Все про гибридный инвертор

Что такое инверторный двигатель

Значительная часть техники имеет в своём составе электродвигатели и очень желательно чтобы двигатели имели разную скорость вращения. Этим они обеспечивают разные режимы работы и чем больше различных скоростей, тем лучше. Вообще, скорость двигателя изменять можно двумя способами – изменяя частоту или напряжение. Ранее, до появления инверторных двигателей, её меняли при помощи реостата, то есть изменяли напряжение. Пределы изменений были небольшие и плавной регулировки почти не получалось. Плавно регулировать скорость позволяли только коллекторные двигатели. Но они на больших оборотах имеют малый момент, что ограничивает их применение. К тому же имеют коллектор, так что не слишком долговечны и надёжны.

Основное отличие – возможность регулировать скорость в больших пределах

Пару десятилетий тому назад, с развитием полупроводниковых приборов, активно стали применять частотные преобразователи. Эти устройства позволяют изменять частоту и напряжение в широких пределах, это от 1 Гц до 500 Гц. То есть, инверторный двигатель получает питание не напрямую от сети, а со встроенного в него преобразователя. В зависимости от текущего режима работы он формирует напряжение требуемой частоты и/или уровня. То есть, инверторный двигатель — это, как минимум, два устройства в одном корпусе: частотный преобразователь и сам двигатель.

Инверторными могут быть два типа двигателей: асинхронные и коллекторные постоянного тока. Использование этой технологии позволяет получить широкий диапазон скоростей и возможность точного поддержания скорости. Также, инверторный блок может повышать/понижать напряжение, что позволяет получить требуемый крутящий момент. Всё это, безусловно, в определённых пределах, но общие характеристики инверторных электродвигателей становятся значительно лучше. Правда и цена на них тоже значительно выше, как и сложность управления.

Устройство сварочного инвертора: описание работы и назначение блоков на базе схемы РЕСАНТА САИ 140

У каждого производителя принципиальные схемы инверторных сварочных аппаратов разные. Мало того, даже разные линейки одного и того же производителя могут существенно отличаться. Но устройство сварочного инвертора имеет общие черты. Блоки те же. Просто собраны смогут быть по-разному. Это входной выпрямитель на базе мощного диодного моста и сглаживающих конденсаторов, инвертор — на ключевых транзисторах (тип IGBT или MOSFET) и выходной выпрямитель на базе высокочастотного понижающего трансформатора и диодного моста с выходным конденсаторным фильтром.

Принципиальная схема инверторного сварочного аппарата РЕСАНТА САИ 140

Далее рассмотрим, как работает сварочный аппарат, основываясь на схеме инверторного сварочного аппарата РЕСАНТА САИ 140. Он не лучше и не хуже остальных, просто есть его схемы.

Первичный выпрямитель и конденсаторный фильтр

Задача первичного выпрямителя — . В реалии он получается не совсем постоянным, а с некоторой пульсацией, но это уже явно не синусоида. Реализуется это обычным диодным мостом, который «переворачивает» нижнюю полуволну синусоиды.

Как работает сварочный инвертор: первая ступень преобразования напряжения в Ресанта САИ 140

Сетевое напряжение через входную стабилизирующую группу попадает на конденсаторы С1 и С2. Основная задача —  снятие статического напряжения на землю. Именно поэтому включать инверторную сварку крайне желательно в розетку с действующим заземлением, а не просто с имеющимся контактом.

Далее, диодный мост «переворачивает» нижнюю полуволну. На его выходе получается пульсирующее напряжение. Для сглаживания пульсаций ставят конденсаторы (в приведенной схеме это конденсатор С8 ёмкостью 1 микрофарад на напряжение 400 В ). На их выходе напряжение уже постоянное. Конденсаторы стоят с солидным запасом по напряжению — 400 Вольт и выше, так как на выходе диодного моста напряжение уже больше чем сетевое — порядка 320-350 В. А если учесть еще возможные скачки… вот и ставят с запасом — на 400 В.

И конденсаторы, и диоды при работе сильно греются. Для лучшего отвода тепла их монтируют на алюминиевые радиаторы. Часто еще делают дополнительный обдув — ставят вентилятор. Если вы хотите, чтобы сварочный аппарат прослужил долго, следите за тем, чтобы кулер был в рабочем состоянии.

Инвертор

Блок инвертора преобразует постоянное выпрямленное напряжение низкой частоты в переменное напряжение высокой частоты. Реализуется обычно на ключевых транзисторах, которые открываются и закрываются с большой частотой. Именно они формируют переменное напряжение с частотой в десятки килогерц. Управляет их переключением контроллер.

Силовые транзисторы G30N60, при помощи которых преобразуется постоянный ток в высокочастотный переменный

На выходе инвертора получаем не синусоиду, а практически прямоугольные импульсы. Но для дальнейшего выпрямления это не проблема. Зато частота высокая, что значит, что вторичный выпрямитель можно сделать на небольшом по размеру трансформаторе.

Выпрямление и стабилизация

Полученное высокочастотное напряжение подается на высокочастотный трансформатор. Напряжение на нем понижается, ток увеличивается. Через его первичную обмотку протекает высокое напряжение небольшой силы тока, а со вторичной снимается более низкое напряжение, но сила тока уже порядка 150-220 ампер — в зависимости от мощности и класса аппарата.

Выходное преобразование напряжения перед подачей на электрод

Для получения постоянного напряжения на выходе трансформатора стоит диодный мост. Он выдает уже практически постоянное напряжение, которое «доглаживается» выходными конденсаторами и идет на сварочный электрод. Диоды на выходном мосту стоят особые — с высокой скоростью срабатывания (не более 40-55 наносекунд). Они должны сглаживать напряжение частотой в десятки килогерц, так что скорость срабатывания должна быть очень высокой. Если в процессе ремонта возникла необходимость их замены, то надо подбирать именно с высоким быстродействием. Иначе работать аппарат не будет.

Остальные блоки на схеме — это как раз управление, «дополнительные опции» типа защит от перегрева и залипания электрода.

Как сделать преобразователь 12/220 своими руками

Обычный импульсный преобразователь имеет очень простую схему. Большинство
требуемых деталей выпаивается из старого блока питания. Правда, получаемое на
выходе напряжение в 220 Вольт будет далёким от синусоидального, и не
соответствует частоте 50 Гц. Это означает, что напрямую подключать электронику
или инструменты будет невозможно. Но есть решение: установка на выходе
выпрямителя со сглаживающими конденсаторами.

Главная часть схемы на фото — ШИМ-контроллер TL494. Частоту задают
конденсатор C2 и резистор R1. Их номиналы могут отличаться от представленных.

Другая схема является старой, собирается на отечественных элементах, но
выдаёт напряжение в 220 Вольт с частотой 50 Гц. Генератор здесь представляет
собой сдвоенный D-триггер, являющийся аналогом зарубежной микросхемы CD4013. В
случае необходимости можно произвести замену без изменений в схеме. Недостатков
у этой схемы немало: быстрый перегрев, обязательное использование мощного
стального сердечника, несинусоидальный выход, шум в работе.

Есть возможность обойтись и без адаптера, если нужно пользоваться дрелью
или другими инструментами. Вместо него устанавливается бензиновый генератор —
подпитывается от двигателя. Этот прибор может даже зарядить севший аккумулятор
— удобная штука!

Какие бывают преобразователи

В современно мире существует множество видов преобразователей тока, как небольших для минимальных потребностей, так и крупных способных обеспечить энергией несколько электроприборов.

Для самых простых нужд можно использовать преобразователи работающие от прикуривателя в автомобиле. Работу холодильника они конечно обеспечить не смогут, но вот радио или зарядку телефона, планшета, ноутбука вполне осилят.

Благодаря ШИМ контролерам преобразователи заметно шагнули вперёд. Вырос коэффициент полезного действия, а форма тока приблизилась к привычным для приборов форме чистого синуса. А максимальная мощность выросла до нескольких кило ватт.

Конечно всё это касается лишь дорогих и массивных преобразователей. Но и более простые, тоже не стояли на месте и улучшали свои характеристики.

Время работы будет ограниченно мощностью и ёмкостью аккумулятора. И если вы на долго отправляетесь в путешествие, то не следует слишком сильно нагружать аккумулятор и ограничивать себя в потреблении электроэнергии.

Для отдыха не природе лучше всего подойдёт компактный маломощный преобразователь. Его вполне хватит для бытовых нужд в походе.

Не каждый бытовой прибор сможет работать с такой формой тока и может вовсе прийти в негодность. Поэтому следует внимательно подходить к выбору приборов для поездок на природу.

Существует три вида преобразователей напряжения с 12 на 220 В:

• Автомобильный;
• Компактный;
• Стационарный тип.

Также нельзя забывать, что чем выше нагрузка на преобразователь, тем ниже его КПД. И если в этом нет необходимости, нагружать его следует минимально, чтобы не расходовать драгоценную энергию впустую.

Принцип работы инвертора напряжения

Представим, что у нас имеется источник электрической энергии постоянного тока такой, как аккумулятор или гальванический элемент и потребитель (нагрузка), который работает только от переменного напряжения. Как преобразовать один вид энергии в другой? Решение было найдено довольно просто. Достаточно подключить аккумулятор к потребителю сначала одной полярностью, а затем через короткий промежуток отключить аккумулятор, а потом снова подключить, но уже обратной полярностью. И такие переключения повторять все время через равные промежутки времени. Если выполнять таких переключений 50 раз за секунду, то на потребитель будет подаваться переменное напряжение частотой 50 Гц. Роль переключателей чаще всего выполняют транзисторы или тиристоры, работающие в ключевом режиме.

На схеме, приведенной ниже, изображен источника питания U_ип с клеммами 1-2 и потребитель R_нL_н, обладающий активно-индуктивным характером, с клеммами 3-4. В один момент времени потребитель клеммами 3-4 подключается к клеммам 1-2 U_ип, при этом I от U_ип протекает в направлении L_нR_н, а в следующий момент клеммы 3-4 изменяют свое положение и I протекает в противоположном направлении относительно потребителя электрической энергии.

Как устроен инвертор для ламп дневного света

Чтобы изготовить преобразователь, который позволит осветить помещение любых размеров или авто достаточно использовать схему сборки своими руками. Импульсные преобразователи VOLTSL относятся к двухтактным. Они смонтированы на блоках питания TL 494 (КС 1114ЕУ4). Микросхемы управляются силовыми частями блока питания и состоят из:

• генератора напряжения;
• источника, стабилизирующего напряжение;
• двух транзисторов на выходных источниках электротока, емкость которых составляет 0,7 мм и 0,1 В.

Чтобы выполнить монтаж необходимо предусмотреть приобретение выпрямительных диодов и трансформатора от блока питания. Следует разобраться с вопросом о перемотке трансформаторов. Выполняя данную работу самостоятельно следуют рассчитать до 100 кГц. Приобретается каждый резистор, с учетом схемы R1 и R2, создающий проход импульса тока у выхода. Рабочую частоту формируют при создании цепи С1 и R3. Монтируются диоды HR307, если же они отсутствуют, то используют HER304. Достаточно хорошо зарекомендовали себя диоды КД213. Подбор конденсаторов осуществляется имеющих различную емкость. Спаянные микросхемы помещаются в панели. Схемы могут функционировать на протяжении четырех часов — конструкция транзисторов при этом не перегревается, и в настройке они не нуждаются.

Трансформаторы подлежат самостоятельным намоткам. Поэтому необходимо заблаговременно запасаться ферритовыми кольцами, диаметр которых составляет 30 мм.  В основе используется пропорция витков на намотке 1:120, тогда как 1:1 является первичной обмоткой, а 20 составляет 200 витков со вторичным покрытием.

Изначально выполняется намотка вторичной обмотки с применением провода, у которого сечение составляет 0,4 мм. На следующем этапе создается первичное покрытие, которое состоит из 2 половинок по десять витков на каждой из них. Многожильный мягкий провод в диаметре 0,8 мм используется для создания полуобмотки. Чтобы переделать трансформатор допускается использование устройства для 12-вольтовой лампы, , которая подсвечивает потолок. Снимается вторичная обмотка, а полуобмотка создается при наматывании покрытий, когда провод вдвое сложенный. После этого соединяющее место разрезается, а каждый конец проводов спаивается совместно, благодаря чему происходит формирование центра обмотки.

Для бесперебойной работы необходимо использование мощных металлических проводников или полевых транзисторов IRFL44N LRF46N. Для преобразователей устанавливаются диоды HER307 и КД213. В качестве конденсаторов применяются компьютерные блоки питания, с диаметром в 18 мм.

Инверторы надежным образом защищаются от перегрузки, если на выходах выполняется установка предохранителя и диода

Важно, чтобы соблюдение правил техники безопасности четко выполнялось: то есть необходимо избегать высоких напряжений. Заряды в конденсаторах могут храниться на протяжении 24 часов

Разрядку осуществляют при помощи накаливающих ламп на 220 В.

Инвертор своими руками 12 в 220 можно изготовить согласно простой схемы. Такое устройство считается достаточно удобным аппаратом, который позволяет получать напряжение в 220 В. Любые приборы, изготавливаемые в домашних условиях, в некоторых ситуациях абсолютно ничем не уступают заводским изделиям, а в некоторых случаях даже превосходят их.

Отличие от сетевого и гибридного инвертера

Потенциально все описанные функции может выполнять также т.н. гибридный инвертор, который под этим углом зрения допустимо рассматривать как наиболее технически совершенный представитель техники рассматриваемой разновидности.

Его основное отличие – возможность возврата излишков вырабатываемой электроэнергии обратно в сеть.

Практическому применению гибридных инверторов препятствует преимущественно не технические проблемы реализации этой техники, а отсутствие соответствующей правовой базы.

Действующие нормативные документы не предусматривают саму возможность самостоятельной выработки электроэнергии частным лицом и ее продажу энергосбытовой компании.

Прямым следствием такого положения дел становится также отсутствие серийных сертифицированных двухнаправленных счетчиков как оборудования, которое необходимо для выполнения взаимных расчетов после завершения отчетного периода (например, привычный для всех календарный месяц).

С учетом иерархии, представленной на рисунке 1, сетевой инвертор считается на фоне гибридного устройством более низкого класса, который реализует следующий простой двухрежимный алгоритм функционирования:

• днем при наличии достаточной мощности, отдаваемой солнечной батареей, внутридомовая сеть отключена от электрического ввода и полностью обеспечивается электрической энергией от альтернативного источника;
• утром, вечером и ночью, а также в пасмурную погоду, когда солнечная батарея не в состоянии обеспечить нормальное функционирование домовых потребителей, инвертор отключается и за счет байпасного переключателя электроснабжение домохозяйства полностью выполняется от сети электросбытовой компании.

Схема и принцип работы инвертора 12 220

Основная часть радиодеталей, использующих инверторы, используют в работе высокие частоты. Импульсный инвертор в полной мере заменяет классическую схему, в которой применяются трансформаторы. Микросхему К561ТМ2 формируют два D-триггера, у которых присутствует вход R и S. Такая микросхема создается с учетом использования КМОП-технологий, посредством заключения в пластиковый корпус.

Задающие генераторы инверторов монтируются с учетом К561ТМ2, с использованием для функционирования устройства DD1. На делитель частот осуществляется монтирование триггера DD1.2. Усилительные каскады принимают сигнал с микросхем.

Генераторы с синусоидой для инвертора 12 220 В работают на высоких частотах. Чтобы образовать контур с размером 50 Гц, используют вторичную обмотку с параллельным подсоединением конденсаторов и нагрузок. Подключая любое устройство, инверторы создают преобразовательное напряжение в 220 В.

Схема обладает одним существенным недостатком — несовершенной формой параметров на выходах.

Говоря о том, как работает инвертор 12 220, стоит указать что микросхему К561ТМ2 дублирует К564ТМ2. Увеличить мощность на преобразователе можно путем подбора более интенсивного транзистора

Важно учитывать то факт, какие конденсаторы устанавливаются на выходах. Они обладают напряжением 250 В

Как пользоваться автомобильным инвертором

Автоинвертор 220в должен работать с запасом мощности напряжения в 25-30% от предполагаемой нагрузки. Если пренебречь этой рекомендацией, то предохранители устройства будут постоянно выходить из строя. То есть, выбирая прибор для подключения к автомобильному инвертору, — его мощность необходимо умножить на 1,3, в результате получиться тот показатель напряжения, который будет забирать потребитель.

Если не оставлять такой резерв при работе с автоинвертором, то оно может быстро прийти в негодность, так как его работа будет осуществляться на повышенных мощностях.

Подключается автоинвертор по следующему принципу:

Как видно из таблицы — автомобильные инверторы имеют неограниченные возможности и их применение может быть довольно разнообразным.