Pretvarač napona od 12 do 220 V koristi se tamo gdje postoji potreba za spajanjem električnih uređaja koji troše standardnu mrežnu struju na izvor izmjeničnog napona. U mnogim slučajevima ova mreža je nedostupna. Korištenje autonomnog benzinskog generatora zahtijeva poštivanje pravila za njegovo održavanje: stalno praćenje razine radnog goriva, ventilaciju. Korištenje pretvarača zajedno s automobilskim baterijama omogućuje vam da riješite problem na najbolji način.
Sadržaj
Svrha i princip rada
Što je pretvarač napona. Ovo je naziv elektroničkog uređaja koji mijenja veličinu ulaznog signala. Može se koristiti kao uređaj za povećanje ili smanjenje. Ulazni napon nakon pretvorbe može promijeniti i svoju veličinu i frekvenciju.Takvi uređaji koji mijenjaju istosmjerni napon (pretvaraju ga) u AC izlazni signal nazivaju se pretvarači.
Pretvarači napona koriste se i kao samostalni uređaji koji opskrbljuju potrošače izmjeničnom energijom, a mogu biti i dio drugih proizvoda: sustava i besprekidnih izvora napajanja, uređaja za povećanje istosmjernog napona na potrebnu vrijednost.
Invertori su naponski generatori harmonijskih oscilacija. Izvor istosmjerne struje pomoću posebnog upravljačkog kruga stvara način periodičnog prebacivanja polariteta. Kao rezultat toga, generira se signal izmjeničnog napona na izlaznim kontaktima uređaja na koji je priključeno opterećenje. Njegovu vrijednost (amplituda) i frekvenciju određuju elementi kruga pretvarača.
Upravljački uređaj (regulator) postavlja frekvenciju prebacivanja izvora i oblik izlaznog signala, a njegova amplituda određena je elementima izlaznog stupnja kruga. Oni su ocijenjeni za maksimalnu snagu koju će opterećenje povući iz AC kruga.
Regulator se također koristi za upravljanje veličinom izlaznog signala, što se postiže kontrolom trajanja impulsa (povećanje ili smanjenje njihove širine). Informacije o promjenama vrijednosti izlaznog signala na opterećenju ulaze u regulator kroz povratni krug, na temelju čega se u njemu generira upravljački signal za spremanje potrebnih parametara. Ova tehnika se zove PWM (pulse width modulation) signali.
U krugovima izlaznih ključeva naponskog pretvarača od 12 V mogu se koristiti snažni kompozitni bipolarni tranzistori, poluvodički tiristori i tranzistori s efektom polja. Upravljački sklopovi su implementirani na mikro krugovima, koji su uređaji spremni za korištenje s potrebnim funkcijama (mikrokontroleri), posebno dizajnirani za takve pretvarače.
Upravljački krug osigurava slijed rada tipki kako bi se na izlazu pretvarača osigurao signal potreban za normalan rad potrošačkih uređaja. Osim toga, upravljački krug mora osigurati simetriju poluvalova izlaznog napona. To je osobito važno za sklopove koji na izlazu koriste pojačane impulsne transformatore. Za njih je neprihvatljiva pojava komponente konstantnog napona, koja se može pojaviti kada je simetrija narušena.
Postoji mnogo opcija za izgradnju krugova pretvarača napona (VIN), ali od njih se razlikuju 3 glavne:
- IN most bez transformatora;
- transformator IN s neutralnom žicom;
- mostni krug s transformatorom.
Svaki od njih nalazi primjenu u svom području, ovisno o izvoru energije koji se u njemu koristi i potrebnoj izlaznoj snazi potrošača. Svaki od njih mora biti opremljen elementima zaštite i signalizacije.
Podnaponska i prenaponska zaštita istosmjernog izvora određuje radni raspon pretvarača "na ulazu". Zaštita od visokog i niskog izlaznog izmjeničnog napona neophodna je za normalan rad potrošačke opreme. Radni raspon se postavlja prema zahtjevima opterećenja koje se koristi.Ove vrste zaštite su reverzibilne, odnosno kada se parametri opreme vrate na normalu, rad se može vratiti.
Ako se zaštita isključi zbog kratkog spoja u opterećenju ili prekomjernog povećanja izlazne struje, prije nastavka rada opreme potrebna je temeljita analiza uzroka ovog događaja.
12V pretvarač je najprikladniji za stvaranje lokalne električne mreže. Prisutnost velikog broja automobila i 12V DC baterija omogućuje njihovo korištenje za zadovoljavanje potreba korisnika. Takve mreže mogu se stvoriti na raznim mjestima, počevši od vlastitog automobila. Pokretni su i ne ovise o parkiralištu.
Vrste pretvarača od 12 do 220 volti
Jednostavni pretvarači od 12 do 220 dizajnirani su za potrošače male snage. Zahtjevi za kvalitetom izlaznog napona napajanja i oblikom signala su niski. Njihovi klasični sklopovi ne koriste PWM mikrokontrolere. Multivibrator, sastavljen na logičkim elementima I-NE, generira električne impulse sa stopom ponavljanja od 100 Hz. D-flip-flop se koristi za stvaranje protufaznog signala. Dijeli frekvenciju glavnog oscilatora s 2. Na izravnom i inverznom izlazu okidača generira se protufazni signal u obliku pravokutnih impulsa.
Ovaj signal, preko međuspremnika na logičkim elementima, NE kontrolira izlazni krug pretvarača, izgrađen na ključnim tranzistorima. Njihova snaga određuje izlaznu snagu pretvarača.
Tranzistori mogu biti kompozitni bipolarni i poljski. Krugovi sudopera ili kolektora uključuju polovicu primarnog namota transformatora. Njegov sekundarni namot je dizajniran za izlazni napon od 220 V.Budući da je flip-flop podijelio frekvenciju multivibratora od 100 Hz s 2, izlazna frekvencija će biti 50 Hz. Takva je vrijednost neophodna za napajanje velike većine kućanske električne i radio opreme.
Svi elementi sklopa se napajaju iz akumulatora vozila, koristeći dodatne elemente za stabilizaciju i zaštitu od visokofrekventnih smetnji. Od njih je zaštićena i sama baterija.
U krugovima jednostavnih pretvarača nisu predviđeni elementi zaštite i automatskog upravljanja. Frekvencija izlaznog signala određena je izborom kapacitivnosti kondenzatora i otpora otpornika uključenog u krug glavnog oscilatora. Kao najjednostavnija zaštita od kratkog spoja u opterećenju, u krugu akumulatora automobila koji napaja strujni krug koristi se osigurač. Stoga je uvijek potrebno imati rezervni set uložaka osigurača.
Snažniji moderni DC-to-AC pretvarači izrađeni su prema drugim shemama. PWM kontroler postavlja način rada. Također određuje amplitudu i frekvenciju izlaznog signala.
Krug pretvarača od 2000 W (12 V+220 V+2000 W) koristi paralelno povezivanje energetskih aktivnih elemenata u svojim izlaznim stupnjevima kako bi se dobila potrebna izlazna snaga. S ovim sklopom se zbrajaju struje tranzistora.
No, pouzdaniji način povećanja parametra snage je kombiniranje nekoliko DC / DC pretvarača kao ulaznog signala zajedničkog pretvarača DC / AC (istosmjerna / izmjenična struja), čiji se izlaz koristi za povezivanje snažnog opterećenja.Svaki od DC/DC pretvarača sastoji se od pretvarača s transformatorskim izlazom i ispravljača za ovaj napon. Na izlaznim stezaljkama postoji konstantan napon od oko 300 V. Svi su na izlazu spojeni paralelno.
Iz jednog pretvarača teško je dobiti više od 600 W snage. Cijeli krug uređaja napaja se naponom baterije.
Takvi krugovi imaju sve vrste zaštite, uključujući toplinsku zaštitu. Temperaturni senzori su montirani na površini radijatora izlaznih tranzistora. Oni stvaraju napon ovisno o stupnju zagrijavanja. Uređaj za prag uspoređuje ga s onim postavljenim u fazi projektiranja i daje signal za zaustavljanje uređaja s odgovarajućim alarmom. Svaka vrsta zaštite opremljena je vlastitim signalnim uređajem, često zvučnim.
Dodatno prisilno hlađenje koristi se i uz pomoć zračnog hladnjaka ugrađenog u kućište, koji se automatski uključuje u rad na naredbu odgovarajućeg toplinskog senzora. Osim toga, samo kućište je pouzdan hladnjak, jer je izrađeno od valovitog metala.
Prema valnog oblika izlaznog napona
Monofazni pretvarači napona mogu se podijeliti u dvije grupe:
- s čistim sinusnim valom na izlazu;
- s modificiranim sinusnim valom.
U pretvaračima prve skupine, visokofrekventni pretvarač stvara konstantan napon. Njegova je vrijednost blizu amplitude sinusoidnog signala, koji je potrebno dobiti na izlazu uređaja.U mosnom krugu komponenta koja je po obliku vrlo bliska sinusoidi odvojena je od ovog istosmjernog napona pulsno-širinskom modulacijom regulatora i niskopropusnim filtrom. Izlazni tranzistori se otvaraju nekoliko puta u svakom poluciklusu za vrijeme koje varira prema harmonijskom zakonu.
Čisti sinusni val neophodan je za uređaje koji na ulazu imaju transformator ili motor. Glavni dio suvremenih uređaja omogućuje napajanje naponom, čiji oblik približno podsjeća na sinusoidu. Posebno niske zahtjeve nameću proizvodi s prekidačkim izvorima napajanja.
Transformatorski uređaji
Pretvarači napona mogu sadržavati transformatore. U inverterskim krugovima sudjeluju u radu glavnih blokirajućih oscilatora koji generiraju impulse koji su bliski pravokutnom obliku. Kao dio takvog generatora koristi se impulsni transformator. Njegovi su namoti povezani na način da stvaraju pozitivnu povratnu spregu, što rezultira stvaranjem neprigušenih oscilacija.
Magnetski krug (jezgra) izrađen je od legure s velikim kapacitetom magnetskog polja. Zbog toga transformator radi u nezasićenom načinu rada. Ova svojstva imaju razne vrste ferita, permaloja.
Multivibratori su zamijenili generatore za blokiranje transformatora. Koriste modernu bazu elemenata i imaju veću stabilnost frekvencije u odnosu na svoje prethodnike. Osim toga, u multivibratorskim krugovima promjena radne frekvencije generatora postiže se na jednostavan način.
U suvremenim modelima pretvarača transformatori rade u izlaznim stupnjevima.Kroz izlaz od sredine primarnog namota do kolektora ili odvoda tranzistora koji se koriste u njima, napaja se napon napajanja iz baterije. Sekundarni namoti izračunavaju se korištenjem omjera transformacije za izmjenični napon od 220 V. Ova vrijednost se koristi za napajanje većine domaćih potrošača.
Slični članci:
