29.10.2020

Андрей Смирнов

Время чтения: ~17 мин.

Инверторный преобразователь напряжения с 12 на 220 вольт

Цена: $75.79 + $7.71 доставка в РФ

Здравствуйте. Сегодня я расскажу про достаточно мощный преобразователь (инвертор) с 12 вольт постоянного тока в 220 вольт переменного. Заявленная мощность этого преобразователя составляет аж 3000 Вт. Так это или нет попробую показать в обзоре. Также в обзоре будет разборка, подробное рассмотрение всех внутренностей, тестирование. Покупался сабж за $55.38 + $19.57 доставка, всего $74.95. Сейчас получается слегка дороже. Заинтересовавшихся прошу…

Мотивация:

Для чего мне понадобился этот инвертор? Дело в том, что машина у меня стоит во дворе многоквартирного дома без гаража и банально пропылесосить я её не могу. Пробовал использовать автомобильный 12 вольтовый пылесос, но по большому счёту это игрушка. Вот и решил посмотреть в сторону подобных преобразователей. Пылесос у меня 1500 ваттный, поэтому решил взять инвертор с 2 запасом по мощности.

Упаковка и комплектация:

Посылка пришла почтой EMS, однако это не спасло её от «профессиональных» действий работников Почты России. Такое ощущение, что посылку не просто кидали, а по ней ходили ногами. Но металлической корпус инвертора почти не пострадал.

Комплектация самая аскетичная: инвертор, 2 коротеньких кабеля, инструкция на английском и китайском языках.

Инвертор:

Габаритные размеры инвертора составляют: 28х15х7 см; Вес около 2 кг. Инвертор выполнен в алюминиевом корпусе, на одном торце которого находятся силовые клеммы для подключения 12 вольт, а также 2 вентилятора. На втором торце розетка для подключения нагрузки, выключатель питания, 2 светодиода (зелёный и красный), гнездо USB. Зеленый светодиод светится при нормальном режиме работы инвертора, красный при срабатывании одной из защит. Также, вместе со свечением красного светодиода, инвертор издаёт достаточно громкий и противный писк. Защита срабатывает в следующих случаях: — выход питающего напряжения из диапазона 10-15В; — перегрев инвертора; — перегрузка инвертора.

Разборка:

Чтобы разобрать корпус инвертора, необходимо открутить 8 винтов с торцов (по 4 с каждого) и снять верхнюю часть корпуса.Поблочно внутреннюю начинку устройства можно представить следующим образом:Теперь опишу словами. На входе инвертора стоит 4 преобразователя с 12 вольт постоянного тока в 300 вольт постоянного тока. Все эти 4 преобразователя подключены параллельно. Каждый преобразователь состоит из 2 полевых транзисторов CMP1405, повышающего трансформатора и двухполупериодного выпрямителя на диодах UF2004. Транзисторы достаточно мощные (максимальный ток стока 140 ампер), а вот с диодами не так всё хорошо. Диоды всего 2 амперные. Но т.к. в диодном мосте они работают попеременно, то по идее максимальный выходной ток каждого из 4 преобразователей составляет 4 ампера. Т.е. 16 ампер с 4 преобразователей. Т.е. общая выходная мощность составляет аж 4800 Вт. Вроде бы тоже с запасом.

Управляет работой полевых транзисторов всех преобразователей генератор на микросхеме TL494 Итак, на выходе 4 описанных выше преобразователей, получается 300 вольт постоянного тока. Чтобы превратить его в переменный ток, используется ещё один преобразователь, с постоянного тока в переменный. Сделан он также на микросхемеTL494, к выходу которого подключен мостовой усилитель из 4 полевых транзисторов R6025ANZ

Максимальный ток стока этих транзисторов составляет 25 ампер, а если учесть, что транзисторы работают тоже попеременно, то и здесь мы имеем очень большой запас по мощности. Ну что же, основные части «начинки» разобраны, но ничего не сказано про USB разъём. Этот разъём может быть использован для зарядки различных USB устройств, однако 5 вольт для него вырабатывается обычным линейным стабилизатором 7805, на котором нет даже радиатора, поэтому подключать к этому гнезду что-либо мало мальски прожорливое, я бы не рекомендовал.

Тестирование:

Для начала продемонстрирую форму сигнала на выходе инвертораЭто так называемая «модифицированная синусоида». Большинство подобных преобразователей и различных источников бесперебойного питания на выходе выдают переменный ток именно с такой формой сигнала. Получить такой переменный ток гораздо проще и дешевле, чем «чистую синусоиду», и в качестве нагрузки можно использовать большинство современных электрических приборов. Исключение составляют различные нагрузки с индуктивной составляющей, например асинхронные электродвигатели, трансформаторы и др. Импульсные блоки питания и коллекторные двигатели прекрасно работают даже от постоянного тока, поэтому хорошо «переваривают» и «модифицированную синусоиду». Пора переходить к самому тестированию. Для этого инвертор был подключен непосредственно к аккумулятору автомобиля, правда через 4-х метровые удлинительные провода, т.к. штатные провода очень короткие и без «крокодилов» на концах. В качестве нагрузки использовался пылесос мощностью 1500 Вт. При проверке работы с заглушенным двигателем, пылесос работал с перебоями, т.к. до входа инвертора доходило менее 10 вольт (остальное падало на проводах), и инвертор отключался по защите. При заведенном двигателе напряжение на входе инвертора держалось в районе 10,8 вольта, на выходе 207 вольт, пылесос работал отлично.

Видеообзор:

В видеообзоре распаковка, разборка, тестирование обозреваемого инвертора.

Итог:

Инвертор вполне работоспособен, и может быть использован по своему прямому назначению. Мне не понравились входные провода, я их удлиню и оснащу «крокодилами». Удачи!

Инвертор, или преобразователь, с 12 на 220 В — аппарат для трансформации постоянного тока в переменный с изменением величины напряжения. Чаще представляет собой генератор сигналов напряжения, по форме близких к синусоиде или разделенному импульсу. Прибор применяется как отдельное устройство, так в комплексе источников и систем бесперебойной подачи потребителям электроэнергии.

Резервное питания для загородного дома (дачи)

Способы применения

Особенно широко преобразователи тока с 12 на 220 В применяются в местах, где отсутствует снабжение электроэнергией. От любого автомобильного аккумулятора можно сделать 220 В для обеспечения подачи электричества в загородный дом.

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:

автомобильными;
стационарными;
мобильными.

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.

Расход энергии автомобильного аккумулятора — очень невыгодный процесс, так как с увеличением нагрузки уменьшается коэффициент полезного действия батареи.

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.

Вам это будет интересно Принцип работы тиристора, назначение и схема подключения

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.

Старые конструкции инверторов представляют собой трансформаторы тока, а современные модели собраны на импульсных контроллерах, обеспечивающих высокий КПД приборов. Иногда это значение достигает 95%, а оставшиеся 5% рассеиваются самим аппаратом, за счет чего происходит его нагрев.

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.

Простой преобразователь постоянного напряжения 12В в переменное 220В

Для этого необходимо применять переходники, состоящие из конденсаторов, которые могут обеспечить достаточный пусковой ток. Иногда просто необходимо ограничить применение некоторого электрического оборудования.

Полезные свойства аппаратов

Часто инверторы из 12 В в 220 В обеспечивают предохранение или ослабление функционирования информационных систем от качества сетей переменного тока. Если внезапно произойдет отключение электроэнергии, то с помощью запасной батареи и выпрямителя восстановится резервное питание и можно прекратить работу компьютера без потери необходимых данных.

В сложных и ответственных конструкциях эти устройства функционируют в более длительном и контролируемом режиме. Работа эта осуществляется как отдельно, так и параллельно с основной электрической сетью. Кроме того, инвертор может работать в качестве промежуточного звена в комплексе преобразователей.

Отличительной чертой в этом случае считается наличие высокой частоты напряжения — до 100 кГц. Для эффективной работы дополнительно используются полупроводниковые ключи, магнитные материалы и специальные контроллеры. Чтобы быть удобным для применения, инвертор должен обладать высоким коэффициентом полезного действия, надежностью и иметь компактные габаритные характеристики.

Выходное напряжение обязательно должно соответствовать техническим характеристикам общей сети, особенно это касается Grid-tie инверторов, которые используются для преобразования энергии солнечных батарей, ветровых генераторов и других экологически чистых источников.

Однофазные преобразователи

Отличаются они характеристиками синусоидального выходного напряжения. Более серьезные модели способны выдавать синусоиду, близкую к стандартному напряжению основной сети. Другая группа инверторов выдает график в упрощенной форме, который больше напоминает трапецеидальную форму.

Вам это будет интересно Для чего ставят УЗО

Строение синусоиды напряжения большую роль играет для многих бытовых приборов. Некоторые из них не работают от напряжения, поступающего по упрощенной синусоиде. Она важна для устройств, обладающих:

электродвигателями;
трансформаторами;
телекоммуникационными приборами.

Кроме того, некоторое медицинское оборудование, аудио и видеоаппаратура просто не будут работать при неправильном выходном напряжении. Обычно инверторы работают в трех режимах. При длительном функционировании используется номинальная мощность агрегата.

В краткосрочном режиме перегрузки возможен расход энергии, в 1,5 раза превышающий номинальную мощность. При пусковом режиме происходит моментальная отдача повышенной мощности, которая используется для запуска электрических двигателей и других нагрузок с повышенной емкостью.

Дополнительная защита

Современный инвертор должен обладать защитой от короткого замыкания. В нем устанавливается предохранитель от случайного воздействия на предмет посторонних вмешательств, особенно если это касается детей.

Какой лучший частотный преобразователь для одной фазы в три?

Защита от перегрузки должна срабатывать своевременно, чтобы не произошло перегревания проводки и последующего возгорания. Блок защиты осуществляет предохранение преобразователя от короткого замыкания и большого значения входного напряжения. Для этого существуют индикаторы, которые показывают состояние электрической сети.

Дополнительные датчики и установленные вольтметры помогут выявить соответствующую неисправность. Расположенные на радиаторе охлаждения указатели температуры системы позволят осуществить управление вентилятором, когда показания превысят допустимое значение.

Распространенные схемы

Простой импульсный преобразователь

Схема этого устройства очень проста, а большинство деталей могут быть извлечены из ненужного блока питания компьютера. Конечно, у нее есть и ощутимый недостаток – получаемое на выходе трансформатора напряжение 220 вольт далеко по форме от синусоидального и имеет частоту значительно больше, чем принятые 50 Гц. Напрямую подключать к нему электродвигатели или чувствительную электронику нельзя.

Для того, чтобы иметь возможность подключать к этому инвертору содержащую импульсные блоки питания технику (например, блок питания ноутбука), применено интересное решение – на выходе трансформатора установлен выпрямитель со сглаживающими конденсаторами. Правда, работать подключенный адаптер сможет только в одном положении розетки, когда полярность выходного напряжения совпадет с направлением встроенного в адаптер выпрямителя. Простые потребители типа ламп накаливания или паяльника можно подключать непосредственно к выходу трансформатора TR1.

Основа приведенной схемы – это ШИМ-контроллер TL494, наиболее распространенный в таких устройствах. Частоту работы преобразователя задают резистор R1 и конденсатор C2, их номиналы можно брать несколько отличающимися от указанных без заметного изменения в работе схемы.

Для большей эффективности схема преобразователя включает в себя два плеча на силовых полевых транзисторах Q1 и Q2. Эти транзисторы нужно разместить на алюминиевых радиаторах, если предполагается использовать общий радиатор – устанавливайте транзисторы через изоляционные прокладки. Вместо указанных на схеме IRFZ44 можно использовать близкие по параметрам IRFZ46 или IRFZ48.

Выходной дроссель наматывается на ферритовом кольце от дросселя, также извлекаемого из компьютерного блока питания. Первичная обмотка мотается проводом диаметром 0,6 мм и имеет 10 витков с отводом от середины. Поверх нее наматывается вторичная обмотка, содержащая 80 витков. Также можно взять выходной трансформатор из сломанного источника бесперебойного питания.

Читайте так же: Делаем самодельное зарядное устройство для пальчиковых аккумуляторов

Вместо высокочастотных диодов D1 и D2 можно взять диоды типов FR107, FR207.

Так как схема очень проста, после включения при правильном монтаже она начнет работать сразу и не потребует никакой настройки. Отдавать в нагрузку она сможет ток до 2,5 А, но оптимальным режимом работы будет ток не более 1,5 А – а это более 300 Вт мощности.

Готовый инвертор такой мощности стоил бы порядка трех-четырех тысяч рублей.

Схема преобразователя с выходом переменного тока

Эта схема выполнена на отечественных комплектующих и достаточно стара, но это не делает ее менее эффективной. Главное ее достоинство – это получение на выходе полноценного переменного тока с напряжением 220 вольт и частотой 50 Гц.

Здесь генератор колебаний выполнен на микросхеме К561ТМ2, представляющей собой сдвоенный D-триггер. Она является полным аналогом зарубежной микросхемы CD4013 и может быть заменена ей без изменений в схеме.

Преобразователь также имеет два силовых плеча на биполярных транзисторах КТ827А. Их главный недостаток по сравнению с современными полевыми – это большее сопротивление в открытом состоянии, из-за чего нагрев при той же коммутируемой мощности у них сильнее.

Так как преобразователь работает на низкой частоте, трансформатор должен иметь мощный стальной сердечник. Автор схемы предлагает использовать распространенный советский сетевой трансформатор ТС-180.

Как и другие инверторы на основе простых ШИМ-схем, этот преобразователь имеет на выходе достаточно отличающуюся от синусоидальной форму напряжения, но это несколько сглаживается большой индуктивностью обмоток трансформатора и выходным конденсатором С7. Также из-за этого трансформатор во время работы может издавать ощутимый гул – это не является признаком неисправности схемы.

Простой инвертор на транзисторах

Этот преобразователь работает по тому же принципу, что и перечисленные выше схемы, но генератор прямоугольных импульсов (мультивибратор) в нем построен на биполярных транзисторах.

Особенность этой схемы в том, что она сохраняет работоспособность даже на сильно разряженном аккумуляторе: диапазон входных напряжений составляет 3,5…18 вольт. Но, так как в ней отсутствует какая-либо стабилизация выходного напряжения, при разрядке аккумулятора будет одновременно пропорционально падать и напряжение на нагрузке.

Так как эта схема также является низкочастотной, трансформатор потребуется аналогичный используемому в инверторе на основе К561ТМ2.

Усовершенствования схем инверторов

Приведенные в статье устройства крайне просты и по ряду функций не могут сравниться с заводскими аналогами. Для улучшения их характеристик можно прибегнуть к несложным переделкам, которые к тому же позволят лучше понять принципы работы импульсных преобразователей.

Читайте так же: Изготовление зарядного устройства для автомобильного аккумулятора своими руками

Увеличение выходной мощности

Все описанные устройства работают по одному принципу: через ключевой элемент (выходной транзистор плеча) первичная обмотка трансформатора соединяется с входом питания на время, заданное частотой и скважностью задающего генератора. При этом генерируются импульсы магнитного поля, возбуждающие во вторичной обмотке трансформатора синфазные импульсы с напряжением, равным напряжению в первичной обмотке, умноженному на отношение числа витков в обмотках.

Следовательно, ток, протекающий через выходной транзистор, равен току нагрузки, помноженному на обратное соотношение витков (коэффициент трансформации). Именно максимальный ток, который может пропускать через себя транзистор, и определяет максимальную мощность преобразователя.

Существуют два способа увеличения мощности инвертора: либо применить более мощный транзистор, либо применить параллельное включение нескольких менее мощных транзисторов в одном плече. Для самодельного преобразователя второй способ предпочтительнее, так как позволяет не только применить более дешевые детали, но и сохраняет работоспособность преобразователя при отказе одного из транзисторов. В отсутствие встроенной защиты от перегрузок такое решение значительно повысит надежность самодельного прибора. Уменьшится и нагрев транзисторов при их работе на прежней нагрузке.

На примере последней схемы это будет выглядеть так:

Автоматическое отключение при разряде аккумулятора

Отсутствие в схеме преобразователя устройства, автоматически отключающего его при критическом падении напряжения питания, может серьезно подвести Вас, если оставить такой инвертор подключенным к аккумулятору автомобиля. Дополнить самодельный инвертор автоматическим контролем будет крайне полезно.

Простейший автоматический выключатель нагрузки можно сделать из автомобильного реле:

Как известно, каждое реле имеет определенное напряжение, при котором замыкаются его контакты. Подбором сопротивления резистора R1 (оно будет составлять около 10% от сопротивления обмотки реле) настраивается момент, когда реле разорвет контакты и прекратит подачу тока на инвертор.

ПРИМЕР: Возьмем реле с напряжением срабатывания (U_р) 9 вольт и сопротивлением обмотки (R_о) 330 ом. Чтобы оно срабатывало при напряжении выше 11 вольт (U_min) , последовательно с обмоткой нужно включить резистор с сопротивлением R_н, рассчитываемым из условия равенства U_р/R_о=(U_min—U_р)/R_н. В нашем случае потребуется резистор на 73 ома, ближайший стандартный номинал – 68 ом.

Конечно, это устройство крайне примитивно и является скорее разминкой для ума. Для более стабильной работы его нужно дополнить несложной схемой управления, которая поддерживает порог отключения гораздо точнее:

Читайте так же: Рассмотрим портативные пусковые устройства для автомобиля

Регулировка порога срабатывания осуществляется подбором резистора R3.

Предлагаем посмотреть видео по теме

Обнаружение неисправностей инвертора

Перечисленные простые схемы имеют две наиболее распространенных неисправности – либо на выходе трансформатора отсутствует напряжение, либо оно слишком мало.

Первый случай – это либо одновременный отказ обоих плеч преобразователя, что маловероятно, либо отказ ШИМ-генератора. Для проверки воспользуйтесь светодиодным пробником, какой можно приобрести в любом магазине радиодеталей. Если ШИМ работает, на затворах транзисторов Вы увидите наличие сигнала по быстрым пульсациям свечения диода (особенно хорошо это заметно в низкочастотных схемах). При наличии управляющего сигнала проверьте, нет ли обрывов в соединениях трансформатора и целостность его обмотки.
Большое падение напряжения – это явный признак отказа одного из силовых плеч инвертора. Найти отказавший транзистор можно простейшим образом – его радиатор останется холодным. Замена ключа вернет инвертору работоспособность.

Заключение

И, хотя такие устройства и не смогут сравниться по набору дополнительных функций или привлекательности внешнего вида с заводскими, они обойдутся хозяину значительно дешевле. При соблюдении правил эксплуатации самодельный преобразователь будет работать очень долго, ведь в таком простом устройстве практически нечему ломаться.

Напоследок предлагаем посмотреть еще один видеоматериал, про изготовление устройства из БП компьютера

Для экономии времени и сил, можно приобрести готовый недорогой преобразователь. В зависимости от целей использования, цены начинаются от 899 р.

НазваниеПредназначенЦенаИнвертор AIRLINE API-75-00

Максимальная выход. мощность 150 Вт

Напряжение: 12 В/220 В

Предназначен для питания мелких устройств с потребляемой мощностью до 75Вт, например: небольших видеокамер, MP3 -плееров, осветительных приборов и т.д.899 р.Инвертор AVS IN-200W

Максимальная выход. мощность 400 вт.

Напряжение: 12 В/220 В

Для MP3 плееров, ноутбуков, телефонов1419 р.PITATEL KV-M300U.24

Максимальная выход. мощность: 600 Вт

Напряжение:24/220-240 В

Для зарядки и использования любого электронного устройства: мобильного телефона, ноутбука, фотоаппарата, планшета, MP3-плеера и т.п.2259 р.AIRLINE API-400-03

Максимальная выход. мощность: 400 Вт

Напряжение 12/220 В

Для ноутбуков, авто телевизоров, dvd плееров, М3-плееров и т.д.3069 р.AVS 12/220V IN-1500W

Максимальная выход. мощность: 3000 Вт

Напряжение: 220 В

бытовой аудио-видео техники, компьютера, ноутбука, небольшого авто холодильника, авто пылесоса (до 100 Вт), электроинструментов с низким пусковым током (например дрель) до 900 Вт. 4949 р.Поделиться:Рекомендованное вамОбзор стабилизаторов напряжения Ресанта 220ВДелаем сварочный полуавтомат своими рукамиИзготовление воздушного электрического компрессора 220 В своими рукамиРассматриваем сварочные аппараты марки АврораИспользуемые источники: