Měnič napětí z 12 na 220 V se používá tam, kde je potřeba připojit elektrická zařízení odebírající standardní síťový proud na zdroj střídavého napětí. V mnoha případech je tato síť nedostupná. Použití autonomního generátoru benzínu vyžaduje dodržování pravidel pro jeho údržbu: neustálé sledování hladiny pracovního paliva, ventilace. Použití konvertorů s autobaterií vám umožní vyřešit problém tím nejlepším způsobem.
Obsah
Účel a princip činnosti
Co je to měnič napětí. Toto je název elektronického zařízení, které mění velikost vstupního signálu. Může být použit jako zařízení pro zvýšení nebo snížení. Vstupní napětí po převodu může měnit jak svou velikost, tak frekvenci.Taková zařízení, která mění stejnosměrné napětí (převádějí je) na výstupní střídavý signál, se nazývají invertory.
Měniče napětí se používají jak jako samostatné zařízení, které zásobuje spotřebitele střídavou energií, tak mohou být součástí dalších produktů: systémů a zdrojů nepřerušitelného napájení, zařízení pro zvýšení stejnosměrného napětí na požadovanou hodnotu.
Invertory jsou napěťové generátory harmonických kmitů. Stejnosměrný zdroj pomocí speciálního řídicího obvodu vytváří režim periodického přepínání polarity. V důsledku toho se na výstupních kontaktech zařízení, ke kterému je zátěž připojena, generuje signál střídavého napětí. Jeho hodnota (amplituda) a frekvence jsou určeny prvky obvodu převodníku.
Řídicí zařízení (regulátor) nastavuje spínací frekvenci zdroje a tvar výstupního signálu a jeho amplituda je určena prvky koncového stupně obvodu. Jsou dimenzovány na maximální výkon, který zátěž odebere v obvodu střídavého proudu.
Ovladač se také používá k řízení velikosti výstupního signálu, čehož je dosaženo řízením doby trvání impulsů (zvětšováním nebo zmenšováním jejich šířky). Zpětnovazebním obvodem se do regulátoru dostává informace o změnách hodnoty výstupního signálu na zátěži, na základě které je v něm generován řídicí signál pro uložení potřebných parametrů. Tato technika se nazývá signály PWM (pulse width modulation).
V obvodech výkonových výstupních klíčů 12V měniče napětí lze použít výkonné kompozitní bipolární tranzistory, polovodičové tyristory a tranzistory s efektem pole. Obvody regulátorů jsou realizovány na mikroobvodech, což jsou zařízení připravená k použití s potřebnými funkcemi (mikrokontroléry), speciálně navržené pro takové převodníky.
Řídicí obvod zajišťuje posloupnost činnosti tlačítek pro zajištění výstupu měniče signálem nezbytným pro normální provoz spotřebitelských zařízení. Kromě toho musí řídicí obvod zajistit symetrii půlvln výstupního napětí. To je důležité zejména u obvodů, které používají na výstupu zvyšovací pulzní transformátory. Pro ně je nepřijatelný vzhled složky konstantního napětí, která se může objevit při porušení symetrie.
Existuje mnoho možností pro konstrukci obvodů střídačů napětí (VIN), ale odlišují se od nich 3 hlavní:
- IN beztransformátorový můstek;
- transformátor IN s nulovým vodičem;
- můstkový obvod s transformátorem.
Každý z nich najde uplatnění ve svém oboru v závislosti na použitém zdroji energie a požadovaném výstupním výkonu pro elektrické spotřebiče. Každý z nich musí být opatřen prvky ochrany a signalizace.
Podpěťová a přepěťová ochrana stejnosměrného zdroje určuje pracovní rozsah střídačů "na vstupu". Ochrana proti vysokému a nízkému výstupnímu střídavému napětí je nezbytná pro normální provoz spotřebního zařízení. Provozní rozsah je nastaven podle požadavků používané zátěže.Tyto typy ochrany jsou reverzibilní, to znamená, že když jsou parametry zařízení obnoveny do normálu, lze obnovit práci.
Pokud dojde k vypnutí ochrany v důsledku zkratu v zátěži nebo nadměrného zvýšení výstupního proudu, je před dalším provozem zařízení nezbytná důkladná analýza příčin této události.
Pro vytvoření místní elektrické sítě je nejvhodnější 12V měnič. Přítomnost velkého množství automobilů a 12V DC baterií umožňuje jejich použití k uspokojení potřeb uživatelů. Takové sítě lze vytvořit na různých místech, počínaje vlastním autem. Jsou mobilní a nezávisí na parkovišti.
Odrůdy měničů od 12 do 220 voltů
Jednoduché měniče od 12 do 220 jsou určeny pro spotřebitele s nízkou spotřebou. Požadavky na kvalitu výstupního napájecího napětí a tvar signálu jsou nízké. Jejich klasické obvody nepoužívají PWM mikrokontroléry. Multivibrátor, sestavený na logických prvcích AND-NOT, generuje elektrické impulsy s opakovací frekvencí 100 Hz. K vytvoření protifázového signálu se používá D-flip-flop. Dělí kmitočet hlavního oscilátoru 2. Na přímých a inverzních spouštěcích výstupech je generován protifázový signál ve formě obdélníkových impulsů.
Tento signál přes vyrovnávací prvky na logických prvcích NEŘÍDÍ výstupní obvod převodníku, postaveného na klíčových tranzistorech. Jejich výkon určuje výstupní výkon měničů.
Tranzistory mohou být složené bipolární a pole. Obvody jímky nebo kolektoru zahrnují polovinu primárního vinutí transformátoru. Jeho sekundární vinutí je navrženo pro výstupní napětí 220 V.Protože klopný obvod vydělil frekvenci 100 Hz multivibrátoru 2, výstupní frekvence bude 50 Hz. Taková hodnota je nezbytná pro napájení naprosté většiny domácích elektrických a rádiových zařízení.
Všechny prvky obvodu jsou napájeny z akumulátoru vozidla s využitím přídavných prvků pro stabilizaci a ochranu před vysokofrekvenčním rušením. Chráněna je před nimi i samotná baterie.
V obvodech jednoduchých měničů nejsou zajištěny prvky ochrany a automatického řízení. Kmitočet výstupního signálu je určen volbou kapacity kondenzátoru a odporu rezistoru obsaženého v obvodu hlavního oscilátoru. Jako nejjednodušší ochrana proti zkratu v zátěži je použita pojistka v obvodu autobaterie napájející obvod. Proto je vždy nutné mít náhradní sadu pojistkových vložek.
Výkonnější moderní stejnosměrné měniče na střídavý proud jsou vyrobeny podle jiných schémat. PWM regulátor nastavuje provozní režim. Také určuje amplitudu a frekvenci výstupního signálu.
Obvod měniče 2000 W (12 V+220 V+2000 W) využívá ve svých koncových stupních paralelního zapojení výkonových činných prvků pro získání požadovaného výstupního výkonu. S tímto obvodem se sčítají proudy tranzistorů.
Spolehlivějším způsobem zvýšení parametru výkonu je však kombinace několika DC / DC měničů jako vstupního signálu společného DC / AC (stejnosměrného / střídavého) střídače, jehož výstup se používá pro připojení výkonné zátěže.Každý z DC/DC měničů se skládá z měniče s transformátorovým výstupem a usměrňovače pro toto napětí. Na výstupních svorkách je konstantní napětí cca 300 V. Všechny jsou na výstupu zapojeny paralelně.
Z jednoho měniče je obtížné získat více než 600 W výkonu. Celý obvod zařízení je napájen napětím baterie.
Takové obvody jsou vybaveny všemi typy ochrany, včetně tepelné ochrany. Snímače teploty jsou namontovány na povrchu radiátorů výstupních tranzistorů. Generují napětí v závislosti na stupni ohřevu. Prahové zařízení jej porovná s nastavením ve fázi návrhu a vydá signál k zastavení zařízení s odpovídajícím alarmem. Každý typ ochrany je vybaven vlastním signalizačním zařízením, často i zvukovým.
Využívá se také přídavné nucené chlazení pomocí vzduchového chladiče instalovaného ve skříni, který se automaticky uvede do provozu na příkaz odpovídajícího tepelného senzoru. Samotné pouzdro je navíc spolehlivým chladičem, protože je vyrobeno z vlnitého kovu.
Podle průběhu výstupního napětí
Jednofázové měniče napětí lze rozdělit do dvou skupin:
- s čistou sinusovkou na výstupu;
- s upravenou sinusovkou.
V měničích první skupiny vytváří vysokofrekvenční měnič konstantní napětí. Jeho hodnota se blíží amplitudě sinusového signálu, který je potřeba získat na výstupu zařízení.V můstkovém obvodu je součástka, která je tvarem velmi blízká sinusoidě, od tohoto stejnosměrného napětí oddělena pulzně šířkovou modulací regulátoru a dolní propusti. Výstupní tranzistory se otevírají několikrát v každém půlcyklu na dobu, která se mění podle harmonického zákona.
Čistá sinusovka je nezbytná pro zařízení, která mají na vstupu transformátor nebo motor. Hlavní část moderních zařízení umožňuje napájení napětím, jehož tvar přibližně připomíná sinusoidu. Zvláště nízké požadavky mají výrobky se spínanými zdroji.
Transformátorová zařízení
Měniče napětí mohou obsahovat transformátory. V invertorových obvodech se podílejí na provozu hlavních blokovacích oscilátorů, které generují pulsy, které se blíží obdélníkovému tvaru. Jako součást takového generátoru se používá pulzní transformátor. Jeho vinutí jsou spojena tak, aby vytvářela kladnou zpětnou vazbu, což má za následek vznik netlumených kmitů.
Magnetický obvod (jádro) je vyroben ze slitiny s vysokou kapacitou magnetického pole. Díky tomu transformátor pracuje v nenasyceném režimu. Tyto vlastnosti mají různé typy feritů, permalloy.
Multivibrátory nahradily generátory blokující transformátor. Používají moderní elementovou základnu a mají vyšší frekvenční stabilitu ve srovnání s jejich předchůdci. V multivibračních obvodech se navíc jednoduchým způsobem dosáhne změny pracovní frekvence generátoru.
U moderních modelů měničů pracují transformátory ve výstupních stupních.Prostřednictvím výstupu ze středu primárního vinutí do kolektorů nebo kolektorů v nich použitých tranzistorů je přiváděno napájecí napětí z baterie. Sekundární vinutí jsou vypočtena pomocí transformačního poměru pro střídavé napětí 220 V. Tato hodnota se používá k napájení většiny domácích spotřebičů.
Podobné články:
