-100 W100-200 Watt200-350 W 0,35-0,6 mm vastag transzformátorok "teljesítmény" vasa0,5 T / (50-1000) Hz0,55 T / (50-400) Hz0,6 T / (50-150) Hz0,7 T / (50-60) Hz "Hang" vas az UMZCH kimeneti transzformátoroktól 0,2-0,25 mm vastag0,4 T / (1000-3000) Hz0,35 T / (1000-2000) Hz– "Jel" vas a jelátalakítóktól 0,06-0,15 mm vastag (nem permalloy!)0,3 T / (2000-8000) Hz0,25 T / (2000-5000) Hz– Ferrit0,15 T / (5-30) kHz0,15 T / (5-30) kHz0,15 T / (5-30) kHz0,15 T / (5-30) kHz

Ezt a "mindenevő" ferritet azzal magyarázzák, hogy hiszterézishurkja téglalap alakú, és a munkaindukció megegyezik a telítettségindukcióval. Az acél mágneses áramkörök tipikusan kiszámított indukciós értékeivel összehasonlítva a csökkenést a nem szinuszos áramok kapcsolási veszteségeinek hirtelen növekedése okozza annak növekedésével. Ezért ebben az 50 Hz-es átalakítóban legfeljebb 100-120 W lehet eltávolítani a régi 270 W-os "koporsó" TV-készülék transzformátorának magját. De – van hal bezrybe és rák ellen.

Megjegyzés: ha van acél mágneses áramkör, amelynek szándékosan túlméretezett szakasza van, ne nyomja ki belőle az áramot! Legyen kevésbé jobb az indukció – nő az átalakító hatékonysága, és javul a kimeneti feszültség alakja.

Egyenesítés

Jobb, ha a frekvenciaváltók kimeneti feszültségét a séma szerint párhuzamosan megduplázzuk (az ábra 3. pontja az ábrákkal): az ehhez szükséges alkatrészek kevesebbet fognak fizetni, és a nem szinuszos áram teljesítményvesztesége kevesebb, mint a hídban. A kondenzátorokat "nagy teljesítményűnek" kell venni (a PE vagy W jelöléssel). Ha e betűk nélkül "hangot" tesz, akkor azok egyszerűen felrobbanhatnak.

50 Hz? Ez nagyon könnyű!

Egy egyszerű 50 Hz-es inverter (a fenti ábra 4. ábrája diagramokkal) érdekes kivitel. A tipikus teljesítménytranszformátorok egyes típusainak saját időállandója közel 10 ms, azaz félidő 50 Hz. Időbeállító ellenállásokkal történő korrekcióval, amelyek egyidejűleg a kapcsolók vezérlőáramának korlátozói lesznek, a kimeneten simított 50 Hz-es négyzethullámot lehet elérni bonyolult alakító áramkörök nélkül. A TP, TPP, VT transzformátorok 50-120 W teljesítményre alkalmasak, de nem mindegyik. Szükség lehet az ellenállás értékeinek megváltoztatására és / vagy a kondenzátorok párhuzamos csatlakoztatására 1-22 nF-rel. Ha az átalakítási frekvencia még mindig messze van az 50 Hz-től, akkor hiába szétszedni és visszatekerni a transzformátort: ​​a ferromágneses ragasztóval összeragasztott mágneses mag bolyhosodni fog, és a transzformátor paraméterei hirtelen romlani fognak.

Ez az inverter egy hétvégi ház átalakító. Ugyanolyan okokból nem fogja beültetni az autó akkumulátorát, mint az előző. De elég lesz egy ház megvilágításához veranda, LED-es lámpákkal és TV-vel vagy rezgőszivattyúval a kútban. A beállított frekvenciaváltó konverziós frekvenciája, amikor a terhelési áram 0-ról maximálisra változik, nem lépi túl az áramellátó hálózatok műszaki szabványát.

Az eredeti transzformátor tekercsei a következőképpen vannak elválasztva. A tipikus teljesítménytranszformátorokban páros számú szekunder tekercs van 12 vagy 6 V között. Kettő "lerakódik", a többit pedig párhuzamosan forrasztják, mindegyikben azonos számú tekercsre. Ezenkívül a csoportok sorba vannak kapcsolva úgy, hogy 2 db 12 V-os féltekercset kapjunk, ez egy kisfeszültségű (elsődleges) tekercs lesz, középponttal. A fennmaradó kisfeszültségű tekercsek közül egyet sorba kötnek a 220 V-os hálózati tekercseléssel, ez fokozatos tekercselés lesz. Adalékanyagra van szükség, mert a bipoláris kompozit tranzisztorok kulcsain a feszültségesés a transzformátorban bekövetkező veszteségeivel együtt elérheti a 2,5-3 V-ot, és a kimeneti feszültséget alábecsülik. További tekercselés normalizálja.

DC az IC-ből

A leírt átalakítók hatékonysága nem haladja meg a 0,8 értéket, és a frekvencia a terhelési áramtól függően észrevehetően lebeg. A maximális terhelhetőség kevesebb, mint 400 W, ezért itt az ideje emlékezni a modern áramköri megoldásokra.

Az egyszerű átalakító 12 V DC / 220 V DC 500-600 W esetén diagramja az ábrán látható:

Átalakító áramkör 12-220V DC 1000W

Fő célja a kézi elektromos szerszámok áramellátása. Egy ilyen terhelés nem igényes a táplált feszültség minőségére nézve, ezért a kulcsokat olcsóbban veszik; Alkalmas az IFRZ46, 48. A transzformátort 2–2,5 négyzetméter keresztmetszetű ferritre tekerjük. cm; a számítógépes UPS-ből származó áramváltó magja alkalmas. Elsődleges tekercselés – 5-6 tekercselő huzal 2×5 fordulata 0,7-0,8 mm rézátmérővel (lásd alább); másodlagos – ugyanazon vezeték 80 fordulata. Beállításra nincs szükség, de nincs akkumulátor-lemerülés-vezérlés, ezért működés közben multimétert kell csatlakoztatnia a kapcsaihoz, és ne felejtsük el megnézni (ugyanez vonatkozik az összes többi házi feszültségszabályozóra). Ha a feszültség 10,8 V-ra (1,8 V / doboz) csökken – álljon meg, kapcsolja ki! Dobozonként 1,75 V-ra (10,5 V-os teljes akkumulátor) esett – ez már szulfát!

Hogyan lehet tekerni egy transzformátort egy gyűrűre

Az inverter minőségi jellemzőit, különösen annak hatékonyságát meglehetősen erősen befolyásolja transzformátorának szivárgási területe. Csökkentésének fő megoldása régóta ismert: az elsődleges tekercset, amely a mágneses áramkört energiával "pumpálja", közel helyezzük el; másodlagos felette, hatalmuk csökkenő sorrendjében. De a technológia olyan dolog, hogy a konkrét konstrukciók elméleti elveit néha kifordítva kell fordítani. Murphy egyik törvénye szerint kb. tehát: ha a vasdarab nem akar úgy működni, ahogy kellene, akkor próbáljon meg ennek ellenkezőjét tenni. Ez teljes mértékben vonatkozik a ferrit gyűrűs mágneses áramkör nagyfrekvenciás transzformátorára, viszonylag vastag, merev huzal tekercselésével. A feszültségátalakító transzformátort az alábbiak szerint tekerjük fel egy ferritgyűrűre:

• A mágneses áramkört izoláljuk, és egy tekercselő transzfer segítségével egy másodlagos feltekercselést tekerünk rá, amely a lehető legszorosabban fekteti le a kanyarokat, poz. 1 az ábrán:

Feszültségátalakító transzformátor tekercselése ferritgyűrűn

• Húzza meg szorosan a "másodlagos" szalagot, 2. poz.
• Készítsen elő 2 azonos vezetékköteget az elsődleges tekercseléshez: tekerje fel a kisfeszültségű tekercs felének fordulatszámát egy vékony használhatatlan huzallal, vegye le, mérje meg a hosszát, vágja le a tekercselő vezeték szükséges szakaszait margóval és összegyűjti őket kötegekbe.
• Ezenkívül a szekunder tekercset addig szigeteljük, amíg viszonylag sík felületet nem kapunk.
• Egyszerre 2 köteggel tekercselik az "elsődlegeset", szalaggal helyezik el a kötegek vezetékeit, és egyenletesen elosztják a fordulatokat a mag felett, pos. 3.
• A kötegek végeit meghívjuk, és az egyik eleje a másik végéhez kapcsolódik, ez lesz a tekercselés középső pontja.

Megjegyzés: Az elektromos sematikus ábrákon a tekercsek kezdetét, ha ez számít, pont jelöli.

50 Hz simítva

A PWM vezérlő módosított szinuszhulláma nem az egyetlen módja annak, hogy 50 Hz-t kapjon az inverter kimenetén, amely alkalmas bármilyen háztartási villamosenergia-fogyasztó csatlakoztatására, és még ez sem ártana "simítani". Közülük a legegyszerűbb egy jó öreg vasalapú transzformátor, elektromos tehetetlensége miatt jól „simogat”. Igaz, az 500 W-nál nagyobb mágneses mag megtalálása egyre nehezebb. Egy ilyen leválasztó transzformátor bekapcsolódik az inverter kisfeszültségű kimenetére, és a terhelés csatlakozik annak fokozatos tekercseléséhez. Egyébként a legtöbb számítógépes UPS-t ennek a sémának megfelelően építik, tehát meglehetősen alkalmasak ilyen célra. Ha maga tekeri fel a transzformátort, akkor azt a teljesítményhez hasonlóan, de nyomokkal számolják. jellemzők:

• A munkaindukció eredetileg meghatározott értékét elosztjuk 1,1-gyel, és minden további számítás során felhasználjuk. Tehát figyelembe kell venni az ún. a nem szinuszos feszültség alakfaktora Kf; szinuszoid Kf = 1.
• A fokozatos tekercselést először 220 V-os hálózati tekercsként számítják ki egy adott teljesítményre (vagy a mágneses áramkör paraméterei és az üzemi indukció értéke határozzák meg). Ezután a megtalált fordulatok számát megszorozzuk 1,08-tal 150 W-ig terjedő teljesítmény esetén, 1,05-tel 150–400 W teljesítmény esetén és 1,02-vel 400–1300 W teljesítmény esetén.
• A kisfeszültségű tekercselés felét szekunder értékként számolják 14,5 V feszültségre bipoláris kulcsok esetén vagy beépített csatornával, és 13,2 V feszültséggel indukált csatornával rendelkező kulcsok esetén.

A 12-200 V 50 Hz-es átalakítók áramköri megoldásait leválasztó transzformátorral az alábbi ábrákon mutatjuk be:

Feszültségátalakító áramkörök 12-220 V 50 Hz 500-1000 W esetén

A bal oldalon található kulcsokat egy mesteroszcillátor vezérli az ún. A "puha" multivibrátor már kanyarulatot generál összeomlott frontokkal és simított törésekkel, így nincs szükség további simító intézkedésekre. A lágy multivibrátor frekvenciája instabilitása magasabb, mint a hagyományosé, ezért annak beállításához P potenciométerre van szükség. A KT827 gombjaival akár 200 W teljesítményt is eltávolíthat (fűtőtestek – 200 négyzetméteres területről fújás nélkül) ). A régi szemétből vagy az IRFZ44-ből származó KP904 gombjai 350 W-ig növelhetik; egyetlen IRF3205-en 600 W-ig, és párosítva rajtuk 1000 W-ig.

Egy 12-220 V 50 Hz-es inverter, a fő oszcillátorral a TL494-en (az ábra jobb oldalán) tartja a frekvenciavast minden elképzelhető elképzelhetetlen működési körülmény között. A pszeudozin hullámának hatékonyabb elsimításához az úgynevezett jelenséget alkalmazzák. közömbös rezonancia, amelyben az áramok és feszültségek fázisviszonyai az oszcillációs áramkörben megegyeznek az akut rezonanciával, de amplitúdójuk nem nő jelentősen. Technikailag ezt egyszerűen megoldják: egy simító kondenzátort csatlakoztatnak a fokozatos tekercseléshez, amelynek kapacitási értékét az áram (nem feszültség!) Legjobb formájának megfelelően választják meg terhelés alatt. Az áram alakjának szabályozásához a terhelési áramkör 0,1-0,5 Ohm ellenállást tartalmaz a névleges 0,03-0,1 teljesítményre, amelyhez egy zárt bemenetű oszcilloszkóp van csatlakoztatva. A simító kapacitás nem csökkenti az inverter hatékonyságát, de lehetetlen használni a számítógépes programokat az LF oszcilloszkóp szimulálására hangoláshoz, mert a bennük használt hangkártya bemenetét nem 220×1,4 = 310 V amplitúdóra tervezték! A kulcsok és a hatáskörök megegyeznek az előzőekkel. ügy.

A 12-200 V 50 Hz-es átalakító tökéletesebb áramköre az ábrán látható:

A továbbfejlesztett átalakító 12-200 V 50 Hz diagramja

Összetett összetett kulcsokat használ. A kimeneti feszültség minőségének javítása érdekében azt a tényt használja, hogy a sík-epitaxiális bipoláris tranzisztorok emitterét sokkal erősebben adalékolják, mint az alapot és a kollektort. Amikor a TL494 zárópotenciált szolgáltat például a VT3 aljához, kollektorárama leáll, de az emitter térfelszívásának reszorpciója miatt lelassítja a T1 blokkolását és a feszültség túlfeszültségeit az EMF-ből az önindukció Tr-jét az L1 és az R11C5 áramkör elnyeli; jobban "billentik" a frontokat. Az inverter kimenő teljesítményét a Tr teljes teljesítmény határozza meg, de legfeljebb 600 W, mivel ebben az áramkörben lehetetlen párosított nagy kulcsokat használni – a MOSFET tranzisztorok kaputöltésének nagyságrendbeli eloszlása ​​meglehetősen jelentős, és a kulcsok kapcsolása homályos lesz, ezért a kimeneti feszültség alakja még rosszabb is lehet .

Az L1 fojtószál 5-6 fordulatos huzal, átmérője 2,4 mm, rézből, 8-10 m átmérőjű és 30-40 mm hosszú ferrit rúd darabjára tekercselve, 3,5-4 mm osztással . A fojtó mágneses áramköre nem zárható rövidre! Az áramkör beállítása meglehetősen fárasztó üzlet és sok tapasztalatot igényel: az L1, R11 és C5 értékeket a terhelés alatt lévő kimeneti áram legjobb formájának megfelelően kell kiválasztani, mint az előzőekben. ügy. Másrészt az átalakító által működtetett Hi-Fi továbbra is „high-fi” a legkényesebb fül számára.

Transzformátor nélkül lehetséges?

Már egy nagy teljesítményű 50 Hz-es transzformátor tekercselő huzalja is elég fillérbe kerül. Többé-kevésbé mágneses magok kaphatók a "koporsó" transzformátoroktól, összesen 270 W-ig, de egy inverterben ebből 120-150 W-nál többet nem lehet kinyomni, és a hatékonyság legjobb esetben is 0,7 lesz, mert A "koporsó" mágneses magokat egy vastag szalagból tekerjük fel, amelyben az örvényáram-veszteség nagy, ha a tekercsek nem szinuszos feszültségen vannak. Általában problematikus olyan SHL mágneses magot találni, amely vékony szalagból áll, amely 0,7 T indukció mellett képes meghaladni a 350 W-ot, drága lesz, és az egész átalakító hatalmasnak és elsöprőnek bizonyul. Az UPS transzformátorokat nem hosszú távú üzemmódban történő gyakori működésre tervezték – felmelegednek, és az inverterekben lévő mágneses áramkörök hamarosan leromlanak – a mágneses tulajdonságok nagymértékben romlanak, a konverter teljesítménye csökken. Van kiút?

Igen, és ezt a megoldást gyakran használják a márkájú átalakítóknál. Ez egy nagyfeszültségű mezőmotoros tranzisztorok kulcsaiból készült elektromos híd 400 V megszakítási feszültséggel és 5 A-nál nagyobb lefolyóárammal. Alkalmas a számítógépes UPS-ek primer áramköreiből és a régi ócska – KP904, stb.

A hidat állandó 220 V DC táplálja egy egyszerű 12-220 frekvenciaváltóról, egyenirányítással. A híd vállai párban keresztirányban nyílnak, és a híd átlójába befogadott terhelés áramának iránya megváltozik; az összes kulcs vezérlő áramköre galvánilag elválasztott. Ipari szerkezetekben a kulcsokat különlegességekből vezérlik. IC optocsatoló szétkapcsolásával, de amatőr körülmények között mindkettőt ki lehet cserélni egy további kisfeszültségű 12 V DC – 12 V 50 Hz frekvenciaváltóval, amely egy kis, vason lévő transzformátoron működik, lásd az 1. ábrát. A mágneses áramkör egy kínai bazár alacsony teljesítményű transzformátorából vehető át. Elektromos tehetetlensége miatt a kimeneti feszültség minősége még jobb is, mint a módosított szinusz hullám.

Az a séma, hogy 220 V 50 Hz-t kapunk egy feszültségváltóból, erős vasaló transzformátor nélkül