2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Схема простого самодельного инвертора напряжения, из аккумулятора на 12В в 220В

Из доступных и довольно дешевых оказались транзисторы IRF3710. Рассеиваемая мощность такого транзистора — 200ватт при максимальном токе стока 57 Ампер.

Изначально хотел использовать трансформатор марки ОСМ, на 630 Ватт. Для него и было поставлено по два транзистора в каждое плечо.

Рис. 2. Радиаторы транзисторов для самодельного инвертора напряжения.

Рис. 3. Два массивных радиатора для полевых транзисторов установлены в корпус инвертора.

С двумя парами вышеуказанных транзисторов и с трансформатором на 630 Ватт получился очень даже мощный инвертор. Он без проблем раскручивал электродрель и болгарку на 650 Ватт.

Рис. 4. Монтаж деталей на плате.

В конечном итоге, не найдя подходящего корпуса для такого габаритного трансформатора, пришлось использовать трансформатор ТСШ-170 с уже готовой первичной обмоткой.

Вторичные обмотки для этого силового трансформатора были намотана таким образом, чтобы при включении первичной обмотки в сеть 220 Вольт на каждой из них было пониженное переменное напряжение 12 Вольт. Для намотки использовался медный эмалированный провод диаметром 1,8 мм.

Рис. 5. Силовой трансформатор для самодельного инвертора напряжения и монтаж внутри корпуса.

Радиаторы оставил какие были изначально, должно хватить. При максимальной длительной нагрузке, с током в 18 Ампер радиаторы нагреваются не более чем до 50 градусов Цельсия по ощущению.

С нагрузкой в 150 Ватт ток потребления — около 5 Ампер. Несмотря на то, что трансформатор установлен мощностью 170 Ватт, это не мешает светиться лампе на 300 Ватт на полную яркость. На видео можно посмотреть как это все работает.

Рис. 6. Патрон для лампы на 220В и две розетки для подключения электроприборов на корпусе инвертора напряжения.

Транзисторы на схеме не подписываю, поскольку работают и любые другие такой же структуры.

Включать инвертор сразу с нагрузкой не желательно! Хоть транзисторная пара довольно мощная, однако есть риск их пробоя при включении инвертора с уже подключенной нагрузкой на выходе.

Рис. 7. Магнитофон работает от аккумуляторной батареи через самодельный инвертор напряжения.

Рис. 8. Питание лампы на 220В мощностью 300Вт от самодельного инвертора напряжения.

Все было собрано буквально за один день, на коленке.

Простые маломощные схемы преобразователей на отечественной элементной базе

Надежная, но маломощная схема

Преимущества:

  • схема проверена, не подведёт;
  • если не нужна мощность, а зарядить телефон, и фонарики — то, что нужно;
  • не каждый блок бесперебойного питания будет работать в таком режиме.

Недостатки:

  • малая мощность (50 Вт);
  • моральная старость.

Как работает схема преобразователя

В схеме три функциональные узла: задающий мультивибратор (вырабатывает импульсы 50 Гц, инвертор на выходе), двухтактный транзисторный ключевой усилитель мощности, повышающий трансформатор.

В основе мультивибратора — микросхема D1 (D1.1 + D1.2). Номиналы R1, С1 задают частоту мультивибратора. Инвертор — выход D1.4 микросхемы. Транзисторы VT3, VT4 усиливают мощность импульсов, которые принимает низковольтная обмотка транса Т1. Импульсным током низковольтной обмотки в высоковольтной обмотке наводится напряжение 220 В, его форма близка к синусоидальной. Повышающая обмотка и конденсатор С4 образуют контур, настроенный на частоту 50 Гц, это улучшает форму напряжения на выходе.

Читать еще:  Самодельная вертушка, просто и эффективно

Микросхему К561ЛН2 можно заменить другими инверторами — микросхемами К561ЛА7, К561ЛЕ5. Серия К176 в этой схеме не рекомендуется.

Транзистор КТ973 может иметь любой буквенный индекс.

Транзистор КТ805, возможная замена – КТ819, буквенные индексы любые.

Повышающим трансформатором могут быть любые сетевые трансформаторы с мощностью 50-100 Вт, с первичной обмоткой 220 В, а две вторичные — 10-15 В в каждой (можно одну, имеющую в середине отвод на 20-30 В). При этом нужно помнить об обратном включении трансформатора!.

Транзисторам VT4 и VT3 нужны радиаторы для надежного теплоотвода

Источник: РадиоКонструктор №5/1999, стр. 27

Простая схема мощностью 110-130 Вт (75 Герц)

Преимущества:

  • простая сборка;
  • надежен, не боится перегрузок и КЗ;
  • копеечная стоимость.

Недостатки: тяжелый и громоздкий.

В основе этой конструкции — схема простейшего преобразователя напряжения DC/AC, при соблюдении всех параметров налаживание не требуется, можно обойтись только паяльником. После подачи питания схема запускается сразу, не требует настройки (естественно, нужно замерить выходное напряжение). Используется общий коллектор, все транзисторы можно установить на один радиатор, изолирующие прокладки не нужны. Монтаж навесной.
Вариант 1:

  • резисторы — 5-10 Ом, 0.5 Вт;
  • резисторы силовой части — 5-10 Ом, 2 Вт;
  • конденсатор на выходе инвертора — 0.3-0.8 мкФ 400 В (не электролитический и не полярный);
  • транзисторы Т1 и Т2 — почти любые РпР структуры (КТ835, КТ837, КТ818, П213, П214, П215, П216, П217) или другие, близкие к ним по параметрам;
  • транзисторы Т3-Т6. Т10 — также РпР структуры (П210, П213-П217, КТ835Б, КТ837, КТ818, КТ818ГМ.

От выбора типа транзисторов силовой части инвертора будет зависеть выходная мощность инвертора. Лучший вариант — полевые транзисторы, но нужно заменить резисторы на более высокое сопротивление, подходящее под тип отобранного транзистора.

Задающий генератор собран на транзисторах Т1-Т2, 2-х резисторах и трансформаторе Тр1.

  • обмотки 1 и 4 – по 10 витков;
  • обмотки 2 и 3 – по 30 витков;
  • обмотки 5 и 6 – по 10 витков.

Все обмотки можно мотать проводом любой марки диаметром 0.4-0.5мм. Для лучшей синхронизации каналов желательно обмотки 1 и 4, 2 и 3, 5 и 6 мотать бифилярно, т.е. по 2 провода вместе.

Трансформатор ТР1 – ш-образный на железе с площадью сечения сердечника не менее 4см (если сечение окажется недостаточным,то задающий генератор запустится на высоких частотах,от 800Гц до 10-12Кгц,о чём подскажет высокочастотный писк трансформатора). Можно взять из чб лампового телевизора трансформатор ТВ-3Ш,он небольшого размера.

В зависимости от применяемых транзисторов и типа трансформатора частота и напряжение на обмотках 5 и 6 может измениться. Нормальным для работы силовой части инвертора будет напряжение 7-10 В.

При сборке задающего генератора номиналы элементов обоих каналов должны быть строго идентичны для обеспечения синхронной работы всего инвертора. Особое внимание нужно уделить правильной фазировке обмоток 1, 2, 3 и 4. Начала всех обмоток обозначены точками.

  • обмотка 3 намотана проводом диаметром 0,5-0.8мм,содержит 600 витков;
  • обмотки 1-2 – проводом диаметром 2мм, по 24 витка;

Можно использовать готовый сетевой трансформатор, имеющий 2 выхода по 12 вольт, просто подключив его «наоборот». Но в этом случае, возможно, придётся корректировать число витков вторичной обмотки 3. Выходная мощность будет зависеть от типа транзисторов, их количества и габаритной мощности трансформатора. Ну и номиналы элементов обоих каналов должны быть идентичны.

Осциллограмма импульсов инвертора на выходе:

Простой маломощный на двух транзисторах

Отечественная комплектация использована в следующей очень простой и надежной схеме преобразователя напряжения 12 В в 220 В (разрабатывалась для энергосберегающей лампы). Схема не требует наладки, в ней 2 транзистора, конденсатор, два резистора и трансформатор.

Читать еще:  Самодельная кухонная вытяжка

Транзисторы подобраны для минимального тока потребления (КТ814 и КТ940), под них определены сопротивления и емкость, номиналы которых указаны на схеме.

Эта конструкция оптимальна для питания энергосберегающей лампы 8,9,11 Вт, потребление тока колеблется от 0.5 до 0.54 А.

Трансформатор сделан из ферритовых чашек диаметром 35 мм, высотой 20мм. Вначале наматывается первичная обмотка — 14 витков, провод диаметром 0,5 мм, после намотки она оборачивается изолентой в один слой. Вторичная обмотка — провод диаметром 0.2 мм, 220 витков, поверху также обмотка изолентой в один слой. Затем каркас с намоткой помещается в ферритовые чашки и садится на болтик.

Ниже показаны фотографии.

Намотанные катушки индуктивности.

Преобразователь питает энергосберегающую лампу.

Для просмотра схем более мощных преобразователей щелкните на цифре 2.

Система обратной связи

При отсутствии нагрузки у ШИМ-модулятора скважность импульсов на минимальном уровне, значение напряжения 220 В. Как только к устройству будет подключена нагрузка, то резко увеличится ток и напряжение упадет, оно окажется меньше 220 В. Если вы решили сделать преобразователь напряжения с 12 на 220 вольт своими руками, то обязательно учитывайте наличие обратной связи. Она позволяет сравнивать напряжение на выходе с эталонным значением.

Если есть разница в напряжениях, то на генератор подается сигнал, который позволяет увеличить скважность импульсов. С помощью этой системы получается добиться максимальной мощности на выходе и более стабильного напряжения. Как только нагрузка будет отключена, напряжение снова подпрыгивает выше 220 В – система обратной связи это фиксирует и уменьшает значение скважности импульсов. И так до того момента, пока не выровняется напряжение.

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.

Обнаружение неисправностей инвертора

Описанные выше схемы часто имеют два специфических дефекта:

  1. Отсутствие напряжения на выходе трансформатора.
  2. Малое напряжение на выходе трансформатора.

Рассмотрим способы диагностики данных неисправностей:

  • Отказ в работе всех плечей преобразователя или отказ ШИМ-генератора. Проверить поломку можно при помощи диода. Рабочий ШИМ будет показывать пульсацию на диоде при подключении его к затворам транзисторов. Также стоит проверить целостность обмотки трансформатора «на обрыв» при наличии управляющего сигнала.
  • Сильная просадка в напряжении — главный признак того, что одно силовое плечо престало работать. Найти поломку не сложно. На отказавшем транзисторе будет холодный радиатор. Для починки потребуется заменить ключ инвертора.
Читать еще:  Самый простой способ как поймать крота

Заключение

Сделать преобразователь в домашних условиях не сложно. Главное — соблюдать последовательность соединений и грамотно подбирать компоненты. Лучше всего собирать преобразователь со встроенными механизмами защиты, которые обезопасят устройство при падении напряжения в аккумуляторе.

Налаживание

Остановлюсь на подборе конденсаторов C1 и C2. Как видно из фото, я использовал по два конденсатора емкостью 0,068мкф и 0,022мкф, соединив их параллельно.

Почему нужно подобрать эти два конденсатора? — может так получится,что поставив, скажем, два конденсатора по 0,1мкФ, окажется что такой инвертор будет не способен работать на нагрузку с двигателями, последние просто не захотят работать или же будут вращаться еле еле.

Но при этом обычные лампы накаливания и «сберегайки» светятся без проблем.

С помощью частотомера подобрал эти две емкости так, чтоб на выводах 12 и 13 микросхемы были импульсы с частотой в 50гц или около того.

Общая емкость каждого конденсатора составила 0,09мкФ, причем изначально поставив по 0,1мкФ частота импульсов оказалась — 41Гц. Этой рабочей частоты на выходе, как оказалось, хватает для обычной лампы, но совсем не достаточно для той же электродрели.

Зарубежный аналог микросхемы К561ТМ2 — CD4013A.

Если в монтаже и выборе деталей нет ошибок — все запускается сразу. При средней нагрузке и токе до 6 Ампер, радиаторы практически холодные.

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.

Преобразователи и их типы

Преобразователем называют устройство, которое способно повышать или понижать напряжение электрической цепи. Так можно изменить вольтаж цепи с 220В на 380В, и наоборот. Рассмотрим принцип построения преобразователя с 12В на 220В.

Данные устройства можно разбить на несколько классов/типов, в зависимости от их функционального предназначения:

  • Выпрямители. Работают по принципу преобразования переменного в постоянный ток.
  • Инверторы. Работают в обратном порядке, преобразовывая постоянный ток в переменный.
  • Преобразователи частоты. Изменяют частотные характеристики тока в цепи.
  • Преобразователи напряжения. Изменяют напряжения в большую или меньшую сторону. Среди них различают:
    • Импульсные блоки питания.
    • Источники бесперебойного питания (ИБП).
    • Трансформаторы напряжения.

Также все устройства делятся на две группы — по принципу управления:

  1. Управляемые.
  2. Неуправляемые.

Гармоники паразитного типа

При изготовлении своими руками преобразователей напряжения 12/220 В главное – максимально подавить все паразитные гармоники. В любой конструкции, даже самой дорогой, вырабатывается не только напряжение с частотой 50 Гц, но и гармоники. Они появляются при работе ШИМ-модулятора, частоты у них кратны.

Чтобы немного снизить действие паразитных гармоник, корпус закрывается экраном из жести и подключается он к минусовой клемме. Можно еще добиться уменьшения уровня гармоник при помощи увеличения частоты непосредственно ШИМ-модулятора и установкой фильтрующих дросселей на выходе.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector