Een spanningsomvormer van 12 naar 220 V wordt gebruikt wanneer elektrische apparaten die standaard netstroom verbruiken moeten worden aangesloten op een wisselspanningsbron. In veel gevallen is dit netwerk niet beschikbaar. Het gebruik van een autonome benzinegenerator vereist naleving van de regels voor het onderhoud ervan: constante bewaking van het niveau van werkende brandstof, ventilatie. Door het gebruik van converters, compleet met auto-accu's, kunt u het probleem op de beste manier oplossen.
Inhoud
Doel en werkingsprincipe
Wat is een spanningsomvormer. Dit is de naam van een elektronisch apparaat dat de grootte van het ingangssignaal verandert. Het kan worden gebruikt als een step-up- of step-down-apparaat. De ingangsspanning na conversie kan zowel de grootte als de frequentie veranderen.Dergelijke apparaten die de DC-spanning veranderen (omzetten) in een AC-uitgangssignaal worden omvormers genoemd.
Spanningsomvormers worden zowel gebruikt als een stand-alone apparaat dat consumenten van AC-energie voorziet, en kunnen onderdeel zijn van andere producten: systemen en ononderbroken voedingen, apparaten voor het verhogen van de gelijkspanning tot de vereiste waarde.
Omvormers zijn spanningsgeneratoren van harmonische oscillaties. Een DC-bron die een speciaal stuurcircuit gebruikt, creëert een modus voor periodieke polariteitswisseling. Hierdoor wordt een wisselspanningssignaal gegenereerd aan de uitgangscontacten van het apparaat waarop de belasting is aangesloten. De waarde (amplitude) en frequentie worden bepaald door de elementen van het convertorcircuit.
Het besturingsapparaat (controller) stelt de schakelfrequentie van de bron en de vorm van het uitgangssignaal in, en de amplitude ervan wordt bepaald door de elementen van de uitgangstrap van het circuit. Ze zijn geschikt voor het maximale vermogen dat de belasting op het wisselstroomcircuit zal trekken.
De controller wordt ook gebruikt om de grootte van het uitgangssignaal te regelen, wat wordt bereikt door de duur van de pulsen te regelen (de breedte ervan vergroten of verkleinen). Informatie over veranderingen in de waarde van het uitgangssignaal bij de belasting komt de controller binnen via het feedbackcircuit, op basis waarvan er een stuursignaal in wordt gegenereerd om de noodzakelijke parameters op te slaan. Deze techniek wordt PWM-signalen (pulse width modulation) genoemd.
In de circuits van vermogensuitgangstoetsen van een 12V-spanningsomvormer kunnen krachtige samengestelde bipolaire transistors, halfgeleiderthyristors en veldeffecttransistoren worden gebruikt. Controllercircuits worden geïmplementeerd op microcircuits, dit zijn kant-en-klare apparaten met de nodige functies (microcontrollers), speciaal ontworpen voor dergelijke converters.
Het regelcircuit zorgt voor de volgorde van bediening van de toetsen om de uitgang van de omvormer te voorzien van het signaal dat nodig is voor de normale werking van consumentenapparaten. Bovendien moet de stuurschakeling zorgen voor de symmetrie van de halve golven van de uitgangsspanning. Dit is vooral belangrijk voor circuits die step-up pulstransformatoren aan de uitgang gebruiken. Voor hen is het verschijnen van een constante spanningscomponent, die kan verschijnen wanneer de symmetrie wordt verbroken, onaanvaardbaar.
Er zijn veel opties voor het construeren van spanningsomvormercircuits (VIN), maar er worden er 3 onderscheiden:
- IN transformatorloze brug;
- transformator IN met nuldraad;
- brugschakeling met een transformator.
Elk van hen vindt toepassing in zijn vakgebied, afhankelijk van de stroombron die erin wordt gebruikt en het vereiste uitgangsvermogen voor stroomverbruikers. Elk van hen moet zijn voorzien van beschermings- en signaleringselementen.
De onder- en overspanningsbeveiliging van de DC-bron bepaalt het werkbereik van de omvormers "aan de ingang". Bescherming tegen hoge en lage uitgangswisselspanning is noodzakelijk voor de normale werking van consumentenapparatuur. Het werkbereik wordt ingesteld op basis van de vereisten van de gebruikte belasting.Deze soorten bescherming zijn omkeerbaar, dat wil zeggen dat wanneer de apparatuurparameters weer normaal zijn, het werk kan worden hersteld.
Als de beveiliging wordt geactiveerd door een kortsluiting in de belasting of een overmatige toename van de uitgangsstroom, is een grondige analyse van de oorzaken van deze gebeurtenis noodzakelijk voordat de apparatuur verder wordt gebruikt.
De 12V omvormer is het meest geschikt voor het aanleggen van een lokaal elektriciteitsnet. Door de aanwezigheid van een groot aantal auto's en 12V DC-batterijen kunnen ze worden gebruikt om aan de behoeften van gebruikers te voldoen. Dergelijke netwerken kunnen op verschillende plaatsen worden aangelegd, te beginnen vanuit uw eigen auto. Ze zijn mobiel en niet afhankelijk van de parkeerplaats.
Soorten omvormers van 12 tot 220 volt
Eenvoudige omvormers van 12 tot 220 zijn ontworpen voor verbruikers met een laag stroomverbruik. De eisen aan de kwaliteit van de uitgangsvoedingsspanning en de vorm van het signaal zijn laag. Hun klassieke circuits gebruiken geen PWM-microcontrollers. De multivibrator, gemonteerd op de logische elementen AND-NOT, genereert elektrische impulsen met een herhalingsfrequentie van 100 Hz. Een D-flip-flop wordt gebruikt om een anti-fase signaal te creëren. Het deelt de frequentie van de hoofdoscillator door 2. Een tegenfasesignaal in de vorm van rechthoekige pulsen wordt gegenereerd aan de directe en inverse triggeruitgangen.
Dit signaal, via de bufferelementen op de logische elementen, bestuurt NIET het uitgangscircuit van de omzetter, gebouwd op sleuteltransistors. Hun vermogen bepaalt het uitgangsvermogen van de omvormers.
Transistors kunnen bipolair en veldcomposiet zijn. De gootsteen- of collectorcircuits bevatten de helft van de primaire wikkeling van de transformator. De secundaire wikkeling is ontworpen voor een uitgangsspanning van 220 V.Aangezien de flip-flop de 100 Hz multivibratorfrequentie door 2 heeft gedeeld, zal de uitgangsfrequentie 50 Hz zijn. Een dergelijke waarde is nodig om de overgrote meerderheid van huishoudelijke elektrische en radioapparatuur van stroom te voorzien.
Alle elementen van het circuit worden gevoed door de batterij van het voertuig, met behulp van extra elementen voor stabilisatie en bescherming tegen hoogfrequente interferentie. De batterij zelf is er ook tegen beschermd.
In de circuits van eenvoudige converters zijn geen elementen van bescherming en automatische besturing voorzien. De frequentie van het uitgangssignaal wordt bepaald door de keuze van de capaciteit van de condensator en de weerstand van de weerstand in het hoofdoscillatorcircuit. Als de eenvoudigste beveiliging tegen kortsluiting in de belasting, wordt een zekering gebruikt in het circuit van de auto-accu die het circuit voedt. Daarom is het altijd nodig om een reserve-set zekeringen te hebben.
Krachtigere moderne DC-naar-AC-converters zijn gemaakt volgens andere schema's. De PWM-controller stelt de bedrijfsmodus in. Het bepaalt ook de amplitude en frequentie van het uitgangssignaal.
2000 W convertorcircuit (12 V + 220 V + 2000 W) gebruikt parallelle aansluiting van actieve vermogenselementen in de uitgangstrappen om het vereiste uitgangsvermogen te verkrijgen. Met deze schakeling worden de stromen van de transistoren bij elkaar opgeteld.
Maar een betrouwbaardere manier om de vermogensparameter te verhogen, is door meerdere DC/DC-omvormers te combineren als ingangssignaal van een gemeenschappelijke DC/AC-omvormer (gelijkstroom/wisselstroom), waarvan de uitgang wordt gebruikt om een krachtige belasting aan te sluiten.Elk van de DC/DC-converters bestaat uit een omvormer met een transformatoruitgang en een gelijkrichter voor deze spanning. Op de uitgangsklemmen staat een constante spanning van ongeveer 300 V. Ze zijn allemaal parallel geschakeld aan de uitgang.
Het is moeilijk om meer dan 600 W vermogen uit één omvormer te halen. Het hele circuit van het apparaat wordt gevoed door de batterijspanning.
Dergelijke circuits zijn voorzien van alle soorten beveiliging, inclusief thermische beveiliging. Temperatuursensoren zijn gemonteerd op het oppervlak van de stralers van de uitgangstransistors. Ze genereren spanning afhankelijk van de mate van verwarming. Het drempelapparaat vergelijkt het met degene die is ingesteld in de ontwerpfase en geeft een signaal om het apparaat te stoppen met het bijbehorende alarm. Elk type beveiliging is uitgerust met een eigen signaalapparaat, vaak geluid.
Extra geforceerde koeling wordt ook gebruikt met behulp van een luchtkoeler die in de behuizing is geïnstalleerd, die automatisch in werking treedt op commando van de bijbehorende thermische sensor. Bovendien is de behuizing zelf een betrouwbaar koellichaam, omdat deze is gemaakt van gegolfd metaal.
Volgens de golfvorm van de uitgangsspanning:
Enkelfasige spanningsomvormers kunnen in twee groepen worden verdeeld:
- met een zuivere sinusgolf aan de uitgang;
- met een gemodificeerde sinusgolf.
Bij de omvormers van de eerste groep zorgt de hoogfrequent omvormer voor een constante spanning. De waarde ligt dicht bij de amplitude van het sinusvormige signaal, dat moet worden verkregen aan de uitgang van het apparaat.In een brugschakeling wordt een component die zeer dicht bij een sinusoïde staat, gescheiden van deze gelijkspanning door pulsbreedtemodulatie van de controller en een laagdoorlaatfilter. De uitgangstransistoren openen meerdere keren in elke halve cyclus gedurende een tijd die varieert volgens de harmonische wet.
Voor apparaten die een transformator of motor aan de ingang hebben, is een zuivere sinusgolf nodig. Het grootste deel van moderne apparaten maakt spanningstoevoer mogelijk, waarvan de vorm ongeveer op een sinusoïde lijkt. Bijzonder lage eisen worden gesteld aan producten met schakelende voedingen.
Transformator apparaten
Spanningsomvormers kunnen transformatoren bevatten. In invertercircuits nemen ze deel aan de werking van master-blokkerende oscillatoren die pulsen genereren die bijna rechthoekig van vorm zijn. Als onderdeel van een dergelijke generator wordt een pulstransformator gebruikt. De wikkelingen zijn zo verbonden dat ze een positieve feedback creëren, wat resulteert in het creëren van ongedempte oscillaties.
Het magnetische circuit (kern) is gemaakt van een legering met een hoge magnetische veldcapaciteit. Hierdoor werkt de transformator in een onverzadigde modus. Verschillende soorten ferrieten, permalloy hebben deze eigenschappen.
Multivibrators hebben transformatorblokkerende generatoren vervangen. Ze gebruiken een moderne elementbasis en hebben een hogere frequentiestabiliteit in vergelijking met hun voorgangers. Bovendien wordt in multivibratorcircuits op een eenvoudige manier het wijzigen van de werkfrequentie van de generator bereikt.
In moderne modellen van omvormers werken transformatoren in de eindtrappen.Via de uitgang van het middelpunt van de primaire wikkeling naar de collectoren of drains van de transistors die daarin worden gebruikt, wordt de voedingsspanning van de batterij geleverd. De secundaire wikkelingen worden berekend met behulp van de transformatieverhouding voor een wisselspanning van 220 V. Deze waarde wordt gebruikt om de meeste huishoudelijke verbruikers van stroom te voorzien.
Vergelijkbare artikelen:
