Měnič napětí od 12 do 220 voltů: účel, princip činnosti, typy

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.

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 úrovně. 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 také slouží 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 pro obvody, které používají na výstupu zvyšovací pulzní transformátory. Pro ně je nepřijatelný vzhled složky konstantního napětí, která se může objevit při porušení symetrie.

Výpočet kapacity baterie a výkonu invertoru

Pro výpočet výkonu UPS a střídače je třeba vypočítat spotřebu energie v samostatném domě. Vytváříme první verzi tabulky:

Do tabulky je nutné zapsat všechny elektrospotřebiče, které se používají alespoň jednou měsíčně, a zejména ty, které odebírají vysoké napětí. Pokud mají lampy různou spotřebu energie, měly by být zaznamenány samostatně. Čísla uvedená v tabulce, udávající kilowatty spotřebované každým zařízením, musí být nalezena buď v pokynech k němu, nebo na speciálním štítku na jeho těle (u domácích spotřebičů je umístěn na zadní nebo boční straně). Nelze se zaměřit na kilowatty uvedené v tabulce výše – jsou uvedeny podmíněně, aby se vysvětlil postup výpočtu.

Dále do tabulky zadáme nové sloupce – počet zařízení a dobu jejich denního provozu.

Provozní dobu pravidelně používaných domácích spotřebičů počítáme takto: žehlička je potřeba při žehlení, které se provádí dvakrát týdně po dobu půl hodiny. Proto po dobu jednoho měsíce bude žehlička pracovat půl hodiny, vynásobená dvěma (jednou týdně) a čtyřmi (týdny v měsíci). Dostaneme číslo čtyři, vydělíme ho 30 (počet dní v měsíci), vyjde nám 0,14 hodiny denně (zaokrouhleno nahoru). A tak dále…

A nyní zadáme pátý sloupec do tabulky a spočítáme, kolik kilowattů spotřebuje každý domácí spotřebič za den a všechny dohromady:

Takže máme stanovenou denní spotřebu v domě – v mém případě je to 9428 wattů.

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 frekvenci 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 spoušť dělila frekvenci 100Hz multivibrátoru 2, bude frekvence výstupního signálu 50 Hz. Taková hodnota je nezbytná pro napájení naprosté většiny domácích elektrických a rádiových zařízení.

Odhad možného špičkového napětí

Vraťte se k tabulce s výpočty – představte si situaci, kdy je k síti připojena mikrovlnná trouba (1500 W), žehlička a pračka (dohromady 2800 W), rychlovarná konvice (1100 W) a vysavač (800 W). ve stejnou dobu. Zatížení sítě v této situaci bude 6,2 kW a k jeho zajištění budete potřebovat střídač s výkonem minimálně 6,5 kW. Takový model ale bude velmi, velmi drahý – proč nelze energeticky náročná zařízení časem rozmístit tak, aby nebyla napájena všechna najednou a nezatěžovala síť? A v této kompromisní variantě budou 3 kW dostatečný jmenovitý výkon pro měnič. Samozřejmě to nemůžete nazvat levným, ale nebude to ani zbytečně drahé – 3 kW model vybavený MPPT regulátorem nabíjení baterie stojí asi 33000 XNUMX rublů.

Na konci

Samozřejmě, že dané pořadí výpočtu je poněkud přehnané směrem nahoru. Pro přesné určení potřeb jsou zapotřebí údaje platné pro konkrétní umístění venkovského statku a podrobné posouzení kapacity autonomního systému zásobování energií.

A i když je v některých případech obtížné ovlivnit náklady na zařízení, je docela možné, že majitel domu sníží potřebu dodávek elektřiny tím, že nahradí některé domácí spotřebiče energeticky méně náročnými, a také sníží jejich počet.

Série materiálů, ve kterých byla studována problematika “Autonomní napájení venkovského domu”, je u konce.

Napájecí zdroj s polovičním můstkem

Obecně lze měniče napětí klasifikovat podle mnoha kritérií a mají různé obvody a provozní principy.
Pokud jde o obvod polovičního můstku, jsou nutně zahrnuty push-pull pulzní měniče napětí (PN).

Pro pochopení uvádíme klasifikaci nejběžnějších převodníků:

• Transformátor (fungující při nízkých frekvencích);
• Triak nebo tyristor (v kombinaci, protože princip fungování hlavních prvků je v mnoha ohledech podobný);
• Invertor (převod stejnosměrného napětí na střídavé);
• Puls. Zde jsou možné derivační možnosti: Throtttled;
• Jednocyklové (ve skutečnosti pracují v režimu sytiče) S dopředným obvodem;
• S reverzním obvodem.

S výstupem středního bodu primárního vinutí (často nazývaného Push-Pull nebo “Pull-Push”);

Dva cykly provozu znamenají buzení vinutí pulzního transformátoru v obou směrech.

Jeden cyklus – pouze v jednom směru.

Všechny možnosti mají své výhody a nevýhody.

Nyní přejděme ke zdrojům push-pull.

Pro přehlednost je nejlepší uvést jejich nejjednodušší schémata.

Rýže. 1. Nejjednodušší schémata napájecích zdrojů push-pull

Princip činnosti push-pull PN je dokonale ilustrován schématem Push-Pull:

1. Vznikající magnetické pole v primárním vinutí vybudí proud v sekundárním. Když pozitivní impuls / oscilace dorazí na výstup prvního vinutí, tranzistor se spustí a propustí proud.

2. Při příchodu záporného impulsu je již aktivováno druhé vinutí s vlastním tranzistorem. V tuto chvíli je první tranzistor a jeho vinutí nečinné. To znamená, že mění místa.

Toto jsou dva tahy operace “push-pull”.

Ale obvod může být komplikovaný použitím více ovládacích spínačů (tranzistorů). Pak si vystačíte pouze s jedním sekundárním vinutím, což značně zjednodušuje vinutí pulzního transformátoru. Nejzřetelněji je to vidět na diagramu “Bridge”. Na stejné vinutí jsou aplikovány pozitivní i negativní vibrace.

Pokud nahradíte polovinu tranzistorů kondenzátory, získáte stejný „poloviční můstek“. Kondenzátory fungují jako vyhlazovací filtr a pomáhají stabilizovat napětí.

První z nich je zcela běžná.

Rýže. 2. Schematické schéma

Klávesy jsou ovládány časovačem, zde vychází z velmi oblíbeného PWM ovladače TL-494. Aby impulsy nízkoenergetického generátoru stačily pro výkonové spínače VT3 a 4, jsou předzesilovány kaskádou VT1, 2 a transformátorem TR1.

K usměrnění proudu dochází téměř na výstupu obvodu. Za tento úkol jsou zodpovědné Schottkyho diody a jednoduché vyhlazovací filtry – kondenzátory.

Jako 1 a 2 tranzistory lze použít mosfety IRFZ34, 3 a 4 – IRFP460.

Hlavním problémem jsou pulzní transformátory. Pokud si chcete spočítat vlastní, je nejlepší použít speciální software.

• První. Každé vinutí má 50 závitů drátu 0,5 mm.
• Druhý. 1 – 110 závitů 0,8 mm, 2 – vypočteno na základě požadovaného napětí (1 závit – 2 V), 3 – 12 závitů 0,8 mm.

Tato konfigurace může dodávat výkon až 500 W. Nominální hodnota je asi 300 wattů.

Druhá možnost je složitější. Ale tady jsou:

• Ochrana proti zkratu a přetížení;
• Měkký (měkký) start;
• Šumové filtry na vstupu a výstupu.

Rýže. 3. Schematické schéma

Jako ovladač zde byl zvolen čip IR2153.

Názory čtenářů

Zatím žádné komentáře. Váš komentář bude první.

K výše uvedenému materiálu můžete zanechat svůj komentář, názor nebo dotaz: