Ένας μετατροπέας τάσης από 12 σε 220 V χρησιμοποιείται όπου υπάρχει ανάγκη σύνδεσης ηλεκτρικών συσκευών που καταναλώνουν τυπικό ρεύμα δικτύου σε μια πηγή εναλλασσόμενης τάσης. Σε πολλές περιπτώσεις, αυτό το δίκτυο δεν είναι διαθέσιμο. Η χρήση μιας αυτόνομης γεννήτριας βενζίνης απαιτεί συμμόρφωση με τους κανόνες για τη συντήρησή της: συνεχής παρακολούθηση του επιπέδου του λειτουργικού καυσίμου, εξαερισμός. Η χρήση μετατροπέων με μπαταρίες αυτοκινήτου σας επιτρέπει να λύσετε το πρόβλημα με τον καλύτερο τρόπο.
Περιεχόμενο
Σκοπός και αρχή λειτουργίας
Τι είναι ο μετατροπέας τάσης. Αυτό είναι το όνομα μιας ηλεκτρονικής συσκευής που αλλάζει το μέγεθος του σήματος εισόδου. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως συσκευή step up ή step down. Η τάση εισόδου μετά τη μετατροπή μπορεί να αλλάξει τόσο το μέγεθος όσο και τη συχνότητά της.Τέτοιες συσκευές που αλλάζουν την τάση DC (τη μετατρέπουν) σε σήμα εξόδου AC ονομάζονται μετατροπείς.
Οι μετατροπείς τάσης χρησιμοποιούνται τόσο ως αυτόνομη συσκευή που τροφοδοτεί τους καταναλωτές με ενέργεια εναλλασσόμενου ρεύματος και μπορούν να αποτελούν μέρος άλλων προϊόντων: συστήματα και αδιάλειπτα τροφοδοτικά, συσκευές για την αύξηση της άμεσης τάσης στην απαιτούμενη τιμή.
Οι μετατροπείς είναι γεννήτριες τάσης αρμονικών ταλαντώσεων. Μια πηγή DC που χρησιμοποιεί ένα ειδικό κύκλωμα ελέγχου δημιουργεί έναν τρόπο περιοδικής μεταγωγής πολικότητας. Ως αποτέλεσμα, παράγεται ένα σήμα τάσης AC στις επαφές εξόδου της συσκευής στην οποία είναι συνδεδεμένο το φορτίο. Η τιμή (πλάτος) και η συχνότητά του καθορίζονται από τα στοιχεία του κυκλώματος του μετατροπέα.
Η συσκευή ελέγχου (ελεγκτής) ρυθμίζει τη συχνότητα μεταγωγής της πηγής και το σχήμα του σήματος εξόδου και το πλάτος της καθορίζεται από τα στοιχεία του σταδίου εξόδου του κυκλώματος. Ονομάζονται για τη μέγιστη ισχύ που θα αντλήσει το φορτίο στο κύκλωμα AC.
Ο ελεγκτής χρησιμοποιείται επίσης για τον έλεγχο του μεγέθους του σήματος εξόδου, το οποίο επιτυγχάνεται με τον έλεγχο της διάρκειας των παλμών (αυξάνοντας ή μειώνοντας το πλάτος τους). Οι πληροφορίες σχετικά με τις αλλαγές στην τιμή του σήματος εξόδου στο φορτίο εισέρχονται στον ελεγκτή μέσω του κυκλώματος ανάδρασης, βάσει του οποίου δημιουργείται ένα σήμα ελέγχου σε αυτό για την αποθήκευση των απαραίτητων παραμέτρων. Αυτή η τεχνική ονομάζεται σήματα PWM (διαμόρφωση πλάτους παλμού).
Στα κυκλώματα των κλειδιών εξόδου ισχύος ενός μετατροπέα τάσης 12 V, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ισχυρά σύνθετα διπολικά τρανζίστορ, θυρίστορ ημιαγωγών και τρανζίστορ φαινομένου πεδίου. Τα κυκλώματα ελεγκτών υλοποιούνται σε μικροκυκλώματα, τα οποία είναι έτοιμες προς χρήση συσκευές με τις απαραίτητες λειτουργίες (μικροελεγκτές), ειδικά σχεδιασμένες για τέτοιους μετατροπείς.
Το κύκλωμα ελέγχου παρέχει τη σειρά λειτουργίας των πλήκτρων για να παρέχει στην έξοδο του μετατροπέα το σήμα που είναι απαραίτητο για την κανονική λειτουργία των καταναλωτικών συσκευών. Επιπλέον, το κύκλωμα ελέγχου πρέπει να διασφαλίζει τη συμμετρία των ημικυμάτων της τάσης εξόδου. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για κυκλώματα που χρησιμοποιούν παλμικούς μετασχηματιστές ανόδου στην έξοδο. Για αυτούς, η εμφάνιση ενός στοιχείου σταθερής τάσης, το οποίο μπορεί να εμφανιστεί όταν σπάσει η συμμετρία, είναι απαράδεκτη.
Υπάρχουν πολλές επιλογές για την κατασκευή κυκλωμάτων μετατροπέα τάσης (VIN), αλλά διακρίνονται 3 κύριες από αυτές:
- ΣΕ γέφυρα χωρίς μετασχηματιστή.
- μετασχηματιστής IN με ουδέτερο καλώδιο.
- κύκλωμα γέφυρας με μετασχηματιστή.
Καθένα από αυτά βρίσκει εφαρμογή στον τομέα του, ανάλογα με την πηγή ενέργειας που χρησιμοποιείται σε αυτό και την απαιτούμενη ισχύ εξόδου για τους καταναλωτές τροφοδοσίας. Κάθε ένα από αυτά πρέπει να διαθέτει στοιχεία προστασίας και σηματοδότησης.
Η προστασία υπότασης και υπέρτασης της πηγής DC καθορίζει το εύρος λειτουργίας των μετατροπέων «στην είσοδο». Η προστασία έναντι της υψηλής και χαμηλής τάσης AC εξόδου είναι απαραίτητη για την κανονική λειτουργία του καταναλωτικού εξοπλισμού. Το εύρος λειτουργίας ρυθμίζεται σύμφωνα με τις απαιτήσεις του φορτίου που χρησιμοποιείται.Αυτοί οι τύποι προστασίας είναι αναστρέψιμοι, δηλαδή, όταν οι παράμετροι του εξοπλισμού αποκατασταθούν στο κανονικό, η εργασία μπορεί να αποκατασταθεί.
Εάν η προστασία απενεργοποιηθεί λόγω βραχυκυκλώματος στο φορτίο ή υπερβολικής αύξησης του ρεύματος εξόδου, είναι απαραίτητη μια διεξοδική ανάλυση των αιτιών αυτού του συμβάντος πριν συνεχιστεί η λειτουργία του εξοπλισμού.
Ο μετατροπέας 12V είναι ο καταλληλότερος για τη δημιουργία τοπικού ηλεκτρικού δικτύου. Η παρουσία μεγάλου αριθμού αυτοκινήτων και μπαταριών 12V DC επιτρέπει τη χρήση τους για την κάλυψη των αναγκών των χρηστών. Τέτοια δίκτυα μπορούν να δημιουργηθούν σε διάφορα μέρη, ξεκινώντας από το δικό σας αυτοκίνητο. Είναι κινητά και δεν εξαρτώνται από το χώρο στάθμευσης.
Ποικιλίες μετατροπέων από 12 έως 220 βολτ
Οι απλοί μετατροπείς από 12 έως 220 έχουν σχεδιαστεί για καταναλωτές χαμηλής ισχύος. Οι απαιτήσεις για την ποιότητα της τάσης τροφοδοσίας εξόδου και το σχήμα του σήματος είναι χαμηλές. Τα κλασικά κυκλώματά τους δεν χρησιμοποιούν μικροελεγκτές PWM. Ο πολυδονητής, συναρμολογημένος στα λογικά στοιχεία ΚΑΙ ΟΧΙ, παράγει ηλεκτρικούς παλμούς με ρυθμό επανάληψης 100 Hz. Ένα D-flip-flop χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ενός αντιφασικού σήματος. Διαιρεί τη συχνότητα του κύριου ταλαντωτή με το 2. Ένα αντιφασικό σήμα με τη μορφή ορθογώνιων παλμών παράγεται στις εξόδους άμεσης και αντίστροφης σκανδάλης.
Αυτό το σήμα, μέσω των στοιχείων buffer στα λογικά στοιχεία, ΔΕΝ ελέγχει το κύκλωμα εξόδου του μετατροπέα, που είναι χτισμένο σε βασικά τρανζίστορ. Η ισχύς τους καθορίζει την ισχύ εξόδου των μετατροπέων.
Τα τρανζίστορ μπορεί να είναι σύνθετα διπολικά και πεδίου. Τα κυκλώματα νεροχύτη ή συλλέκτη περιλαμβάνουν το ήμισυ της κύριας περιέλιξης του μετασχηματιστή. Η δευτερεύουσα περιέλιξή του έχει σχεδιαστεί για τάση εξόδου 220 V.Εφόσον το flip-flop διαίρεσε τη συχνότητα του πολυδονητή των 100 Hz με το 2, η συχνότητα εξόδου θα είναι 50 Hz. Μια τέτοια τιμή είναι απαραίτητη για την τροφοδοσία της συντριπτικής πλειοψηφίας του οικιακού ηλεκτρικού και ραδιοεξοπλισμού.
Όλα τα στοιχεία του κυκλώματος τροφοδοτούνται από την μπαταρία του οχήματος, χρησιμοποιώντας πρόσθετα στοιχεία για σταθεροποίηση και προστασία από παρεμβολές υψηλής συχνότητας. Η ίδια η μπαταρία προστατεύεται επίσης από αυτά.
Στα κυκλώματα των απλών μετατροπέων δεν παρέχονται στοιχεία προστασίας και αυτόματου ελέγχου. Η συχνότητα του σήματος εξόδου καθορίζεται από την επιλογή της χωρητικότητας του πυκνωτή και της αντίστασης της αντίστασης που περιλαμβάνεται στο κύκλωμα του κύριου ταλαντωτή. Ως η απλούστερη προστασία έναντι βραχυκυκλώματος στο φορτίο, χρησιμοποιείται μια ασφάλεια στο κύκλωμα της μπαταρίας του αυτοκινήτου που τροφοδοτεί το κύκλωμα. Επομένως, είναι πάντα απαραίτητο να έχετε ένα εφεδρικό σετ ασφαλειών.
Πιο ισχυροί σύγχρονοι μετατροπείς DC-σε-AC κατασκευάζονται σύμφωνα με άλλα σχήματα. Ο ελεγκτής PWM ρυθμίζει τον τρόπο λειτουργίας. Καθορίζει επίσης το πλάτος και τη συχνότητα του σήματος εξόδου.
Το κύκλωμα μετατροπέα 2000 W (12 V+220 V+2000 W) χρησιμοποιεί παράλληλη σύνδεση ενεργών στοιχείων ισχύος στα στάδια εξόδου του για να αποκτήσει την απαιτούμενη ισχύ εξόδου. Με αυτό το κύκλωμα αθροίζονται τα ρεύματα των τρανζίστορ.
Αλλά ένας πιο αξιόπιστος τρόπος για να αυξήσετε την παράμετρο ισχύος είναι ο συνδυασμός πολλών μετατροπέων DC / DC ως το σήμα εισόδου ενός κοινού μετατροπέα DC / AC (συνεχές ρεύμα / εναλλασσόμενο ρεύμα), η έξοδος του οποίου χρησιμοποιείται για τη σύνδεση ενός ισχυρού φορτίου.Κάθε ένας από τους μετατροπείς DC/DC αποτελείται από έναν μετατροπέα με έξοδο μετασχηματιστή και έναν ανορθωτή για αυτήν την τάση. Στους ακροδέκτες εξόδου υπάρχει σταθερή τάση περίπου 300 V. Όλοι συνδέονται παράλληλα στην έξοδο.
Είναι δύσκολο να πάρετε περισσότερα από 600 W ισχύος από έναν μετατροπέα. Ολόκληρο το κύκλωμα της συσκευής τροφοδοτείται από την τάση της μπαταρίας.
Τέτοια κυκλώματα παρέχονται με όλους τους τύπους προστασίας, συμπεριλαμβανομένης της θερμικής προστασίας. Οι αισθητήρες θερμοκρασίας είναι τοποθετημένοι στην επιφάνεια των θερμαντικών σωμάτων των τρανζίστορ εξόδου. Παράγουν τάση ανάλογα με το βαθμό θέρμανσης. Η συσκευή κατωφλίου τη συγκρίνει με αυτήν που ρυθμίστηκε στο στάδιο του σχεδιασμού και εκδίδει ένα σήμα για να σταματήσει η συσκευή με τον αντίστοιχο συναγερμό. Κάθε τύπος προστασίας είναι εξοπλισμένος με τη δική του συσκευή σηματοδότησης, συχνά ηχητική.
Επιπρόσθετη εξαναγκασμένη ψύξη χρησιμοποιείται επίσης με τη βοήθεια ενός ψυγείου αέρα που είναι τοποθετημένος στη θήκη, ο οποίος τίθεται αυτόματα σε λειτουργία με εντολή του αντίστοιχου θερμικού αισθητήρα. Επιπλέον, η ίδια η θήκη είναι μια αξιόπιστη ψύκτρα, καθώς είναι κατασκευασμένη από κυματοειδές μέταλλο.
Σύμφωνα με την κυματομορφή της τάσης εξόδου
Οι μονοφασικοί μετατροπείς τάσης μπορούν να χωριστούν σε δύο ομάδες:
- με καθαρό ημιτονοειδές κύμα στην έξοδο.
- με τροποποιημένο ημιτονοειδές κύμα.
Στους μετατροπείς της πρώτης ομάδας, ο μετατροπέας υψηλής συχνότητας δημιουργεί σταθερή τάση. Η τιμή του είναι κοντά στο πλάτος του ημιτονοειδούς σήματος, το οποίο απαιτείται να ληφθεί στην έξοδο της συσκευής.Σε ένα κύκλωμα γέφυρας, ένα εξάρτημα που έχει σχήμα πολύ κοντά σε ημιτονοειδή διαχωρίζεται από αυτήν την τάση συνεχούς ρεύματος με διαμόρφωση πλάτους παλμού του ελεγκτή και ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης. Τα τρανζίστορ εξόδου ανοίγουν πολλές φορές σε κάθε μισό κύκλο για χρόνο που ποικίλλει σύμφωνα με τον αρμονικό νόμο.
Ένα καθαρό ημιτονοειδές κύμα είναι απαραίτητο για συσκευές που έχουν μετασχηματιστή ή κινητήρα στην είσοδο. Το κύριο μέρος των σύγχρονων συσκευών επιτρέπει την παροχή τάσης, το σχήμα της οποίας μοιάζει περίπου με ένα ημιτονοειδές. Ιδιαίτερα χαμηλές απαιτήσεις επιβάλλονται από προϊόντα με τροφοδοτικά μεταγωγής.
Συσκευές μετασχηματιστή
Οι μετατροπείς τάσης μπορεί να περιέχουν μετασχηματιστές. Στα κυκλώματα μετατροπέων, συμμετέχουν στη λειτουργία των κύριων ταλαντωτών μπλοκαρίσματος που παράγουν παλμούς που έχουν σχεδόν ορθογώνιο σχήμα. Ως μέρος μιας τέτοιας γεννήτριας, χρησιμοποιείται ένας μετασχηματιστής παλμών. Οι περιελίξεις του συνδέονται με τέτοιο τρόπο ώστε να δημιουργούν θετική ανάδραση, με αποτέλεσμα τη δημιουργία μη απόσβεσης ταλαντώσεων.
Το μαγνητικό κύκλωμα (πυρήνας) είναι κατασκευασμένο από κράμα με μεγάλη χωρητικότητα μαγνητικού πεδίου. Λόγω αυτού, ο μετασχηματιστής λειτουργεί σε ακόρεστη λειτουργία. Διάφοροι τύποι φερρίτων, μόνιμο κράμα έχουν αυτές τις ιδιότητες.
Οι πολυδονητές έχουν αντικαταστήσει τις γεννήτριες μπλοκαρίσματος μετασχηματιστών. Χρησιμοποιούν μια σύγχρονη βάση στοιχείων και έχουν υψηλότερη σταθερότητα συχνότητας σε σύγκριση με τους προκατόχους τους. Επιπλέον, στα κυκλώματα πολλαπλών δονητών, η αλλαγή της συχνότητας λειτουργίας της γεννήτριας επιτυγχάνεται με απλό τρόπο.
Στα σύγχρονα μοντέλα μετατροπέων, οι μετασχηματιστές λειτουργούν στα στάδια εξόδου.Μέσω της εξόδου από το μέσο του πρωτεύοντος τυλίγματος στους συλλέκτες ή τις αποχετεύσεις των τρανζίστορ που χρησιμοποιούνται σε αυτά, τροφοδοτείται η τάση τροφοδοσίας από την μπαταρία. Οι δευτερεύουσες περιελίξεις υπολογίζονται χρησιμοποιώντας την αναλογία μετασχηματισμού για μια εναλλασσόμενη τάση 220 V. Αυτή η τιμή χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία των περισσότερων οικιακών καταναλωτών.
Παρόμοια άρθρα:
