Инверторные источники питания

Инверторные сварочные источники питания обладают многими преимуществами над традиционными моделями. Во-первых, инверторные аппараты отличаются компактностью и низким весом, что намного упрощает их транспортировку. Во-вторых, инверторные источники часто универсальны, то есть пригодны для нескольких процессов сварки — РДС, MIG/MAG, TIG, FCAW, а также дуговой строжки и даже сварки импульсной дугой. Что еще более важно, инверторные источники Линкольн Электрик поддерживают технологию управления формой волны сварочного тока, которая позволяет точно настраивать различные характеристики сварочного тока и обеспечить высокое качество сварки в любых условиях.

Кроме этого, инверторные сварочные аппараты намного экономичнее традиционных. Ежегодно на электроэнергию для сварки по всему миру расходуется 99 миллионов долларов. Одним из способов увеличить эффективность производства и значительно сократить затраты на электроэнергию является переход на инверторные аппараты.

 

Почему инверторные модели расходуют меньше энергии? В конструкции инверторных аппаратов, например, Invertec® V350 Pro от компании Линкольн Электрик, используются самые энергоэффективные компоненты силовых электронных реле, сердечник и обмотка трансформатора. Кроме того, инверторные модели более экономичны по многим другим причинам:

• Высокая эффективность силового трансформатора благодаря использованию ферритовых сердечников. Это позволяет сократить энергопотери и, как следствие, ток холостого хода в силовых проводах.  
  

• Обмотка трансформатора физически меньше по сравнению с традиционными моделями. Это означает меньшую накрутку проволоки на сердечник 
  и низкие энергопотери.
  

• Элементы силовой электроники инверторных моделей специально разрабатывалась с целью сократить потери и продлить срок службы аппарата.
  

• Во многих инверторных моделях, например, Invertec V350 Pro, в качестве проводникового материала используется медь. Она имеет более высокую тепло- и электропроводимость по сравнению с алюминием, что позволяет еще больше увеличить эффективность.
  

• Более высокая частота по сравнению с традиционными моделями для бесперебойной работы требует более низкой выходной индуктивности. Энергия, необходимая для ручной дуговой сварки или крупнокапельного переноса металла, хранится в конденсаторах, что позволяет сократить нехватку выходной мощности.
  

• Компактная конструкция и относительно небольшой физический размер инверторного аппарата избавляют от необходимости в кабелях большой длины (или даже прямом подключении) между силовыми компонентами. Меньшая длина электрического контура означает меньшее сопротивление и более высокую эффективность.
  

• Так как инверторные источники предполагают более низкие тепловые потери, на них устанавливаются вентиляторы меньшего размера. Это означает меньший расход энергии на нагнетание охлаждающего воздуха.
  

• Меньший размер компонентов инверторных моделей приводит к снижению рассеивания тепла и, опять же, более высокой эффективности.

 

Как рассчитать, насколько инвертор будет экономичнее традиционных трансформаторов-выпрямителей и какая инверторная модель окажется наиболее эффективной? Попробуем сделать расчеты.

Шаг 1 — Расчет номинальной мощности
Сначала нужно определить выходное напряжение своего аппарата (Vout), которое должно быть указано в вольтах на паспортной табличке. В нашем примере это 32В. Затем умножьте эту величину на выходную силу тока (Iout), которая указывается в амперах. В нашем случае это 300А.

Vout x Iout = номинальная мощность в ваттах
32В x 300А = 9600 ватт или 9,6 кВт (KWout)

Шаг 2 — Расчет потребляемой мощности
Теперь возьмем полученное выше значение номинальной мощности (KWout) и разделим его на эффективность (Eff). Информацию об эффективности должен указать производитель. В результате получим потребляемую мощность в киловаттах.

KWout ÷ Eff = потребляемая мощность в киловаттах
9.6 KW ÷ 88,2% (или 0,882) = 10,88 кВт (KWin)

Шаг 3 — Расчет затрат на электричество для сварки
A) Затем рассчитаем расходуемые за 1 день киловатт-часы (кВтч/1день), перемножив полученную выше потребляемую мощность (KWin) на часы работы (в нашем случае допустим, что сварка проводится в течение 4 часов в день).

KWin x часов в день = киловатт-часы за 1 день (кВт/1 день)
10,88 кВт x 4 часов = 43,52 кВт-ч/день

Б) Теперь перемножим полученное значение на стоимость киловатт-часа. Возьмем для нашего примера среднюю стоимость 0,12578$.:

KWin x часов в день x стоимость кВт-ч = дневные расходы на сварку
10,88 x 4 x 0,12578$ = 5,47$

 

Шаг 4 — Расчет затрат на электричество во время простоя

A) Теперь рассчитаем дневные расходы на электричество во время простоя (кВт-ч 2). Для этого возьмем мощность холостого хода (KWIdle), которая указывается на трансформаторе отдельно (в нашем случае 400 Вт или 0,4 кВт) и умножим ее на часы простоя в день (предположим, что в течение 8-часового рабочего дня сварка и простой длятся по 4 часа):

KWIdle x часы простоя = киловатт-часы во время простоя за 1 день (KWh3)
0,4 кВт x 4 часа = 1,6 кВт-часов

Б) Перемножим полученное значение на стоимость 1 киловатт-часа:

KWidle x IdleHrs x стоимость кВт-ч = дневные расходы при простое
0,4 кВт x 4 часа x 0,12578$ = 0,20$

Шаг 5 — Расчет общих операционных затрат
Наконец, сложим дневные расходы на сварку (Шаг 3) и дневные расходы при простое (Шаг 4):

Затраты на электричество во время сварки + затраты на электричество по время простоя = дневные операционные затраты (итого $/день):

5,47$ + 0,20$ = 5,67$

Проведя эти расчеты для традиционных и инверторных источников, Вы сможете наглядно сравнить их экономическую эффективность.

 

Инверторная модель стоимостью 3200$ с эффективностью 87% по сравнению с традиционным выпрямителем стоимостью 2800$ с эффективностью 67% будет ежегодно экономить Вам около 300 долларов. Разница в стоимости окупится за один-полтора года.

Инверторные источники питания

Мир постоянно меняется. Это известно всем, кто уделяет хоть немного внимания своему окружению. Конечно, всегда есть соблазн продолжать полагаться на хорошо знакомые технологии, считая, что за последние несколько лет не могло произойти существенных изменений. Но такой подход неверен. В последние годы конструкция и возможности сварочных аппаратов сильно изменились и продолжают стремительно развиваться. Одним из факторов такого быстрого развития стало появление и распространение источников питания на основе инверторных технологий. Она хорошо подходит для сварки алюминиевых сплавов, особенно небольшой толщины.

Что нового?
В прошлом для сварки использовались трансформаторные источники питания. Источник питания подключался к сети 230, 460 или 575В с частотой 60 Гц. Ток проходил через металлический трансформатор, в котором снижалось напряжение. Затем этот ток преобразовывался в постоянный (DC) в помощью мостового выпрямителя. Регулировка тока осуществлялась относительно медленными магнитными усилителями.

Трансформаторные аппараты для аргонодуговой сварки обычно были большими и тяжелыми. Они неэффективно работали на частотах 50 и 60 герц. При этом они выделяли много тепла, поэтому должны были быть довольно массивными. Значительная часть энергии уходила на нагревание самого трансформатора и окружающего воздуха. Большинство таких аппаратов весило около 180 кг и имело размеры куба со стороной 80 см. Кроме того, при частоте тока 60 Гц контрольные сигналы можно пересылать не более 120 раз в секунду, что делало невозможной импульсную сварку с более высокой частотой.

 

 

В случае инверторных источников питания используется такая же сеть питания 60 Гц. Но при этом вместо того, чтобы направить этот ток непосредственно в трансформатор, он сначала выпрямляется в постоянный ток 60 Гц. Затем он поступает в инвертор, где включается и выключается твердотельными переключателями с частотой до 20 000 Гц. Этот импульсный высокочастотный постоянный ток высокого напряжения поступает в основной силовой трансформатор, который преобразует его в пригодный для сварки постоянный ток низкого напряжения с частотой 20 000 Гц. Наконец, он проходит через фильтрующий и выпрямляющий контур. Регулировка сварочного тока осуществляется твердотельными переключателями, которые модулируют частоту переключений транзисторов.

Какие преимущества дает такая конструкция? Во-первых, главный силовой трансформатор, который работает на частоте 20 000 Гц, намного эффективнее трансформаторов 60 Гц. Благодаря этому его можно сделать намного компактнее. Вспомним, что традиционные трансформаторные модели весят больше 180 кг и имеют размеры куба со стороной 80 см. На фотографии ниже показана линейка инверторных аппаратов Линкольн для аргонодуговой сварки (процесса TIG). Аппарат в центре, V205, весит 15 кг и имеет габаритные размеры ШхГхВ 23х48х38 см. Два других аппарата предназначены только для сварки на постоянном токе и имеют еще меньшие вес и размеры. Очевидно, насколько инверторные модели легче и мобильнее.

 

Инверторные источники имеют еще одно преимущество — низкие расходы на электричество. Инверторное оборудование намного эффективнее трансформаторного. Например, потребление тока Lincoln V205 при подключении к однофазной сети 230В и силе сварочного тока 205 ампер составляет 29 ампер. Потребление тока старых трансформаторных моделей в таких же условиях обычно составляет 50-60 ампер. Хотя экономию от перехода на инверторы часто завышают, в обычных условиях годовая экономия составляет около 10% от стоимости покупки аппарата.

 

 

Еще одно преимущество инверторных аппаратов заключается в том, что благодаря очень точному преобразованию поступающего переменного тока мы получаем очень стабильный постоянный ток без характерной для 60 герц ряби. Это дает очень мягкую и стабильную дугу на постоянном токе.

Всё, что мы обсудили выше, касается только инвертеров, генерирующих постоянный ток. В течение многих лет это всё, что нам было доступно. Инверторы, способные генерировать переменный ток, просто не существовали. Потом кому-то пришла в голову идея засунуть два инвертора в один корпус. Если они будут работать с разной полярностью и если их по очереди включать и выключать, можно получить псевдопеременный ток. Некоторые инверторные модели до сих пор работают именно таким образом. Сегодня существуют более совершенные методы получения переменного тока, но в контексте этой статьи этот процесс проще представить именно как работу двух инверторов с разной полярностью.

Именно эта способность получать переменный ток делает инверторные модели хорошим выбором для TIG-сварки алюминия. Так как напряжение дуги ни в один момент времени не равняется нулю, это дает намного более стабильную дугу на переменном токе. Более того, большинству инверторных источников для TIG-сварки для поддержания стабильности дуги не нужна высокая частота. Lincoln V205 даже не имеет режима длительной высокочастотной сварки. Он прекращается сразу после установления дуги. Это позволяет значительно сократить радиочастотные помехи от сварочного аппарата.

Во-вторых, способность отправлять управляющие сигналы 20 000 раз в секунду означает, что мы можем контролировать частоту выходного переменного тока. Старые аппараты поддерживали только частоту переменного тока 60 Гц. Модель V205 может генерировать переменный ток в диапазоне от 20 до 150 Гц. Высокая частота больше подходит для сварки тонких материалов. По мере увеличения частоты конус дуги сужается, шов становится уже и глубже.

Уже давно было установлено, что при аргонодуговой сварке глубина проплавления зависит от того, какую долю от цикла переменного тока составляет прямая полярность. В момент цикла с обратной полярностью глубина проплавления снижается, и в вольфрамовый электрод поступает больше тепла. Но в это же время под воздействием дуги с поверхности алюминия удаляются оксиды, что значительно упрощает сварку. Именно по этой причине алюминий чаще всего варят на переменном токе несмотря на то, что для TIG-сварки других материалов чаще используется постоянный ток. Самые первые источники для TIG-сварки имели простую синусоидную форму волны сварочного тока с равными пропорциями фаз прямой и обратной полярности. Но такой режим был очень неэффективен. Чтобы обеспечить адекватную очистку поверхности, не нужна настолько большая длительность фазы обратной полярности. Более поздние модели позволили регулировать соотношение фаз. Со временем было установлено, что для оптимальной очистки поверхности и глубины проплавления соотношение фаз должно составлять 65% прямой полярности и 35% обратной полярности Но в вольфрамовый электрод все еще поступала значительная часть энергии дуги, из-за чего требовались электроды большего диаметра.

Инверторные источники питания обеспечивают достаточное очищающее воздействие при доле обратной полярности всего 15%. Это сделало процесс более эффективным, увеличить глубину проплавления и снизить поступление тепла в вольфрамовый электрод, позволив использовать заостренные электроды меньшего диаметра. Это помогает еще больше сфокусировать дугу и уменьшить ширину шва.

Наконец, последние модели инверторных сварочных источников питания имеют возможность программирования. Это позволяет легко изменять характеристики сварочного тока. На этой фотографии показан еще один источник питания Lincoln, Invertec® V350 Pro. Эта инверторная модель в основном предназначена для MIG-сварки. Она имеет большое число программ для статической и импульсной MIG-сварки, а так же нетрадиционные алгоритмы управления. Многие программы импульсной MIG-сварки специально оптимизированы для определенных материалов и диаметров проволоки. Благодаря программному управлению этот аппарат также можно использовать для TIG-сварки. При необходимости его можно быстро перепрограммировать в полевых условиях. При всем при этом аппарат весит 36 килограмм и имеет номинальную мощность 425 ампер.

Будущее уже настало!

Инверторный источник питания для сварки Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

МУСКАТИНЬЕВ А. В., ПРОНИН П. И.

ИНВЕРТОРНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ СВАРКИ

Аннотация. В статье обсуждаются проблемы выбора силовой схемы для сварочного источника. Приводится описание электрической принципиальной схемы инверторного источника.

Ключевые слова: силовые ключи, высокочастотный трансформатор, широтно-импульсный модулятор.

MUSCATINYEV A. V., PRONIN P. I.

INVERTER POWER SOURCE FOR WELDING

Abstract. The article considers the problem of selecting a power scheme for welding source. The authors describe the electric circuit for inverter source.

Keywords: power switch, high-frequency transformer, pulse-width modulator.

Наиболее эффективными и технически сложными источниками сварочного тока на сегодняшний день являются сварочные инверторы. Они активно вытесняют «классические» источники сварочного тока на основе трансформаторов и выпрямителей из-за лучших массогабаритных показателей и более широких сервисных функций, облегчающих процесс сварки.

При проектировании сварочного источника возникает ряд проблемных вопросов, имеющих неоднозначное решение. Основными из них являются обоснованный выбор силовой схемы, способ формирования выходной вольтамперной характеристики и реализация цепей защиты преобразователя при возникновении аварийных режимов.

Схемы силовой части сварочных инверторов отличаются большим разнообразием. Применяются однотактные и двухтактные преобразователи. Наибольшее распространение получила схема прямоходового двухтранзисторного преобразователя [1] (рис. 1), отличающаяся надежностью и простотой.

К недостаткам схемы следует отнести повышенные токи через транзисторы, что предъявляет особые требования к конденсаторам входного фильтра. Одностороннее перемагничивание сердечника трансформатора также ухудшает энергетические показатели преобразователя.

Рис.1. Прямоходовая двухтранзисторная схема.

Мостовая схема (рис. 2) позволяет получить в нагрузке мощность в 2 раза больше предыдущей при тех же величинах токов ключей. Система управления силовыми ключами должна формировать защитные интервалы между импульсами управления с целью устранения сквозных токов. Для обеспечения полной симметрии плеч моста желательно последовательно с первичной обмоткой включить неполярный пленочный конденсатор, рассчитанный на большую амплитуду переменного тока первичной обмотки трансформатора. Использование в схеме четырех силовых транзисторов и драйверов управления приводит к удорожанию инвертора.

Рис. 2. Мостовая схема преобразователя.

В полумостовой схеме (рис. 3) для обеспечения в нагрузке такой же мощности, как и в мостовой, требуется удвоенное значение амплитуды токов через ключи. При выборе

полевых транзисторов в качестве ключей, можно получить определенный выигрыш в ряде параметров. Номенклатура полевых ключей на сравнительно большие токи при умеренных допустимых значениях напряжения стока (порядка 400 В) достаточно обширна и выигрывает по цене с ЮВТ транзисторами, а повышенная частота коммутации полевых транзисторов позволяет улучшить массогабаритные показатели сварочного инвертора. Следует отметить, что в мостовой и полумостовой схемах силовой трансформатор работает в режиме двухстороннего перемагничивания. В полумостовой схеме, по сравнению с мостовой, к первичной обмотке силового трансформатора прикладывается напряжение вдвое меньше, что облегчает его конструктивное исполнение.

Рис. 3. Схема полумостового преобразователя.

Перспективным видом сварочных инверторов в последние годы являются инверторы на основе резонансной мостовой или полумостовой схемы (рис. 4) [2]. Основу такой схемы представляет последовательный резонансный ЬС контур, к которому поступает симметричное прямоугольное импульсное напряжение, формируемое ключами. Контур, в первом приближении, состоит из резонансного дросселя ДРрез и конденсатора Срез. Ток контура имеет форму, близкую к синусоидальной, и коммутация ключей происходит при нулевом значении тока. Из-за этого потери на переключение транзисторов уменьшаются, а требования к форме управляющих импульсов снижаются, что позволяет обойтись без специальных драйверов. Регулировка тока в нагрузке осуществляется изменением частоты работы инвертора. Основной недостаток резонансных преобразователей проявляется в повышенных требованиях к конструктивному исполнению дросселя резонансного контура и трудностям при расчете и настройки резонансного режима инвертора.

Рис. 4. Резонансный полумостовой инвертор.

В основе принципиальной схемы силовой части разработанного инверторного источника питания для сварки (рис. 5) использована полумостовая схема преобразователя. Опишем работу основных элементов схемы.

Рис. 5. Принципиальная схема силовой части сварочного источника.

4

Переменное напряжение сети 220 В, 50 Гц поступает через сетевой выключатель SA1 на помехоподавляющий фильтр. Помехоподавляющий фильтр, выполненный на элементах С5, С8, L1, служит для исключения прохождения помех от источника, в питающую сеть. На входе помехоподавляющего фильтра стоит плавкий предохранитель FU1, защищающий от перегрузки по току и от сетевых перенапряжений. С выхода помехоподавляющего фильтра напряжение через цепь R6, C9 поступает на диодный мост VD15, где выпрямляется и сглаживается конденсатором С13.

При включении в сеть емкость С13 медленно заряжается через цепь R6, C9, которая служит для ограничения входного тока. Когда напряжение на выходе вырастет до 40В, включается запускающее реле К1, своими контактами шунтирующее токоограничивающую цепь R6, C9, и напряжение на выходе достигает 60 В. С конденсатора С13 выпрямленное напряжение поступает на двухтактный полумостовой преобразователь (VT3, VT4, С28, С29), где оно преобразуется в напряжение высокой частоты (=30 кГц). С выхода преобразователя высокочастотное напряжение, через трансформатор тока (ТТ), поступает на первичную обмотку импульсного трансформатора TV2. В качестве силовых ключей инвертора выбраны мощные полевые транзисторы IRF4868.

Трансформатор TV2 уменьшает амплитуду высокочастотного напряжения с выхода преобразователя до величины напряжения холостого хода, а также осуществляет гальваническую развязку сварочной цепи от питающей сети.

Переменное напряжение, снимаемое с выхода трансформатора TV2, выпрямляется двухполупериодным выпрямителем на диодах VD21 и VD22. Пульсации выпрямленного тока сглаживаются с помощью выходного дросселя L2, после которого постоянный ток поступает в сварочную цепь.

Отпирающие импульсы для транзисторов VT3 и VT4 двухтактного полумостового преобразователя формируются системой управления (рис. 6), состоящей из ШИМ-контроллера (DA5) и оптронных драйверов DA6, DA7 (HCPL3180). ШИМ-контроллер вырабатывает импульсы, поступающие на вход драйверов DA6, DA7. С драйверов сформированные управляющие сигналы поступают на транзисторы VT3, VT4 двухтактного полумостового преобразователя.

Для формирования падающей ВАХ сварочного источника используется отрицательная обратную связь (ООС) по току, организованная с помощью трансформатора тока, включенного в первичную обмотку импульсного трансформатора TV2 (рис.5). Напряжение с трансформатора тока, пропорциональное сварочному току, подается на инвертирующий вход операционного усилителя рассогласования ШИМ-контроллера DA5

(рис.6), на неинвертирующий вход которого поступает опорное напряжение. Опорное напряжение (резистор Я8) определяет величину сварочного тока.

Рис. 6. Принципиальная схема системы управления.

Электронные компоненты инвертора питаются от источника питания, принципиальная схема которого показана на рис. 7.

Рис. 7. Принципиальная схема источника питания.

Основу источника питания составляет двухтактный полумостовой преобразователь (VT1, VT2, С6, С7), который преобразует постоянное напряжение в переменное напряжение высокой частоты (/=120 кГц). В качестве транзисторов VT1 и VT2 используются ключи IRF840, которые управляются с помощью драйвера DA1, на основе микросхемы IR2153. Напряжение сети, поступающее на источник питания с помехоподавляющего фильтра

выпрямляется диодным мостом УБ2 и сглаживается конденсатором С1. С помощью трансформатора ТУ1 амплитуда выходного высокочастотного напряжения преобразователя понижается до необходимой величины. Поскольку для оптронных драйверов требуется отдельное питание, на выходе источника питания предусмотрено три выходных канала. Трансформатор ТУ1 имеет три вторичных обмотки, напряжение с которых выпрямляется диодными мостами УБ3-УБ6, УВ7-УБ10, УШ1-УБ14. Для стабилизации напряжения используются линейные стабилизаторы ПА2-ПА4.

ЛИТЕРАТУРА

1. Семенов Б. Ю. Силовая электроника для любителей и профессионалов. — М.: СОЛОН-Р, 2001. — 327 с.

2. Негуляев В. Ю. Сварочный инвертор — это просто. — [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://www.chipmaker.ru/topic/11702/.

Invertec STT-II Инверторный источник питания в Тюмени (Инвертор сварочный)

Сварочный аппарат Invertec STT представляет новое поколение источников питания для сварки, способных контролировать и управлять формой сварочного тока. Invertec STT поддерживает процесс переноса присадочного металла в сварочную ванну посредством сил поверхностного натяжения, возникающих на поверхности сварочной ванны и переносимой капли. Этот процесс является абсолютно новой модификацией общеизвестного процесса переноса сериями коротких замыканий. В отличие от обычных машин, применяемых при полуавтоматической сварке в режиме коротких замыканий, источник типа STT осуществляет динамичный контроль и корректировку формы сварочного тока, протекающего по электроду, на протяжении каждого цикла короткого замыкания, значительно понижая таким образом разбрызгивание и газообразование. Источник питания типа STT нельзя отнести ни к одному традиционному типу источников питания. Это — микропроцессорный аппарат, при работе которого отстройка действующей величины сварочного тока полностью основывается на тепловых потребностях дуги в каждый отдельный момент всего цикла переноса

Invertec STT обладает возможностью создавать ток, необходимой для процесса сварки величины, и изменять его в течение микросекунд. Результатом такой отстройки тока является понижение разбрызгивания на 90%, на 50% уровня дымообразования и значительное уменьшение суммарного количества тепла, вводимого в свариваемую деталь, что заметно понижает сварочные деформации и вероятность прожогов. Кроме того, аппарат предназначен как для полуавтоматической, так и для автоматической сварки. Весьма эффективно его применение в сварке с использованием робототехники, где его особенности, указанные выше, крайне важны.

С помощью Invertec STT можно сваривать весь спектр существующих в промышленности сталей от низкоуглеродистых до нержавеющих, с использованием различных защитных газов, включая углекислый, смеси углекислого газа с аргоном, а так же его смеси с гелием для сварки нержавеющей стали.

Инверторные источники питания принцип работы

Сварщики-профессионалы, да и просто те, кому нравиться дома при помощи сварки делать что-либо, относительно недавно получили возможность значительно облегчить себе работу. В продаже появились сварочные инверторы, которые позволяют совершить качественный скачок в электросварке.

Достаточно вспомнить просто неподъемные сварочные трансформаторы и выпрямители, выпускавшиеся ранее. При прочих равных вес сварочного инвертора на порядок меньше, чем у любого другого сварочного аппарата, а это заметно повышает производительность сварки.

Сварочные инверторы – это самые современные сварочные аппараты, которые в настоящее время почти полностью вытесняют на второй план классические сварочные трансформаторы, выпрямители и генераторы.

Принцип действия сварочного инвертора

Переменный ток от потребительской сети, частотой 50 Гц, поступает на выпрямитель.

Выпрямленный ток сглаживается фильтром, затем полученный постоянный ток преобразуется инвертором с помощью специальных транзисторов с очень большой частотой коммутаций в переменный, но уже высокой частоты 20-50 кГц.

Затем переменное напряжение высокой частоты понижается до 70-90 В, а сила тока соответственно повышается до необходимых для сварки 100-200 А.

Высокая частота является основным техническим решением, которое позволяет добиться колоссальных преимуществ сварочного инвертора, если сравнивать с другими источниками питания сварочной дуги.

Устройство сварочного инвертора

В инверторном сварочном аппарате сила сварочного тока нужной величины достигается путем преобразования высокочастотных токов, а не путем преобразования ЭДС в катушке индукции как это происходит в трансформаторных аппаратах. Предварительные преобразования электрических токов позволяют использовать трансформатор с очень малыми габаритами.

К примеру, чтобы получить в инверторе сварочный ток 160А достаточно трансформатора вес, которого 250 г, а на обычных сварочных аппаратах необходим медный трансформатор с весом 18 кг.

Как устроен и работает сварочный инвертор на видео:

Преимущества и недостатки сварочных инверторов

Главным достоинством инвертора является минимальный вес. Кроме того возможность применять для сварки электроды как переменного, так и постоянного тока. Что важно при сварке цветных металлов и чугуна.

Инверторный сварочный аппарат имеет широкий диапазон регулировки сварочного тока. Это дает возможность для применения аргонодуговой сварки неплавящимся электродом.

Помимо этого в каждом инверторе есть функции: «Hot start» (горячий старт) для поджига электрода подаются максимальная величина тока, «Anti-Sticking» при коротком замыкании сварочный ток снижается до минимума, что не позволяет электроду залипать при соприкосновении с деталью, «Arc Force» – для предотвращения залипания в момент отрыва капли металла ток возрастает до оптимального значения.

Из недостатков сварочных инверторов можно назвать высокую стоимость (в 2 – 3 раза больше, чем у трансформаторов). Как и любая электроника, инверторы боятся пыли, поэтому производители рекомендуют хотя бы раза два в год вскрывать аппарат и удалять пыль. Если он работает на стройке или производстве, то чаще, по мере загрязнения. И как любая электроника сварочные инверторы не любят мороза.

Так при температуре ниже -15 о С эксплуатация инвертора возможна не во всех случаях, в зависимости от того, какие детали использовал производитель. Поэтому в таких условиях, нужно смотреть на технические характеристики, заявленные заводом-изготовителем.

И еще одно, длина каждого из сварочных кабелей при подключении сварочного аппарата не должна превышать 2,5 метра, но к этому нужно просто привыкнуть.

Передняя панель сварочного инвертора

Сварочные инверторы – качество и удобство сварочных работ

Дуговая сварка – ответственная работа. Для её проведения сварщик должен обладать достаточным практическим опытом и знанием теории. Сварочные инверторы упростили процесс и решили многие возникавшие вопросы.

Первая решённая проблема – это поджигание дуги. У прежних сварочных трансформаторов выходное напряжение пропорционально зависит от входного. Низкое напряжение, распространённое в наших сетях, не даёт возможности поджечь дугу, электрод начинает «залипать».

При добавлении тока трансформатора, наоборот, металл «пережигается». Устройство сварочных инверторов таково, что напряжение на выходе не зависит от напряжения на входе, а установленный сварочный ток держится неизменным независимо от сетевого напряжения. Инверторы предотвращают «залипание» электродов и легко создают устойчивую дугу.

При работе с обычными аппаратами возможно «пережечь» или «недожечь» металл. Это обусловлено тем, что они плохо держат требуемую величину тока сварки. Ведь она меняется и зависит от напряжения сети.

Когда металл «пережжён», сварочный шов ослабляется, в нём образуются отверстия и раковины. При «недожоге» также происходит ослабление шва. У сварочного инвертора ток устанавливается потенциометром согласно шкале сварочного тока и остаётся неизменным.

Начинающему сварщику трудно научиться удерживать дугу. После образования дуги электроду даётся наклон примерно в 15 градусов и его нужно перемещать относительно стыка деталей. Наклон может быть как в сторону движения электрода, так и в противоположную. Наряду с продольным движением его необходимо перемещать перпендикулярно шву. С этим связана длина дуги.

Основные виды электродов предусмотрены для работы короткой дугой. Поэтому нужно постоянно двигать электрод в перпендикулярном направлении таким образом, чтобы от электрода до свариваемых деталей был промежуток примерно в два его диаметра.

Сварочные инверторы способны строго поддерживать выбранный ток и к тому же он постоянный. Эти факторы позволяют не особо критично относиться к длине дуги, что облегчает работу сварщика, особенно начинающего, причём качество шва в данном случае с длиной дуги уже не связано.

Когда нет возможности расположить детали горизонтально, нужно помнить, что расплавленный металл подвергается земному притяжению так же, как и капля воды.

При работе с потолочными и вертикальными швами нужно своевременно остановиться и выждать, когда расплавленная капля внутри шва слегка остынет, и сразу же «поджигать» рядом следующую дугу, двигаясь выше и выше вдоль шва. Такую сварку называют «прихватками». Применяя сварочный инвертор, овладеть «прихватками» не составляет труда даже новичку.

Опыт показывает, сварочный инверторы облегчают «поджиг», контролируют дугу, устраняют «залипание», не требуют специальных навыков для обращения с собой. Всё это делает инверторы выгодными для применения и в сфере профессионального строительства, и домашнего ремонта.

Сварочный аппарат инверторного типа

Сколько электроэнергии потребляет сварочный инвертор в различных режимах работы? Смотрите на видео:

Как выбрать сварочный инвертор

В зависимости от того, где будет работать сварочный аппарат нужно покупать бытовой, или профессиональный инвертор. Разница между ними в продолжительности времени работы.

Профессиональный сварочный инвертор рассчитан на 8-ми часовой рабочий день, бытовой же потребует после 20 – 30 минут работы, перерыва минут 30 – 60, поэтому бытовые дешевле. Есть еще промышленные инверторные сварочные аппараты, которые предназначены для работы продолжительное время в тяжелых условиях.

Для дома достаточно сварочного инвертора с максимальным сварочным током 160 А. Но это при напряжении в сети хотя бы 210 В. При низком сетевом напряжении лучше купить инвертор на 200 А.

Сварочные инверторы «Ресаната»:

Практически все мировые лидеры в области сварочного производства ориентированы преимущественно на разработку и производства инверторных сварочных источников питания. Из наиболее известных производителей можно отметить итальянские “Selco” и “Helvi”, французский “Gysmi”, корейский “Power Man”, немецкий “Fubag”, также есть российский инверторный сварочный аппарат “Торус”.

А вы используете в работе сварочный инвертор? Поделитесь своими впечатлениями!

В большинстве современных электронных устройств практически не используются аналоговые (трансформаторные) блоки питания, им на смену пришли импульсные преобразователи напряжения. Чтобы понять, почему так произошло, необходимо рассмотреть конструктивные особенности, а также сильные и слабы стороны этих устройств. Мы также расскажем о назначении основных компонентов импульсных источников, приведем простой пример реализации, который может быть собран своими руками.

Конструктивные особенности и принцип работы

Из нескольких способов преобразования напряжения для питания электронных компонентов, можно выделить два, получивших наибольшее распространение:

1. Аналоговый, основным элементом которого является понижающий трансформатор, помимо основной функции еще и обеспечивающий гальваническую развязку.
2. Импульсный принцип.

Рассмотрим, чем отличаются эти два варианта.

БП на основе силового трансформатора

Рассмотрим упрощенную структурную схему данного устройства. Как видно из рисунка, на входе установлен понижающий трансформатор, с его помощью производится преобразование амплитуды питающего напряжения, например из 220 В получаем 15 В. Следующий блок – выпрямитель, его задача преобразовать синусоидальный ток в импульсный (гармоника показана над условным изображением). Для этой цели используются выпрямительные полупроводниковые элементы (диоды), подключенные по мостовой схеме. Их принцип работы можно найти на нашем сайте.

Упрощенная структурная схема аналогового БП

Следующий блок играет выполняет две функции: сглаживает напряжение (для этой цели используется конденсатор соответствующей емкости) и стабилизирует его. Последнее необходимо, чтобы напряжение «не проваливалось» при увеличении нагрузки.

Приведенная структурная схема сильно упрощена, как правило, в источнике данного типа имеется входной фильтр и защитные цепи, но для объяснения работы устройства это не принципиально.

Все недостатки приведенного варианта прямо или косвенно связаны с основным элементом конструкции – трансформатором. Во-первых, его вес и габариты, ограничивают миниатюризацию. Чтобы не быть голословным приведем в качестве примера понижающий трансформатор 220/12 В номинальной мощностью 250 Вт. Вес такого агрегата – около 4-х килограмм, габариты 125х124х89 мм. Можете представить, сколько бы весила зарядка для ноутбука на его основе.

Понижающий трансформатор ОСО-0,25 220/12

Во-вторых, цена таких устройств порой многократно превосходит суммарную стоимость остальных компонентов.

Импульсные устройства

Как видно из структурной схемы, приведенной на рисунке 3, принцип работы данных устройств существенно отличается от аналоговых преобразователей, в первую очередь, отсутствием входного понижающего трансформатора.

Рисунок 3. Структурная схема импульсного блока питания

Рассмотрим алгоритм работы такого источника:

• Питание поступает на сетевой фильтр, его задача минимизировать сетевые помехи, как входящие, так и исходящие, возникающие вследствие работы.
• Далее вступает в работу блок преобразования синусоидального напряжения в импульсное постоянное и сглаживающий фильтр.
• На следующем этапе к процессу подключается инвертор, его задача связана с формированием прямоугольных высокочастотных сигналов. Обратная связь с инвертором осуществляется через блок управления.
• Следующий блок – ИТ, он необходим для автоматического генераторного режима, подачи напряжения на цепи, защиты, управления контроллером, а также нагрузку. Помимо этого в задачу ИТ входит обеспечение гальванической развязки между цепями высокого и низкого напряжения.

В отличие от понижающего трансформатора, сердечник этого устройства изготавливается из ферримагнитных материалов, это способствует надежной передачи ВЧ сигналов, которые могут быть в диапазоне 20-100 кГц. Характерная особенность ИТ заключается в том, что при его подключении критично включение начала и конца обмоток. Небольшие размеры этого устройства позволяют изготавливать приборы миниатюрных размеров, в качестве примера можно привести электронную обвязку (балласт) светодиодной или энергосберегающей лампы.

Теперь, как и обещали, рассмотрим принцип работы основного элемента данного устройства – инвертора.

Как работает инвертор?

ВЧ модуляцию, можно сделать тремя способами:

• частотно-импульсным;
• фазо-импульсным;
• широтно-импульсным.

На практике применяется последний вариант. Это связано как с простотой исполнения, так и тем, что у ШИМ неизменна коммуникационная частота, в отличие от двух остальных способов модуляции. Структурная схема, описывающая работу контролера, показана ниже.

Структурная схема ШИМ-контролера и осциллограммы основных сигналов

Алгоритм работы устройства следующий:

Генератор задающей частоты формирует серию прямоугольных сигналов, частота которых соответствует опорной. На основе этого сигнала формируется U_П пилообразной формы, поступающее на вход компаратора К_ШИМ. Ко второму входу этого устройства подводится сигнал U_УС, поступающий с регулирующего усилителя. Сформированный этим усилителем сигнал соответствует пропорциональной разности U_П (опорное напряжение) и U_РС (регулирующий сигнал от цепи обратной связи). То есть, управляющий сигнал U_УС, по сути, напряжением рассогласования с уровнем, зависящим как от тока на грузке, так и напряжению на ней (U_OUT).

Данный способ реализации позволяет организовать замкнутую цепь, которая позволяет управлять напряжением на выходе, то есть, по сути, мы говорим о линейно-дискретном функциональном узле. На его выходе формируются импульсы, с длительностью, зависящей от разницы между опорным и управляющим сигналом. На его основе создается напряжение, для управления ключевым транзистором инвертора.

Процесс стабилизации напряжения на выходе производится путем отслеживания его уровня, при его изменении пропорционально меняется напряжение регулирующего сигнала U_РС, что приводит к увеличению или уменьшению длительности между импульсами.

В результате происходит изменение мощности вторичных цепей, благодаря чему обеспечивается стабилизация напряжения на выходе.

Для обеспечения безопасности необходима гальваническая развязка между питающей сетью и обратной связью. Как правило, для этой цели используются оптроны.

Сильные и слабые стороны импульсных источников

Если сравнивать аналоговые и импульсные устройства одинаковой мощности, то у последних будут следующие преимущества:

• Небольшие размеры и вес, за счет отсутствия низкочастотного понижающего трансформатора и управляющих элементов, требующих отвода тепла при помощи больших радиаторов. Благодаря применению технологии преобразования высокочастотных сигналов можно уменьшить емкость конденсаторов, используемых в фильтрах, что позволяет устанавливать элементы меньших габаритов.
• Более высокий КПД, поскольку основные потери вызывают только переходные процессы, в то время как в аналоговых схемам много энергии постоянно теряется при электромагнитном преобразовании. Результат говорит сам за себя, увеличение КПД до 95-98%.
• Меньшая стоимость за счет применения мене мощных полупроводниковых элементов.
• Более широкий диапазон входного напряжения. Такой тип оборудования не требователен к частоте и амплитуде, следовательно, допускается подключение к различным по стандарту сетям.
• Наличие надежной защиты от КЗ, превышения нагрузки и других нештатных ситуаций.

К недостаткам импульсной технологии следует отнести:

Наличие ВЧ помех, это является следствием работы высокочастотного преобразователя. Такой фактор требует установки фильтра, подавляющего помехи. К сожалению, его работа не всегда эффективна, что накладывает некоторые ограничения на применение устройств данного типа в высокоточной аппаратуре.

Особые требования к нагрузке, она не должна быть пониженной или повышенной. Как только уровень тока превысит верхний или нижний порог, характеристики напряжения на выходе начнут существенно отличаться от штатных. Как правило, производители (в последнее время даже китайские) предусматривают такие ситуации и устанавливают в свои изделия соответствующую защиту.

Сфера применения

Практически вся современная электроника запитывается от блоков данного типа, в качестве примера можно привести:

• различные виды зарядных устройств; Зарядки и внешние БП
• внешние блоки питания;
• электронный балласт для осветительных приборов;
• БП мониторов, телевизоров и другого электронного оборудования.

Импульсный модуль питания монитора

Собираем импульсный БП своими руками

Рассмотрим схему простого источника питания, где применяется вышеописанный принцип работы.

Принципиальная схема импульсного БП

Обозначения:

• Резисторы: R1 – 100 Ом, R2 – от 150 кОм до 300 кОм (подбирается), R3 – 1 кОм.
• Емкости: С1 и С2 – 0,01 мкФ х 630 В, С3 -22 мкФ х 450 В, С4 – 0,22 мкФ х 400 В, С5 – 6800 -15000 пФ (подбирается),012 мкФ, С6 – 10 мкФ х 50 В, С7 – 220 мкФ х 25 В, С8 – 22 мкФ х 25 В.
• Диоды: VD1-4 – КД258В, VD5 и VD7 – КД510А, VD6 – КС156А, VD8-11 – КД258А.
• Транзистор VT1 – KT872A.
• Стабилизатор напряжения D1 – микросхема КР142 с индексом ЕН5 – ЕН8 (в зависимости от необходимого напряжения на выходе).
• Трансформатор Т1 – используется ферритовый сердечник ш-образной формы размерами 5х5. Первичная обмотка наматывается 600 витков проводом Ø 0,1 мм, вторичная (выводы 3-4) содержит 44 витка Ø 0,25 мм, и последняя – 5 витков Ø 0,1 мм.
• Предохранитель FU1 – 0.25А.

Настройка сводится к подбору номиналов R2 и С5, обеспечивающих возбуждение генератора при входном напряжении 185-240 В.

Благодаря снижению цены, в настоящее время стали очень популярны сварочные аппараты инверторного типа. Лёгкие и надёжные, они широко используются и на производстве, и во время дачно-гаражных поделок. Мы на сайте уже знакомили вас (в статье про ремонт инверторов), в общих чертах, с устройством этих сварочников. Здесь подробно объясним принцип работы сварочного инвертора.

«Изюминки» сварочного инвертора

Сварочным инвертором принято называть блок питания сварочного аппарата, оснащённый инвертором. Сам по себе инвертор – это устройство, преобразующее постоянное напряжение в высокочастотное переменное.

В двух словах, происходит следующее:

• входной выпрямитель получает напряжение из электросети (220 В, 50 Гц) и постоянным током питает «косой мост» на ключевых транзисторах;
• «косой мост» формирует прямоугольные импульсы высокой частоты (до 50 КГц). Преобразование позволяет применить в схеме высокочастотный импульсный понижающий трансформатор. Этот узел, благодаря материалу сердечника, весит на порядок меньше своего 50-герцового «собрата», что положительно сказывается на общей массе девайса. А это приводит к уменьшению веса всего сварочного аппарата. Кроме того, экономится медь и другие дорогостоящие материалы, из которых изготавливается оборудование. Импульсный трансформатор понижает высокочастотное напряжение до необходимого рабочего.

Схемотехническое решение и применение в инверторе специальных компонентов, позволили сконструировать устройство, не критичное, в широких пределах, к колебаниям напряжения питающей электросети. При понижении его ниже допустимого предела — происходит отключение генератора и загорается жёлтая лампочка «авария».

В этом и заключаются две «изюминки»: малый вес и некритичность в широком диапазоне к колебаниям напряжения источника питания;

• выходной выпрямитель преобразует напряжение (уже имеющее необходимую амплитуду) в постоянное рабочее.

Внедрение указанных выше преобразований привело к тому, что в схемотехнике источника питания появилось большое количество всяких дополнительных элементов, обеспечивающих его стабильную работу.

Теперь рассмотрим принцип работы сварочного инвертора подробно.

Как работает сварочный инвертор

В качестве примера рассмотрим устройство сварочного инвертора бренда «TELWIN» (рисунки к указанному бренду отношения не имеют). Внешний вид платы с указанием расположения элементов схемы приведён на рисунке.

Вариант компоновки деталей сварочного инвертора.

Схема сварочного инвертора состоит из двух основных частей: силовой и управляющей.

Силовая схема сварочного инвертора

Принципиальная схема приведена на рисунке (рисунки в статье кликабельные: для увеличения и удобства просмотра нажмите на него и он откроется в новом окне).

Силовая часть схемы сварочного инвертора.

Электронный силовой блок состоит из следующих узлов:

• сетевой выпрямитель;
• помехозащитный фильтр;
• инвертор;
• выходной выпрямитель.

Сетевой выпрямитель

Выпрямитель состоит из:

• двухполупериодного диодного моста;
• сглаживающего фильтра из двух параллельных электролитических конденсаторов.

Через диодный мост протекают большие токи, и он нагревается. Для рассеяния тепла его устанавливают на охлаждающий радиатор. С целью предотвращения перегрева и выхода из строя диодного моста, на радиаторе установлен элемент защиты — термопредохранитель. Он отключает питание при превышении температуры радиатора выше 90 °С. Постоянное напряжение после выпрямителя и фильтра подаётся на инвертор.

Помехозащитный фильтр

Мощный инвертор в процессе работы создаёт высокочастотные помехи. Что бы исключить их попадание в электросеть, перед выпрямителем устанавливается фильтр ЭМС (электромагнитной совместимости). Фильтр состоит из конденсаторов и дросселя (в приведённой схеме — на тороидальном магнитопроводе).

Помехозащитный фильтр (на тороиде).

Инвертор

Инвертор собран по схеме «косого моста» на двух мощных ключевых полупроводниковых приборах. В качестве последних могут быть транзисторы типов «IGBT» и «MOSFET». Оба ключевых транзистора монтируются на радиаторы для охлаждения.

На первичную обмотку импульсного понижающего трансформатора поступает напряжение со входного выпрямителя, прошедшее преобразование на ключевых транзисторах и ставшее высокочастотным. С одной из вторичных обмоток снимается уже значительно меньшее по амплитуде напряжение (рабочее значение, необходимое для сварки). Эта обмотка выполнена несколькими витками ленточного медного провода в изоляции, что позволяет производить сварку током 120…130 А.

Понижающий импульсный трансформатор (от него отходят шины).

Выходной выпрямитель

С вторичной обмотки импульсного трансформатора переменный ток высокой частоты поступает на высокочастотные мощные диодные выпрямители. Они собираются на базе сдвоенных диодов по схеме с общим катодом. Диоды обладают высоким быстродействием (время восстановления trr Предыдущая статья: Покраска кованых изделий надежно и надолго Следующая статья: Табурет ИП Моисеева кованый

Чтобы получать сообщения о новых статьях на сайте подпишитесь на рассылку (без спама).

Владислав, спасибо за уточнение, исправлено

В тексте описания инверторного сварочника написано: «Работа инверторного блока питания основана на инверсии — фазовом сдвиге напряжения (отсюда и название)» Правильно написать: ‘… на инвертировании — преобразовании энергии постоянного тока в энергию переменного тока повышенной частоты».
А так спасибо за информацию.

Инверторный источник сварочного тока — RadioRadar

Для проведения сварочных, литейных, гальванических и других работ требуется мощный специализированный источник напряжения или тока (иногда специальной формы). При анализе устройства таких источников было замечено, что их функциональные схемы практически совпадают. В предлагаемой статье приведён пример реализации преобразователя напряжения мостового типа на базе универсального микроконтроллерного управляющего модуля. Этот преобразователь пригоден не только для использования в инверторных источниках сварочного тока, но и в системах индукционного нагрева, источниках бесперебойного питания радиоэлектронной аппаратуры, источниках тока для гальваники, преобразователях частоты, источниках питания ультразвуковых генераторов.

Предлагаемый инверторный источник сварочного тока питается от сети переменного напряжения 170…240 В и рассчитан на ток нагрузки до 150 А в течение 70 % рабочего времени. Основное отличие этого источника от классических — отсутствие отдельного узла зарядки накопительного конденсатора, а также возможность приспособления к решению различных задач без изменения схемы блока управления, а лишь заменой программы микроконтроллера.

Функционально источник сварочного тока состоит из источника питания входящих в его состав узлов, тринисторного управляемого выпрямителя, высокочастотного мостового инвертора на IGBT с оптоизолированными узлами управления и внешнего сварочного блока. Принципиальная схема перечисленных блоков изображена на рис. 1. Выпрямителем и инвертором управляет, а также контролирует их работу микро-контроллерный блок контроля и управления, схема которого показана на рис. 2. Нумерация элементов на этих схемах — сквозная.

Рис. 1. Принципиальная схема внешнего сварочного блока

Рис. 2. Схема микроконтроллерного блока контроля и управления

 

При замкнутых контактах автоматического выключателя SA1 переменное сетевое напряжение поступает на диодный мост, состоящий из диодов VD1, VD5 и диодов основного силового выпрямителя VD11, VD12. Выпрямленный ток заряжает до амплитуды сетевого напряжения конденсатор C4. Терморезистор RK1 JNR10S470L ограничивает ток зарядки.

Через резисторы R1, R2, R5 и R6 напряжение с конденсатора C4 поступает в цепь питания контроллера преобразователя напряжения DA1 ТОР233Р.

С момента старта до нарастания напряжения на конденсаторе C10 до 5 В микросхема DA1 работает в автогенераторном режиме. Когда это напряжение достигнуто, открывается выходная цепь параллельного интегрального стабилизатора DA2 TL431ALP, что вызывает протекание тока через резистор R9 и излучающий диод оптрона U1. Открывшийся фототранзистор этого оптрона замыкает цепь управления микросхемы DA1, обеспечивая закрывание её выходного ключа и прекращение накопления энергии в магнитопроводе импульсного трансформатора T1. Пока этот ключ закрыт, накопленная энергия через вторичные обмотки трансформатора поступает в их нагрузки. На всех вторичных обмотках действуют гальванически развязанные между собой и от питающей сети напряжения. Более подробно с работой обратноходового преобразователя напряжения на микросхеме ТОР233Р можно ознакомиться в документе «TOP232-234 TOPSwitch-FX Family Design Flexible, EcoSmart®, Integrated Off-line Switcher» (URL: http://pdf.datasheetbank.com/pdf/ Power-Integrations/663 140.pdf (25.12.16)).

Блок управления и контроля выполнен на микроконтроллере DD1 ATmega48-20AU. Цепь C34R59 задерживает запуск микроконтроллера до установки стабильного уровня питающего напряжения. По окончании формируемого этой цепью импульса начинает работать с частотой 8 МГц внутренний тактовый RC-генератор микроконтроллера. Эту частоту задают при программировании конфигурации микроконтроллера.

Сетевое синусоидальное напряжение через резисторы R34 и R35 поступает на диодный мост VD24. Выпрямленный им пульсирующий ток течёт через излучающий диод оптрона U7, зашунтированный резистором R38. Вблизи перехода мгновенного значения сетевого напряжения через ноль ток через излучающий диод на некоторое время прекращается, а выходной транзистор оптрона U7 закрывается, что приводит к подаче синхронизирующего сигнала высокого логического уровня на вход PD2 микроконтроллера DD1.

Обрабатывая это событие, микроконтроллер с заданной задержкой устанавливает на своём выходе PB3 сигнал низкого уровня. Это вызывает протекание тока по цепи, состоящей из излучающего диода оптрона U2 и резистора R14. Фототранзистор оптрона U2 открывается, и сигнал c резистора R15 открывает p-канальный полевой транзистор VT1. Через открывшийся транзистор и резисторы R16 и R17 напряжение + 12 В с выпрямителя на диоде VD6 поступает в цепи управляющих электродов тринисторов Vs 1 и VS2. Тринисторы открываются.

Переменное сетевое напряжение поступает также на силовой мостовой выпрямитель, образованный диодами VD11 и VD12 и тринисторами VS1 и VS2. С момента их открывания и до смены полярности напряжения анод-катод, вызывающей закрывание тринисторов, происходит зарядка накопительного конденсатора C17. При каждом переходе питающего напряжения через ноль микроконтроллер уменьшает задержку открывания, поэтому зарядка происходит плавно. Её продолжительность (в рассматриваемом варианте — около 5 с) задана программно.

В случае возникновения аварийной ситуации микроконтроллер не формирует на выходе PB3 сигнал, разрешающий открывание тринисторов, вследствие чего они остаются закрытыми. Цепи R18C15 и R20C16 исключают ложные открывания тринисторов под воздействием помех.

Завершив плавную зарядку накопительного конденсатора C17, программа начинает формировать на выходах PB1 и PB2 микроконтроллера импульсы управления ключами мостового инвертора, следующие с частотой 20 кГц (она задана программно). Коэффициент заполнения импульсов регулируют переменным резистором R33 в интервале 0,1…0,9.

С этих выходов сигналы управления, взаимно задержанные на половину периода частоты 20 кГц, поступают в выполненные на оптронах U3-U6 узлы управления IGBT VT2-VT5. Поскольку эти узлы идентичны, на схеме рис. 1 развёрнуто показан только один из них, построенный на оптроне U3.

Он питается от обмотки IV трансформатора T1 выпрямленным диодом VD9 напряжением 25 В. Временные диаграммы, поясняющие его работу, изображены на рис. 3. Эмиттер управляемого этим узлом IGBT VT5 соединён с выходом интегрального стабилизатора отрицательного напряжения DA3. За счёт этого напряжение затвор-эмиттер IGBT, в зависимости от состояния оптрона, меняется от +18 В, при котором IGBT полностью открыт, до -7 В (IGBT надёжно закрыт).

Рис. 3. Временные диаграммы

 

Импульсы с выхода PB2 микроконтроллера через резистор R60 поступают на соединённые последовательно излучающие диоды оптронов U3 и U4, управляющих соответственно IGBT VT5 и VT2. Поэтому эти IGBT открываются одновременно. IGBT VT3 и VT4 в это время остаются закрытыми, поскольку импульс на выходе PB1 отсутствует. Ток протекает по цепи плюсовая обкладка конденсатора C17, открытый IGBT VT2, трансформатор тока T4, обмотка I трансформатора T5 (в направлении от конца к началу), открытый IGBT VT5, трансформатор тока T3, минусовая обкладка конденсатора C17. Это индуктирует на вторичных обмотках трансформатора T5 напряжения, приложенные плюсом к аноду диода VD21 и минусом к аноду диода VD22. Сварочный ток течёт по обмотке II трансформатора T5, открытому диоду VD21, дросселю L2 и по сварочной цепи.

В следующем полупериоде работы инвертора программа формирует импульс на выходе PB1 микроконтроллера, чем открывает IGBT VT3 и VT4. На выходе PB2 импульса нет, поэтому IGBT VT2 и VT5 закрыты. Ток протекает по цепи плюсовая откладка конденсатора C17, открытый IGBT VT4, обмотка I трансформатора T5 (в направлении от начала к концу), трансформатор тока T4, открытый IGBT VT3, трансформатор тока T2, минусовая обкладка конденсатора C17. Это индуктирует на вторичных обмотках трансформатора T5 напряжения, приложенные плюсом к аноду диода VD22 и минусом к аноду диода VD21. Сварочный токтечёт по обмотке III трансформатора T5, открытому диоду VD22, дросселю L2 и сварочной цепи.

Регулируют сварочный ток переменным резистором R33, установленным на передней панели инвертора. На вход ADC2 микроконтроллера через интегрирующую цепь R46C30 поступает напряжение, зависящее от положения движка этого переменного резистора. Резисторы R41, R42, R45, R47 служат для исключения возможности повреждения входа ADC2 микроконтроллера при обрыве в цепи переменного резистора R33. АЦП микроконтроллера преобразует поданное на вход ADC2 напряжение в код, а программа обрабатывает его и, в зависимости от полученного результата, изменяет коэффициент заполнения импульсов на выходах PB1 и PB2.

Трансформаторы тока T2 и T3 служат датчиками защиты от замыкания в нагрузке и сквозного тока IGBT. При возникновении аварийной ситуации напряжение на вторичных обмотках этих трансформаторов возрастает. После выпрямления диодными сборками VD25 или VD26 оно через резистивный делитель R48R49 (конденсатор С29 подавляет помехи) поступает на неинвертирующий вход компаратора DA7.1. Образцовое напряжение на его инвертирующем входе формирует резистивный делитель R54R55 с помехоподавляющим конденсатором С32 (оно же подано и на неинвертирующий вход компаратора DA7.2). При превышении сигналом, поступившим на вход 5, образцового напряжения (это происходит при протекании через первичные обмотки трансформаторов T2 или T3 тока более 30 А) на выходе компаратора DA7.1 формируется импульс высокого уровня. Через интегрирующую цепь R58C35, позволяющую избежать ложных срабатываний, он поступает на инвертирующий вход компаратора DA7.2. Если длительность аварийного импульса превысит 5 мс, то на вход PD3 микроконтроллера с выхода компаратора DA7.2 поступит сигнал, который запретит программе формирование управляющих импульсов на выходах PB1 и PB2.

Трансформатор тока T4 служит датчиком рабочего тока в обмотке I трансформатора T5. Выпрямленное мостом из диодов сборок VD23 и VD27 напряжение вторичной обмотки трансформатора T4 через интегрирующую цепь R52C31 поступит на вход ADC1 микроконтроллера. Оно будет измерено и обработано программно. При превышении измеренным током значения 25 А программа корректирует коэффициент заполнения импульсов управления IGBT.

Защита от перегрева выполнена на терморезисторе RK2 KTY81/210. От температуры зависят его сопротивление и уровень сигнала на входе ADC0 микроконтроллера. В случае превышения допустимой температуры программа уменьшает коэффициент заполнения импульсов на выходах PB1 и PB2 или вовсе прекращает их формирование до остывания терморезистора.

После подачи на микроконтроллер питания и запуска его внутреннего тактового генератора программа ожидает прихода на вход PD2 сигнала перехода мгновенного значения сетевого напряжения через нулевой уровень. По получении такого сигнала она запускает два внутренних таймера. Содержимое счётного регистра одного из них используется для управления скоростью зарядки конденсатора C17.

Второй таймер обслуживает защиту инвертора. Он перезапускает микроконтроллер при отсутствии в течение 10 мс сигнала перехода сетевого напряжения через нулевой уровень, в результате чего работа программы начинается заново. Через 9,95 мс с момента получения сигнала перехода через ноль программа подаёт сигнал открывания тринисторов, устанавливая высокий уровень на выходе PB3 микроконтроллера. По получении следующего такого сигнала уровень на выходе PB3 становится низким. Следующий сигнал открывания тринисторов будет подан через 9,9 мс, поэтому они останутся открытыми на 0,5 мс дольше. За счёт постепенного увеличения продолжительности открытого состояния тринисторов конденсатор C17 плавно заряжается. Примерно через 5 с микроконтроллер станет подавать сигнал открывания тринисторов непрерывно. Снят он будет только при пропадании напряжения в питающей сети или в ситуации «Авария».

До полной зарядки конденсатора C17 сигналы управления IGBT программа не формирует. По завершении его зарядки на выходах PB1 и PB2 микроконтроллера появляются последовательности импульсов, следующих с периодом 50 мкс, взаимно сдвинутые на полпериода (25 мкс). Длительность импульсов зависит от напряжения, поступающего на вход ADC2 микроконтроллера. Её минимальное значение — 2,5 мкс, максимальное — 22,5 мкс (остальные 2,5 мкс полупериода — минимальная пауза, необходимая для гарантированного закрывания ранее открытых IGBT).

Действие аварийной защиты основано на прекращении формирования сигналов управления IgBt в ситуациях «Авария», «Авария 2» и «Перегрев 2». Ситуация «Авария» возникает при повышении напряжения на входе ADC1 микроконтроллера. Это напряжение преобразуется в двоичный код. В зависимости от его значения длительность сигналов управления IGBT сначала плавно уменьшается, а если это не даёт результата, формирование импульсов совсем прекращается.

При поступлении сигнала высокого логического уровня на вход PD3 ситуация «Авария 2» возникает без задержки. Условие возникновения ситуации «Перегрев 2» — повышенное напряжение на входе ADC0 микроконтроллера. Оно также преобразуется в двоичный код, результатом анализа которого становится уменьшение длительности импульсов управления либо их полное выключение. После устранения причин возникновения аварийных ситуаций работа инверторного источника автоматически возобновляется.

Загрузочный файл программы микроконтроллера weld.hex приложен к
статье. Конфигурация микроконтроллера должна быть установлена следующей: расширенный байт — 0xFF, старший байт — 0xDD, младший байт — 0xE2. Программатор подключают к разъёму XP9.

Конструктивно основная часть деталей сварочного источникаразмещенана печатной плате размерами 140×92,5 мм, чертёж печатных проводников которой изображён на рис. 4.

Рис. 4. Печатная плата

 

C нижней стороны печатной платы (рис. 5) расположены элементы для поверхностного монтажа, а также диоды VD11 и VD12, тринисторы VS1 и VS2, IGBT VT2-VT5. На верхней стороне (рис. 6) — остальные элементы. Силовые цепи выполнены навесными проводами сечением не менее 2,5 мм². Магнитопроводы трансформаторов тока T2, T3, T4 типоразмера К20х12х6 из феррита 2000НМ1 с вторичными обмотками, содержащими по 200 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,25 мм, надеты на эти провода.

Рис. 5. Элементы на печатной плате

 

Рис. 6. Элементы на печатной плате

 

Трансформатор T1 установлен на верхней стороне печатной платы. Его магнитопровод — кольцо типоразмера К24х13х7,5 из пермаллоя МП140, изолированное слоем лакоткани. Намоточные данные приведены в табл. 1, причём порядок, в котором наматывают обмотки, соответствует их номерам на схеме. Витки обмоток I, VI и VII распределены равномерно по всему периметру магнитопровода. Каждая из остальных обмоток намотана на своём сегменте магнитопровода и не перекрывается. Все обмотки изолированы лакотканью.

Таблица 1

Обмотка	Выводы	Число витков	Провод	Диаметр, мм (сечение, мм2)
I	13-14	117	ПЭВ-2	0,25
II	1-2	7	ПЭВ-2	0,25
III	3-4	29	ПЭВ-2	0,25
IV	5-6	29	ПЭВ-2	0,25
V	7-8	29	ПЭВ-2	0,25
VI	9-10	15	МГТФ	(0,35)
VII	11-12	15	МГТФ	(0,12)

Дроссель L1 — EC24.

Конденсатор C17 закреплён над верхней поверхностью платы на стойках высотой 20 мм. Они прижимают к его выводам монтажные лепестки с припаянными к ним проводами, соединяемыми с выводами конденсатора. Для соединения силовых проводов с выводами IGBT VT2-VT5, тринисторов VS1 и VS2, диодов VD11 и VD12 на печатной плате предусмотрены контактные площадки с отверстиями. Эти элементы через изоляционные прокладки прижаты к блоку теплоотводов, как показано на рис. 7.

Рис. 7. Блок теплоотводов

 

Выходной трансформатор T5, дроссель L2, выпрямительные диоды VD21, VD22 размещены на отдельном блоке теплоотводов. Намоточные данные трансформатора T5 приведены в табл. 2. Его магнитопровод — Гам-мамет ГМ414 кл. 2 типоразмера ОЛ64х40х30. Первичная обмотка изолирована от магнитопровода и вторичных обмоток двойными слоями лакоткани.

Таблица 2

Обмотка	Выводы	Число витков	Провод	Диаметр, мм
I	1-2	20	ПЭВ-2	0,65×12
II	3-4	5	ПЭВ-2	0,65×24
III	5-6	5	ПЭВ-2	0,65×24

Обмотка дросселя L2 намотана на магнитопроводе ШЛМ20х32 из электротехнической стали толщиной 0,08 мм пакетом из пяти медных мягких лент толщиной 0,1 мм и шириной немного меньше высоты окна магнитопровода. Пакетом, изолированным лакотканью, сделано семь витков. Магнитопровод собран с немагнитным зазором длиной 1,8 мм.

Между блоками теплоотводов расположены два вентилятора типоразмера 80х80 мм от компьютерного блока питания, подключаемые к разъёмам XP1 и XP2. Один вентилятор обдувает трансформатор T5, дроссель L2 и конденсатор C17. Его воздушный поток направлен в сторону трансформатора T5. Второй вентилятор находится между блоками теплоотводов. Его воздушный поток направлен в сторону диодов VD21 и VD22. 

Сетевой кабель ПВС 2х2,5 мм² подключён к зажимам 1 и 3 (верхним) автоматического выключателя SA1. К зажимам 2 и 4 (нижним) этого выключателя подключены по два провода сечением 1,5 мм². Один из проводов от зажима 2 соединён с анодом тринистора VS2, а другой — с катодом диода VD12 (через печатные проводники соединения между ними нет). Один из проводов от зажима 4 идёт к аноду тринистора VS1, а второй — к катоду диода VD11. Соединения между ними через печатные проводники тоже нет. Переменный резистор R33 регулировки тока установлен на передней панели корпуса и соединён с разъёмом XP8 жгутом из трёх проводов. Терморезистор RK2 закреплён на теплоотводе прижимной скобой.

Программу микроконтроллера можно найти здесь.

Авторы: А. Жарков, А. Старинов, г. Омск

Инверторный источник питания для электросварки

Изобретение относится к инверторному источнику питания для электросварки и может быть использовано в строительстве, производстве и быту в качестве источника питания, предназначенного для дуговой и контактной электросварки постоянным током различных изделий. Тактовый генератор (1) инверторного источника прямым выходом соединен с управляющими входами первого (3) и четвертого (8) электронных ключей, инверсным выходом подключен к управляющим входам второго (4) и третьего (7) электронных ключей. Двухполярный источник питания (2) плюсовым выводом соединен с входом первого электронного ключа (3), минусовым выводом подключен к входу второго (4) электронного ключа, общим выводом соединен со вторыми выводами обоих накопительных конденсаторов (5, 6) и вторым выводом первичной обмотки сварочного трансформатора (9), имеющего общий вывод для соединения со свариваемой конструкцией (13). Выход первого электронного ключа (3) подключен к первому выводу первого накопительного конденсатора (5) и входу третьего электронного ключа (7), выход второго электронного ключа (4) соединен с первым выводом второго накопительного конденсатора (6) и входом четвертого электронного ключа (8), выход которого подключен к выходу третьего электронного ключа (7) и первому выводу первичной обмотки сварочного трансформатора (9). Инверторный источник питания обладает повышенной надежностью и стабильностью выходных рабочих характеристик. 1 ил.

 

Изобретение относится к электронной импульсной технике и может быть использовано в строительстве, производстве и быту в качестве источника питания инверторного типа, предназначенного для дуговой и контактной электросварки постоянным током различных изделий.

Известен источник питания для дуговой сварки и резки, содержащий трансформатор с первичной и двумя вторичными обмотками, причем первичная обмотка подключена к источнику переменного напряжения, а вторичные обмотки — к входам мостового выпрямителя (RU 2060125 С1, 1996.05.20).

Недостатками данного устройства является ограниченный частотный диапазон источника питания, а также большие габариты и масса сварочного трансформатора.

Известен источник питания для дуговой сварки, содержащий транзисторный инвертор, вторичный выпрямитель, сглаживающий реактор, датчик тока, сумматор, функциональный генератор, формирователь напряжения задания, блок управления, коммутатор, компаратор, а также интегратор (RU 2103124 С1, 1998.01.27).

К недостаткам данного устройства следует отнести высокий уровень пульсаций сварочного тока во время переходных процессов установления электрической дуги в стационарное состояние.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого изобретения является сварочный источник питания для сварки на сильном токе, содержащий источник питания, инверторный каскад, сварочный трансформатор, выпрямитель, сглаживающий реактор (дроссель), средство управления для формирования сигнала выключения инвертора, транзисторный каскад, датчик измерения мгновенного значения тока сварки, компаратор для формирования сигнала слабого тока и схему управления током сварки (RU 2210474 С2, 2003.08.20).

Основным недостатком данной конструкции является возникновение высокочастотных паразитных колебаний (звона) в обмотках сварочного трансформатора при использовании широтно-импульсного регулирования выходной мощности устройства. Эти колебания появляются в тот момент, когда транзисторы (электронные ключи) инвертора закрыты, и первичная обмотка сварочного трансформатора оказывается отключенной на некоторое время от источника питания. В результате происходит дополнительный нагрев сварочного трансформатора, выпрямителя и транзисторных коммутаторов, что приводит к понижению КПД и надежности устройства. При изменении скважности управляющего сигнала в сторону увеличения уровень пульсаций выходного (сварочного) тока также увеличивается, причем возникает вероятность исчезновения электрической дуги в режиме малых токов.

Другим недостатком конструкции является использование транзисторных ключей в силовых цепях вторичных обмоток сварочного трансформатора, ток которых может достигать нескольких сотен ампер. Данное обстоятельство ограничивает частотный диапазон сварочного источника, увеличивает его габариты и массу, снижает стабильность рабочих характеристик, а также ограничивает выходной ток.

Технической задачей изобретения является создание инверторного источника питания для электросварки, обладающего высокой надежностью и стабильностью выходных рабочих характеристик, имеющего широкий частотный диапазон, высокий КПД, небольшие габариты и массу.

Эта техническая задача достигается тем, что в инверторный источник питания для электросварки, содержащий тактовый генератор, двухполярный источник питания, сварочный трансформатор, вторичными обмотками соединенный с входами выпрямителя, выход которого через сглаживающий дроссель подключен к сварочному электроду, введены четыре электронных ключа и два накопительных конденсатора, образуя при этом новое схемотехническое решение инверторного преобразователя частоты и дополнительные связи, причем свариваемая конструкция соединена с общим выводом вторичных обмоток сварочного трансформатора.

Функциональная схема, эпюры напряжений и токов, поясняющих работу инверторного источника питания для электросварки, представлены на чертеже.

Инверторный источник питания для электросварки содержит тактовый генератор 1, прямым выходом соединенный с управляющими входами первого 3 и четвертого 8 электронных ключей, инверсным выходом подключенный к управляющим входам второго 4 и третьего 7 электронных ключей, двухполярный источник питания 2, плюсовым выводом соединенный с входом первого 3 электронного ключа, минусовым выводом подключенный к входу второго 4 электронного ключа, общим выводом соединенный со вторыми выводами обоих 5, 6 накопительных конденсаторов и вторым выводом первичной обмотки сварочного трансформатора 9, выход первого электронного ключа 3 подключен к первому выводу первого накопительного конденсатора 5 и входу третьего электронного ключа 7, выход второго электронного ключа 4 соединен с первым выводом второго накопительного конденсатора 6 и входом четвертого электронного ключа 8, выход которого подключен к выходу третьего электронного ключа 7 и первому выводу первичной обмотки сварочного трансформатора 9, вторичными обмотками соединенного с входами выпрямителя 10, выход которого через сглаживающий дроссель 11 подключен к сварочному электроду 12, причем свариваемая конструкция 13 соединена с общим выводом вторичных обмоток сварочного трансформатора 9.

Описание работы устройства

Инверторный источник питания для электросварки содержит тактовый генератор 1, двухполярный источник питания 2, первый 3, второй 4, третий 7 и четвертый 8 электронные ключи, первый 5 и второй 6 накопительные конденсаторы, сварочный трансформатор 9, выпрямитель 10 и сглаживающий дроссель 11. Сварочный электрод 12 подключен к выходу сглаживающего дросселя 11, а свариваемая конструкция 13 соединена с общим выводом вторичных обмоток сварочного трансформатора 9.

Генератор 1 вырабатывает опорные импульсы, управляющие работой устройства. С прямого выхода генератора 1 (эпюра а) импульсы напряжения поступают на управляющие входы первого 3 и четвертого 8 электронных ключей. С инверсного выхода (эпюра b) — на управляющие входы второго 4 и третьего 7 электронных ключей. Если на управляющем входе электронного ключа присутствует низкий уровень напряжения, то он находится в закрытом состоянии. Когда на управляющем входе электронного ключа появляется высокий уровень напряжения, то он открывается, замыкая цепь между входом и выходом. Таким образом, коммутация электронных ключей 3, 4, 7, 8 происходит с частотой тактового генератора 1 попарно: если ключи 3, 8 открыты, то ключи 4, 7 закрыты и наоборот.

Устройство получает питание от симметричного двухполярного источника 2, который вырабатывает одинаковое напряжение разной полярности относительно общего вывода. Плюсовой вывод источника 2 соединен с входом первого ключа 3, минусовой вывод источника 2 подключен к входу второго ключа 4. Общий вывод источника 2 соединен со вторыми выводами конденсаторов 5, 6 и вторым выводом первичной обмотки трансформатора 9. Первый вывод накопительного конденсатора 5 включен в цепь между выходом и входом ключей 3 и 7. Аналогично включен конденсатор 6 в цепь между выходом и входом ключей 4 и 8. Первый вывод первичной обмотки трансформатора 9 соединен с обоими выходами ключей 7, 8.

Сварочный трансформатор 9 содержит две вторичные обмотки, имеющие общий (средний) вывод, которые вместе с выпрямителем 10 образуют двухполупериодную схему. Досель 11 представляет собой индуктивный сглаживающий фильтр, уменьшающий пульсации сварочного тока.

В течение первого полупериода времени (t0…t1) работы тактового генератора 1 (эпюры а, b) ключи 3 и 8 открыты, а ключи 4 и 7 закрыты. Накопительный конденсатор 5 заряжается от плюсового источника питания 2 до максимального напряжения (эпюра с). Конденсатор 6 имеет нулевой потенциал (эпюра d), поскольку ключ 4 закрыт. Напряжение на первичной обмотке сварочного трансформатора также равно нулю (эпюра е), сварочный ток отсутствует (эпюра f).

В начале второго полупериода (t1…t2) ключи 3 и 8 закрываются, а ключи 4 и 7 открываются. Первичная обмотка трансформатора 9 подключается к накопительному конденсатору 5, который начинает разряжаться через открытый ключ 7 (эпюра с), в результате чего на первичной обмотке трансформатора 9 образуется электрический сигнал положительной полярности (эпюра е), вызывающий появление сварочного тока (эпюра f) между электродом 12 и конструкцией 13. В это же время конденсатор 6 заряжается от минусового источника питания 2 до максимального напряжения через открытый ключ 4 (эпюра d).

На отрезке времени t2…t3 ключи 4 и 7 закрыты, а ключи 3 и 8 открыты. Накопительный конденсатор 5 от источника 2 подзаряжается до своего максимального значения (эпюра с), а первичная обмотка трансформатора 9 подключается к конденсатору 6, заряженному отрицательно (эпюра d), который отдает накопленную энергию трансформатору 9 через открытый ключ 8 (эпюра е), поддерживая ток силовой цепи (эпюра f). Наличие выпрямителя 10 обеспечивает неизменность направления сварочного тока, величина пульсаций которого сглаживаются дросселем 11.

Дальнейшая работа схемы аналогична вышеприведенному описанию.

Основным достоинством предлагаемого устройства является то, что источник питания 2 изолирован от нагрузки сварочного трансформатора 9. Электрическая энергия от источника 2 передается к трансформатору 9 в два этапа: сначала заряжаются накопительные конденсаторы 5 или 6 через открытые ключи 3 или 4, затем они отдают свою энергию в первичную обмотку трансформатора 9 через открытые ключи 7 или 8, при этом источник 2 полностью развязан от работающего инвертора. Данное обстоятельство определяет высокую надежность и безопасность в работе всей конструкции.

Другим преимуществом является то, что электрическая энергия, поступающая в инвертор, строго ограничена емкостью конденсаторов 5 и 6, следовательно, величину сварочного тока можно регулировать, изменяя их номиналы. При возникновении перегрузок или во время переходных процессов максимальная величина сквозных или ударных токов, возникающих в силовых цепях, также ограничивается значениями емкостей накопительных конденсаторов 5 и 6.

Приведенная конструкция позволяет отказаться от широтно-импульсного регулирования выходной мощности, обеспечивая оптимальный режим работы инвертора и снижение пульсаций сварочного тока.

Предлагаемая конструкция обеспечивает надежную работу инверторного преобразователя в диапазоне частот от 25 кГц до 130кГц, при этом максимальный сварочный ток может достигать 300…400А, а минимальный ток — 8…12А.

Масса сварочного трансформатора может быть снижена до 0,9…1,5 кг при рабочих токах 130…160А.

Инверторный источник питания для электросварки обладает высокой стабильностью рабочих характеристик, его конструктивные возможности позволяют изготавливать как мощные высокопроизводительные установки, так и малогабаритные переносные устройства, обладающие небольшой массой.

Предлагаемое устройство имеет высокий КПД, широкий диапазон использования, высокую надежность и большой срок эксплуатации.

Инверторный источник питания для электросварки, содержащий тактовый генератор, двухполярный источник питания, сварочный трансформатор, вторичными обмотками соединенный с входами выпрямителя, выход которого через сглаживающий дроссель подключен к сварочному электроду, отличающийся тем, что в него введены четыре электронных ключа и два накопительных конденсатора, тактовый генератор прямым выходом соединен с управляющими входами первого и четвертого электронных ключей, инверсным выходом подключен к управляющим входам второго и третьего электронных ключей, двухполярный источник питания плюсовым выводом соединен с входом первого электронного ключа, минусовым выводом подключен к входу второго электронного ключа, общим выводом соединен со вторыми выводами обоих накопительных конденсаторов и вторым выводом первичной обмотки сварочного трансформатора, имеющего общий вывод для соединения со свариваемой конструкцией, выход первого электронного ключа подключен к первому выводу первого накопительного конденсатора и входу третьего электронного ключа, выход второго электронного ключа соединен с первым выводом второго накопительного конденсатора и входом четвертого электронного ключа, выход которого подключен к выходу третьего электронного ключа и первому выводу первичной обмотки сварочного трансформатора.

Инвертор

(источники питания постоянного и переменного тока) — продукты питания от Allied Electronics & Automation

В наличии: 17

+1 156,46 $

+5 142,39 $

+10 $ 137,70

Каждый

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

200 Вт

100 В переменного тока | 110 В переменного тока | 115 В переменного тока | 120 В переменного тока

24 В постоянного тока

110 В переменного тока @ 1.8A

Крепление на панель

Истинная синусоида

3-летняя гарантия | Сигнал низкого заряда батареи | Отключение при низком уровне заряда батареи | Защита от обратной полярности входа | Защита от короткого замыкания на выходе | Защита от перегрева | Защита от перенапряжения | Защита от перегрузки | Дистанционное управление включением-выключением

Серия TS-200

В наличии: 43 год

+1 $ 152,51

+5 143 доллара.37

+10 140,31 долл. США

Каждый

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

400 Вт

100 В переменного тока | 110 В переменного тока | 115 В переменного тока | 120 В переменного тока

24 В постоянного тока

[email protected]

Крепление на панель

Истинная синусоида

3-летняя гарантия | Сигнал низкого заряда батареи | Отключение при низком уровне заряда батареи | Защита от обратной полярности входа | Защита от короткого замыкания на выходе | Защита от перегрева | Защита от перенапряжения | Защита от перегрузки | Дистанционное управление включением-выключением

Серия TS-400

В наличии: 58

+1 86 долларов.16

+5 83,14 $

+10 80,99 долл. США

+25 79,27 $

Каждый

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

375 Вт

120 В переменного тока

12 В постоянного тока

[email protected]

Рабочий стол

Синусоидальная волна

Ограниченная гарантия сроком на 1 год | Выключатель питания с подсветкой | Сигнализация низкого заряда батареи | Автоматическое отключение при низком заряде батареи | Сигнализация перегрузки | Автоматическое отключение при перегрузке

PV серии

В наличии: 11
На заказ: 22

+1 358 долларов.83

+5 337,30 долл. США

+10 330,12 $

Каждый

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

1000 Вт

100 В переменного тока | 110 В переменного тока | 115 В переменного тока | 120 В переменного тока

24 В постоянного тока

[email protected]

Крепление на панель

Истинная синусоида

3-летняя гарантия | Защита автоматическим выключателем переменного тока | Сигнал низкого заряда батареи | Отключение при низком уровне заряда батареи | Защита от обратной полярности входа | Защита от короткого замыкания на выходе | Защита от перегрева | Защита от перенапряжения | Защита от перегрузки

Серия TS-1000

В наличии: 32

+1 64 доллара.81 год

+5 62,54 $

+10 60,92 долл. США

+25 59,63 долл. США

Каждый

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

150 Вт

120 В переменного тока

12 В постоянного тока

120 В переменного тока при 1,25 А

Рабочий стол

Синусоидальная волна

Ограниченная гарантия сроком на 1 год | Отключение при низком уровне заряда батареи | Выключатель питания с подсветкой | Сигнал низкого заряда батареи

PV серии

В наличии: 6

+1 137 долларов.00

+5 131,53 долл. США

+10 126,04 $

+25 120,57 долл. США

Каждый

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

699 Вт

120 В переменного тока

12 В постоянного тока

120 В переменного тока @ 5,83 А

Крепление на панель

Синусоидальная волна

Сигнализация низкого заряда батареи | Сигнализация перегрузки

PV серии

В наличии: 2

+1 437 долларов.17

+5 424,05 долл. США

+10 410,94 долл. США

Каждый

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

1500 Вт

100 В переменного тока | 110 В переменного тока | 115 В переменного тока | 120 В переменного тока

24 В постоянного тока

[email protected]

Крепление на панель

Истинная синусоида

3-летняя гарантия | Защита автоматическим выключателем переменного тока | Сигнал низкого заряда батареи | Отключение при низком уровне заряда батареи | Защита от обратной полярности входа | Защита от короткого замыкания на выходе | Защита от перегрева | Защита от перенапряжения | Защита от перегрузки

Серия TS-1500

В наличии: 3

+1 301 доллар.49

+5 289,44 долл. США

+10 277,38 долл. США

+25 265,31 $

Каждый

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

999 Вт

120 В переменного тока

12 В постоянного тока

120 В переменного тока @ 8,33 А

Крепление на панель

Синусоидальная волна

Удаленное включение / выключение

PV серии

В наличии: 6

+1 169 долларов.03

+5 153,82 долл. США

+10 148,75 долл. США

Каждый

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

400 Вт

200 В переменного тока | 220 В переменного тока | 230 В переменного тока | 240 В переменного тока

12 В постоянного тока

[email protected]

Крепление на панель

Истинная синусоида

3-летняя гарантия | Сигнал низкого заряда батареи | Отключение при низком уровне заряда батареи | Защита от обратной полярности входа | Защита от короткого замыкания на выходе | Защита от перегрева | Защита от перенапряжения | Защита от перегрузки | Дистанционное управление включением-выключением

Серия TS-400

В наличии: 3

+1 262 доллара.84

+5 247,07 долл. США

+10 241,81 $

Каждый

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

700 Вт

100 В переменного тока | 110 В переменного тока | 115 В переменного тока | 120 В переменного тока

12 В постоянного тока

[email protected]

Крепление на панель

Истинная синусоида

3-летняя гарантия | Сигнал низкого заряда батареи | Отключение при низком уровне заряда батареи | Защита от обратной полярности входа | Защита от короткого замыкания на выходе | Защита от перегрева | Защита от перенапряжения | Защита от перегрузки | Дистанционное управление включением-выключением

Серия TS-700

В наличии: 3

+1 358 долларов.83

+5 337,30 долл. США

+10 330,12 $

Каждый

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

1000 Вт

100 В переменного тока | 110 В переменного тока | 115 В переменного тока | 120 В переменного тока

12 В постоянного тока

[email protected]

Крепление на панель

Истинная синусоида

3-летняя гарантия | Защита автоматическим выключателем переменного тока | Сигнал низкого заряда батареи | Отключение при низком уровне заряда батареи | Защита от обратной полярности входа | Защита от короткого замыкания на выходе | Защита от перегрева | Защита от перенапряжения | Защита от перегрузки

Серия TS-1000

3000 Вт

120 В переменного тока

12 В постоянного тока

120 В переменного тока при 25 А

Крепление на панель

Синусоидальная волна

Удаленное включение / выключение

PV серии

В наличии: 3

+1 422 доллара.88

+5 $ 397,50

+10 $ 389,05

Каждый

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

1500 Вт

200 В переменного тока | 220 В переменного тока | 230 В переменного тока | 240 В переменного тока

24 В постоянного тока

[email protected]

Крепление на панель

Истинная синусоида

3-летняя гарантия | Защита автоматическим выключателем переменного тока | Сигнал низкого заряда батареи | Отключение при низком уровне заряда батареи | Защита от обратной полярности входа | Защита от короткого замыкания на выходе | Защита от перегрева | Защита от перенапряжения | Защита от перегрузки

Серия TS-1500

В наличии: 1

+1 151 доллар.31 год

+5 142,23 $

+10 139,21 долл. США

Каждый

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

400 Вт

100 В переменного тока | 110 В переменного тока | 115 В переменного тока | 120 В переменного тока

12 В постоянного тока

[email protected]

Крепление на панель

Истинная синусоида

3-летняя гарантия | Сигнал низкого заряда батареи | Отключение при низком уровне заряда батареи | Защита от обратной полярности входа | Защита от короткого замыкания на выходе | Защита от перегрева | Защита от перенапряжения | Защита от перегрузки | Дистанционное управление включением-выключением

Серия TS-400

2004 Вт

120 В переменного тока

12 В постоянного тока

120 В переменного тока при 16.7А

Крепление на панель

Синусоидальная волна

Удаленное включение / выключение

PV серии

В наличии: 0
На заказ: 2

+1 406,14 долл. США

+5 389,87 долл. США

+10 373,65 долл. США

+25 357,39 $

Каждый

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

1800 Вт

120 В переменного тока

12 В постоянного тока

120 В переменного тока при 15 А

Крепление на панель

Синусоидальная волна

Ограниченная гарантия сроком на 1 год | Светодиод уровня нагрузки | Сигнализация низкого заряда батареи | Автоматическое отключение при низком заряде батареи | Светодиод низкого напряжения батареи

PV серии

В наличии: 0

+1 275 долларов.37

+5 258,85 долл. США

+10 253,34 долл. США

Каждый

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

700 Вт

200 В переменного тока | 220 В переменного тока | 230 В переменного тока | 240 В переменного тока

24 В постоянного тока

[email protected]

Крепление на панель

Истинная синусоида

3-летняя гарантия | Сигнал низкого заряда батареи | Отключение при низком уровне заряда батареи | Защита от обратной полярности входа | Защита от короткого замыкания на выходе | Защита от перегрева | Защита от перенапряжения | Защита от перегрузки | Дистанционное управление включением-выключением

Серия TS-700

3000 Вт

120 В переменного тока

12 В постоянного тока

120 В переменного тока при 25 А

Крепление на панель

Синусоидальная волна

Удаленное включение / выключение

PV серии

В наличии: 3

+1 821 $.56

+5 772,26 $

+10 755,83 долл. США

Каждый

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

3000 Вт

100 В переменного тока | 110 В переменного тока | 115 В переменного тока | 120 В переменного тока

48 В постоянного тока

[email protected]

Крепление на панель

Истинная синусоида

Сигнал низкого заряда батареи | Отключение при низком уровне заряда батареи | Защита от короткого замыкания на выходе | Защита от перегрева | Защита от перенапряжения | Защита от перегрузки | Защита от обратной полярности входа | Выходные соединения клеммной колодки

Серия TS-3000

В наличии: 3

+1 421 доллар.21 год

+10 394,95 долл. США

+25 373,96 долл. США

Каждый

ДОБАВИТЬ В КОРЗИНУ ОБНОВИТЬ КОРЗИНУ

1500 Вт

110 В переменного тока

12 В постоянного тока

[email protected]

Крепление на панель

Истинная синусоида

Серия TS-1500

Что такое инвертор? — Sunpower UK

Что такое инвертор?

Инвертор преобразует постоянное напряжение в переменное.В большинстве случаев входное постоянное напряжение обычно ниже, в то время как выходной переменный ток равен напряжению электросети, равному 120 или 240 вольт в зависимости от страны.

Инвертор может быть построен как автономное оборудование для таких приложений, как солнечная энергия, или для работы в качестве резервного источника питания от батарей, которые заряжаются отдельно.

Другая конфигурация — это когда он является частью более крупной схемы, такой как блок питания или ИБП. В этом случае входной постоянный ток инвертора поступает от выпрямленного переменного тока в сети в блоке питания, либо от выпрямленного переменного тока в ИБП, когда есть питание, и от батарей в случае сбоя питания.

В зависимости от формы сигнала переключения существуют разные типы инверторов. Они имеют различные конфигурации схем, эффективность, преимущества и недостатки.

Инвертор обеспечивает переменное напряжение от источников постоянного тока и используется для питания электроники и электрического оборудования, рассчитанного на сетевое напряжение переменного тока. Кроме того, они широко используются в импульсных источниках питания инвертирующих каскадов. Схемы классифицируются по технологии переключения и типу переключателя, форме волны, частоте и форме выходного сигнала.

Базовый режим работы инвертора

Базовые схемы включают в себя генератор, схему управления, схему возбуждения силовых устройств, коммутационные устройства и трансформатор.

Преобразование постоянного напряжения в переменное достигается путем преобразования энергии, накопленной в источнике постоянного тока, таком как батарея, или на выходе выпрямителя, в переменное напряжение. Это осуществляется с помощью переключающих устройств, которые постоянно включаются и выключаются, а затем повышаются с помощью трансформатора.Хотя в некоторых конфигурациях не используется трансформатор, они не используются широко.

Входное напряжение постоянного тока включается и выключается силовыми устройствами, такими как полевые МОП-транзисторы или силовые транзисторы, и импульсами, подаваемыми на первичную обмотку трансформатора. Изменяющееся напряжение в первичной обмотке индуцирует переменное напряжение во вторичной обмотке. Трансформатор также работает как усилитель, увеличивая выходное напряжение в соотношении, определяемом соотношением витков. В большинстве случаев выходное напряжение повышается со стандартных 12 вольт, подаваемых батареями, до 120 или 240 вольт переменного тока.

Три обычно используемых выходных каскада инвертора: двухтактный с центральным отводным трансформатором, двухтактный полумост или двухтактный полный мост. Пуш-пул с центральным краном наиболее популярен благодаря своей простоте и гарантированным результатам; однако он использует более тяжелый трансформатор и имеет более низкий КПД.

Простой двухтактный преобразователь постоянного тока в переменный с цепью трансформатора с центральным отводом показан на рисунке ниже.

Рисунок 1 базовая схема переключения инвертора

Формы выходных сигналов инвертора

Инверторы классифицируются в соответствии с формами выходных сигналов с тремя общими типами: прямоугольная волна, чистая синусоида и модифицированная синусоида.

Прямоугольная волна проста и дешевле, однако имеет более низкое качество электроэнергии по сравнению с двумя другими. Модифицированная прямоугольная волна обеспечивает лучшее качество электроэнергии (THD ~ 45%) и подходит для большинства электронного оборудования. Они имеют прямоугольные импульсы с мертвыми зонами между положительным полупериодом и отрицательным полупериодом (THD около 24%).

Рисунок 2: Модифицированная форма синусоидального сигнала

Истинный синусоидальный инвертор имеет лучшую форму волны с самым низким THD около 3%.Однако он самый дорогой и используется в таких приложениях, как медицинское оборудование, стереосистемы, лазерные принтеры и другие приложения, требующие синусоидальных сигналов. Они также используются в инверторах сетевых стяжек и подключенном к сети оборудовании

Рисунок 3: Чистая синусоида

Приложения

Инверторы используются в различных приложениях, от адаптеров для небольших автомобилей до бытовых или офисных приложений, а также в крупных сетевых системах.

• Источники бесперебойного питания
• Как автономные преобразователи
• В солнечных энергосистемах
• Как строительный блок импульсного источника питания

Что такое инвертор мощности и зачем он мне нужен?

Вы владелец автофургона, внедорожника, автомобиля, лодки или другого транспортного средства с достаточным свободным пространством, например Honda BR-V , , и хотите иметь возможность смотреть телевизор, готовить или заряжать ноутбук на борту? Если да, вам понадобится инвертор мощности.Но что они такое и что они делают? Читайте дальше, чтобы узнать, зачем он вам нужен для питания ваших гаджетов в дороге…

Что такое инвертор мощности?

По сути, это устройства, которые преобразуют постоянный ток (DC) автомобильного аккумулятора в переменный (AC) — вид электричества, который у вас есть в розетках в вашем доме, которые подключены к электросети.

Наличие преобразователя питания означает, что вы можете подключать свои приборы и устройства и питать их, как если бы вы использовали электрическую розетку в доме.

В машине вы можете установить USB-адаптеры для прикуривателя, чтобы можно было зарядить телефон или подключить спутниковую навигацию. Но для больших гаджетов и электроники с подходящими вилками вам понадобится инвертор.

Работа инвертора мощности

Как мы уже сказали, они преобразуют токи в ток, безопасный для использования в транспортных средствах. Напряжение аккумуляторной батареи вашего автомобиля обеспечивает ток, который питает его внутреннюю работу — вам нужно знать, какое напряжение использует аккумулятор вашего автомобиля, чтобы выбрать правильный инвертор.

Ток, подаваемый батареей, остается в одной цепи в одном направлении — откуда и произошло название «постоянный ток».

Однако для питания ваших гаджетов вам понадобится переменный ток, так как этой электронике для работы требуется больше энергии, чем может обеспечить постоянный ток. Они созданы для работы с высоковольтным переменным током, подаваемым в дома.

Инверторы

увеличивают напряжение постоянного тока, изменяют его на переменное, а затем используют его для питания ваших устройств. Они повышают напряжение вашей батареи, так что вы можете играть в видеоигры и использовать чайник в своем доме на колесах.Круто, да?

Выбор размера

Эти младенцы бывают разных размеров — чаще всего мощностью 1000, 3000 или 5000 Вт.

Рекомендуется, чтобы инвертор мощностью 3000 Вт был золотой серединой между размером инвертора и лучшим выбором. Они не слишком малы, как 1000, или не слишком мощные и перегруженные, как 5000. Если вам нужно немного дополнительного повышения, доступны емкости на 3500 Вт.

Найдите лучший инвертор на 3000 Вт для своего автомобиля, ознакомившись с полезным руководством по сравнению от Solar Know How.

Инвертор с модифицированной или чистой синусоидой?

Помимо размеров, существует два основных типа инверторов — модифицированная синусоида и чистая синусоида.

Итак, в чем разница и какая вам понадобится?

• Модифицированная синусоида: Они обычно дешевле и менее мощные. Тем не менее, они хороши для большинства повседневных электронных устройств, которые вы захотите использовать, только не очень больших.
• Чистая синусоида: Они совместимы практически со всей электроникой, гаджетами и приборами и вырабатывают мощный ток, наиболее похожий на тот, который вырабатывается электрической сетью.Это наиболее распространенный выбор, поскольку они, скорее всего, будут совместимы со всем, что вам нужно подключить.

Силовые инверторы полезны для зарядки в дороге без необходимости возить адаптеры и большие вилки

Другие особенности и советы

• Инверторы мощности особенно полезны, если вы настраиваете систему солнечной энергии — они преобразуют энергию солнца в электричество, которое вы можете использовать для питания своих устройств в автомобиле.Это возобновляемая энергия, которая не разряжает ваш лучший автомобильный аккумулятор.
Преобразователи мощности
• предназначены не только для транспортных средств — если у вас небольшой коттедж или пристройка, они очень полезны для установки там небольшого источника энергии.
• Многие (но не все) силовые инверторы поставляются с розетками USB, которые можно использовать для зарядки в дороге без необходимости возить с собой адаптеры и большие вилки. Для простоты использования приобретите совместимый с USB.
• Лучшие инверторы имеют цифровые экраны, которые показывают, сколько энергии было потреблено, и информацию о напряжении батареи.Это полезно знать с первого взгляда, поэтому подумайте о том, чтобы купить такой, у которого есть экран.
• Современные инверторы, такие как солнечный инвертор, созданы очень тихими, поэтому вас не разбудит шумная машина, когда вы одновременно пытаетесь поспать и зарядить телефон в своем доме на колесах.

Нравится:

Нравится Загрузка …

Связанные

О Салмане Зафар

Салман Зафар — генеральный директор BioEnergy Consult, а также международный консультант, советник и инструктор, обладающий опытом в области управления отходами, энергии биомассы, преобразования отходов в энергию, защиты окружающей среды и сохранения ресурсов.Его географические области деятельности включают Азию, Африку и Ближний Восток. Салман успешно выполнил широкий спектр проектов в области биогазовых технологий, энергии биомассы, преобразования отходов в энергию, рециркуляции и управления отходами. Салман принимал участие в многочисленных национальных и международных конференциях по всему миру. Он — плодовитый экологический журналист, автор более 300 статей в известных журналах, журналах и на веб-сайтах. Кроме того, он активно участвует в распространении информации о возобновляемых источниках энергии, управлении отходами и экологической устойчивости через свои блоги и порталы.С Салманом можно связаться по электронной почте [email protected] или [email protected]. Блоки питания переменного тока для инверторов

Блоки питания переменного тока для инверторов

Elliott Sound Products

Источники питания переменного тока для инверторов

© 2014, Род Эллиотт

Вершина

---

Указатель статей
Основной указатель

---

Содержание

---

Введение

Инверторы используются везде и по разным причинам.Одно из самых распространенных приложений — преобразование 12 В из автомобильной розетки постоянного тока в 230 или 120 В переменного тока для питания небольших приборов. Они очень распространены, особенно у путешественников с автодомами или караванами. Другой — для «бесперебойных» резервных источников питания (UPS — источник бесперебойного питания) для компьютеров, будь то дома или в крупных центрах обработки данных. Инверторы также используются в солнечных системах и ветряных генераторах, причем некоторые из них действительно очень большие и мощные. В этой статье рассматриваются только технологии, обычно используемые для систем малой и средней мощности — до нескольких сотен ватт, но используемые методы можно масштабировать практически до любого уровня мощности.

Описываются основные требования и наиболее распространенные типы. Он не предназначен для обеспечения процесса проектирования, а для того, чтобы проинформировать читателя, что означают различные термины, как различные типы инверторов взаимодействуют с обычными приборами и как они работают. Однако есть много аспектов процесса проектирования, которые слишком сложны, чтобы пытаться объяснить их подробно, поэтому не ожидайте увидеть все возможные варианты, описанные полностью.

Обратите внимание, что формы сигналов и напряжения показаны для выходного сигнала 50 Гц и 230 В (среднеквадратичное значение).В системах 60 Гц и 120 В используется идентичная технология, просто используется трансформатор с другим соотношением витков и генератор 60 Гц. Входной постоянный ток практически не меняется при заданной выходной мощности. Хотя инвертор 60 Гц теоретически может использовать трансформатор немного меньшего размера, чем блок 50 Гц, разница настолько мала, что ее можно игнорировать для всех практических целей.

В примерах схем показаны полевые МОП-транзисторы, используемые для переключения, но во многих инверторах высокой мощности используются IGBT (биполярные транзисторы с изолированным затвором), поскольку они более прочны и рассчитаны на работу с очень большими токами.Некоторые бюджетные инверторы могут использовать стандартные биполярные транзисторы, если они имеют только малую мощность, потому что они дешевле, чем альтернативы.

---

1 — Обзор инвертора

Идея инвертора достаточно проста. Мы используем генератор для генерации необходимой частоты (50 или 60 Гц) и используем ее как вход для усилителя мощности. Поскольку рабочее напряжение усилителя, как правило, довольно низкое (обычно 12 или 24 В постоянного тока), используется трансформатор для повышения напряжения до 230 или 120 В по мере необходимости.В большинстве инверторов трансформатор используется как часть самого усилителя мощности, поскольку это значительно упрощает общую конструкцию, особенно для модифицированных схем прямоугольной формы.

Предположим, что на данный момент схема работает на 100%. Это делает вычисления красивыми и простыми, а также дает нам приблизительное представление о том, что последняя схема должна уметь делать в реальной жизни. 12 В постоянного тока — это очень распространенное входное напряжение, которое подходит для использования в автомобилях, домах на колесах и в компьютерных ИБП.Первое, что нам теперь нужно знать, это сколько нам нужно выходной мощности. Для примера предположим, что мощность составляет 1000 Вт (1 кВт).

Для получения 1 кВт при 120 В требуется выходной ток 8,33 А или 4,35 А при 230 В. К сожалению, 1кВт при 12В означает, что нам нужно 83,33А от батареи, без учета всех потерь. Если вы хотите обеспечить 1 кВт в течение 1 часа, вы быстро обнаружите, что вам нужна батарея на 12 В с номиналом около 120 Ач (ампер-часов). Свинцово-кислотные батареи — самый экономичный выбор для ИБП, и это то, что у вас уже есть в машине (убедитесь, что вы не разряжаете аккумулятор полностью).Свинцово-кислотные аккумуляторы (включая гелевые и AGM) имеют пониженную емкость, если они быстро разряжаются. Например, батарея на 120 Ач обычно обеспечивает заявленную емкость только при разряде в течение 10 часов (т. Е. 10 часов при токе 12 А для батареи 120 Ач). Более высокий ток разряда означает, что емкость аккумулятора уменьшается.

Приведенные выше требования к току относятся только к среднеквадратичному выходному току (AC) и среднему входному току (DC). Для выхода 230 В от источника 12 В средний входной постоянный ток обычно примерно в 20 раз больше среднеквадратичного выходного тока для модифицированного прямоугольного инвертора.Входной постоянный ток выше, чем грубый расчет, потому что он должен включать поправку на потери в системе. На самом деле разумно снизить свои ожидания.

Вероятно, будет справедливо сказать, что инверторы — довольно плохая нагрузка для любой батареи, особенно если вы ожидаете выходную мощность более нескольких ватт. Также справедливо сказать, что выходной сигнал любого инвертора , который не является синусоидой («чистой» синусоидой), также является довольно опасным источником для очень многих нагрузок. Невозможно даже составить список, потому что сейчас очень много грузов контролируются электроникой.Когда электроника задействована в нагрузке (особенно двигателях и трансформаторах), можно узнать, что задействовано, только если у вас есть подробные спецификации и / или принципиальная схема.

В некоторых продуктах может быть указано, подходят ли они для использования с различными инверторами, но в большинстве случаев нет. Большинству импульсных источников питания будет достаточно, но они могут подвергаться более высокому пиковому току, чем обычно, если вход не является синусоидальным. С ПК должно быть все в порядке — это та самая нагрузка, на которую рассчитано большинство систем ИБП.В случае сомнений обратитесь за советом к производителю прибора.

Инверторы

обычно классифицируются по форме выходного сигнала, поэтому обычно предлагаются следующие типы …

1. Squarewave
2. Модифицированная прямоугольная волна
3. Модифицированная синусоида
4. Чистая синусоида

Обратите внимание, что инверторы «модифицированная синусоида» и «модифицированная прямоугольная волна» на самом деле довольно разные, но обычно их объединяют вместе, а термины используются взаимозаменяемо.Отчасти это связано с тем, что нет строгого определения терминов, а рекламные материалы печально известны тем, что нарушают правила, чтобы продукт казался более привлекательным. Утверждение, что инвертор представляет собой модифицированную синусоиду, звучит намного лучше, чем утверждение, что это модифицированная прямоугольная волна — особенно для людей, которые мало разбираются в таких вещах. Формы сигналов трех наиболее распространенных типов показаны ниже. В каждом случае среднеквадратичное значение формы волны напряжения составляет 230 В, но только модифицированные прямоугольные и синусоидальные типы поддерживают правильное пиковое напряжение 325 В.

Рисунок 1 — Формы сигналов инвертора, все 50 Гц, 230 В RMS

Для прямоугольных и модифицированных прямоугольных сигналов я добавил синусоиду в качестве наложения, чтобы вы могли четко видеть разницу. Форма волны «модифицированной синусоиды» здесь не показана, потому что она несколько сложнее и труднее для создания. Существует также несколько различных способов создания модифицированной синусоиды, которые обсуждаются ниже. Как отмечалось выше, во многих рекламных объявлениях вы увидите измененный тип прямоугольной волны, называемый модифицированной синусоидой.Это ложная реклама, но некоторые люди действительно не видят разницы.

Все инверторы на основе прямоугольных импульсов вызывают нагрузку на компоненты подавления помех, установленные на подключенном устройстве. Синусоидальная волна имеет относительно плавную скорость изменения напряжения (DVDT или ΔVΔT, изменение напряжения во времени). Прямоугольные волны (модифицированные или другие) имеют очень высокое значение DVDT, и на выходе инвертора требуется дополнительная фильтрация, чтобы снизить его до приемлемого значения для наиболее распространенных нагрузок.

Фильтрация также необходима для того, чтобы продукты прошли испытания на электромагнитные помехи (EMI), которые применяются в большинстве стран. Инверторы нередко вызывают радиопомехи, особенно в диапазонах AM. Вы также можете ожидать, что вам скажут, что это вмешательство вызовет рак, у вас отпадет пупок и у вас появятся вросшие ногти на ногах в результате «грязного электричества», как это стало известно. Может случиться что-то плохое, , но мы не используем инверторы, прижатые к телу весь день.Большинство «чистых» синусоидальных инверторов также создают помехи, потому что работают на высоких частотах переключения.

---

2 — Преобразователи прямоугольных импульсов

Самый простой инвертор — прямоугольный. Осциллятор очень простой, и его довольно легко построить. К сожалению, отношение пикового напряжения к среднеквадратичному значению сильно отличается от синусоидального сигнала, и это вызовет нагрузку на некоторые приборы. В частности, двигатели и трансформаторы обычно потребляют намного больший ток, чем они предназначены, поэтому они могут перегреться и вызвать преждевременный выход из строя.Большинству импульсных источников питания на это наплевать, и они вполне нормально работают от прямоугольного входа. Конденсаторы для подавления помех будут подвержены нагрузке из-за быстрого нарастания прямоугольной волны.

Синусоида имеет отношение пика к среднеквадратичному значению 1,414 (√2), поэтому синусоида 230 В имеет пиковое значение 325 В, а синусоида 120 В имеет пик 170 В (достаточно близко в каждом случае). Прямоугольная волна с пиковым значением 325 В имеет среднеквадратичное напряжение … 325 В. Пик и среднеквадратичное значение одинаковы. Если напряжение снижается так, чтобы среднеквадратичное значение напряжения было правильным, то многие электронные источники питания будут видеть значительно сниженное входное напряжение, потому что многие конденсаторы заряжают фильтрующие элементы до пика напряжения.Таким образом, там, где нагрузка ожидает пикового значения 325 В (или 170 В), она получит пики только 230 или 120 В. Некоторые нагрузки не будут включаться должным образом, если напряжение слишком низкое.

Несмотря на вышесказанное, я сначала объясню базовый прямоугольный инвертор, потому что такая же схема переключения используется и для модифицированного прямоугольного преобразователя. Простую прямоугольную волну легко понять, и с ней будет проще следить за более сложными вариантами. Чаще всего для простых инверторов используется трансформатор с низковольтной первичной обмоткой с отводом от средней точки.Центральный отвод подключается к источнику постоянного тока 12 В, а каждый конец обмотки по очереди подсоединяется к земле / земле. Это показано на рисунке 2. Важно понимать, что не должно быть времени, когда оба полевых МОП-транзистора включаются одновременно, поэтому есть короткий период, когда оба выключены. Это известно как «мертвое время».

Рисунок 2 — Базовый прямоугольный преобразователь

Инвертор, показанный на Рисунке 2, очень прост — он упрощен до такой степени, что его легко понять, но он работает не очень хорошо.Самая большая проблема упомянута выше — пиковое и среднеквадратичное напряжение одинаковы, что ограничивает его полезность. Однако та же самая базовая схема, работающая на более высокой частоте (25 кГц или более), — это именно то, что используется с очень многими преобразователями постоянного тока в постоянный. См. Например, Проект 89. R1 / C1 и R2 / C2 — это демпфирующие цепи, которые уменьшают выбросы высокого напряжения от трансформатора.

Схема довольно эффективна даже при работе на частоте 50 Гц. Очень важно выбирать транзисторы или полевые МОП-транзисторы, которые имеют очень низкое сопротивление во включенном состоянии.Крайне важно, чтобы потери в коммутационных устройствах были минимизированы, и для всех соединений и на первичной обмотке трансформатора необходим толстый провод. Каждое маленькое сопротивление довольно быстро складывается в сильноточной цепи, и потери легко могут стать настолько большими, что общий КПД резко снизится. Это не то, что вам нужно при работе оборудования от аккумулятора, потому что ампер-часы стоят денег.

Как показано, выходной каскад очень похож на тот, который используется во многих различных инверторах.Единственная разница между показанной схемой и модифицированным прямоугольным инвертором — это генератор и коэффициент напряжения трансформатора. Для прямоугольного инвертора коэффициент трансформации определяется как …

.

R t = V out / V in (где Rt — коэффициент трансформации, Vin — входное напряжение, а Vout это среднеквадратичное выходное напряжение … равное пиковому напряжению с прямоугольным преобразователем)
R t = 230/12 = 1: 19,16

Выше не учитываются потери, и соотношение должно быть от 1:20 до 1:22 (для каждой первичной обмотки), чтобы учесть потери на полевых МОП-транзисторах и в обмотках трансформатора.Этот тип инвертора не имеет механизма регулирования, поэтому выходное напряжение будет изменяться в зависимости от нагрузки. Чтобы свести отклонения к минимуму, все потери должны быть минимальными.

Форма сигнала переменного тока колеблется в положительном и отрицательном направлении, поэтому размах напряжения вдвое превышает пиковое напряжение. Это достигается трансформатором, который имеет двойную первичную обмотку с центральным отводом. Из-за двойной первичной обмотки соотношение также может быть записано как 1 + 1: 20 (например). Соотношение, основанное на напряжении на всей первичной обмотке , составляет 1:10, а размах входного напряжения на самом деле составляет 24 В.Это напряжение на каждом переключающем MOSFET — оно варьируется от близкого к нулю до +24 В. Это простая теория трансформаторов — если вы не понимаете, прочтите статьи «Трансформаторы, часть 1» и «Трансформаторы», часть 2.

---

3 — Модифицированные преобразователи прямоугольной формы

Чтобы обеспечить форму сигнала, имеющую такое же среднеквадратичное пиковое напряжение и , что и в сети, нам необходимо изменить форму сигнала на показанную на рисунке 1B. Остальная часть схемы остается точно такой же, но коэффициент трансформации изменяется так, что создается пиковое напряжение.

R t = V пик / V дюйм
R t = 325/12 = 1: 27,08

Опять же, необходимо сделать поправку на коммутационное сопротивление и сопротивление обмотки трансформатора, поэтому окончательное соотношение будет около 1:30 для получения необходимого пикового напряжения 325 В для напряжения 230 В RMS под нагрузкой. Многие обычные нагрузки зависят от пикового напряжения, в частности, простые импульсные источники питания. К сожалению, невозможно регулировать пиковое напряжение с помощью базовой конструкции, но — относительно легко регулировать среднеквадратичное напряжение, просто изменяя ширину импульсов напряжения.По мере увеличения ширины импульса среднеквадратичное напряжение увеличивается, даже если пиковое напряжение может быть уменьшено.

Для сигнала с пиками ровно 325 В каждый положительный и отрицательный импульс должен иметь ширину ровно 5 мс. Это означает, что для сигнала с частотой 50 Гц (20 мс для одного полного цикла) напряжение будет таким, как показано на рисунке 3. Это тот же сигнал, что и на рисунке 1B, но увеличенный для ясности.

Рисунок 3 — Подробное описание модифицированной формы прямоугольной волны

Естественно, для сети 60 Гц синхронизация другая, но существенная часть состоит в том, что период формы волны делится поровну на 4 дискретных сегмента, которые точно равны.Для 50 Гц период составляет 20 мс, поэтому форма волны состоит из сегментов 4 * 5 мс. Это может быть не сразу заметно, но это дает такое же пиковое / среднеквадратичное значение 1,414, что и синусоида. Среднеквадратичное значение составляет 230 В, а пиковое — 325 В (плюс-минус доли вольта). Искажения составляют довольно высокие 47% (THD), и, хотя их можно уменьшить, изменяя ширину импульсов, это приводит к изменению напряжения. Наилучший показатель искажения (28% THD) достигается, когда ширина импульса составляет около 7 мс (вместо 5 мс), но среднеквадратичное напряжение увеличивается до более 270 В.В целом, импульсы с одинаковой синхронизацией и мертвое время гораздо проще генерировать и дают довольно хороший общий результат.

Для трансформатора требуется другое отношение витков, как описано выше. За исключением генератора, схема инвертора идентична схеме, показанной на рисунке 2. Генератор должен быть более сложным для формирования сигнала, но это несложно и может быть выполнено множеством различных способов. Один из самых простых — использовать PIC (или любой другой программируемый микроконтроллер), что также означает, что стабильность частоты может быть очень хорошей, если в контроллере используется кварцевый генератор.

Регулировка среднеквадратичного напряжения может быть достигнута путем увеличения или уменьшения ширины импульсов напряжения, но пиковое напряжение невозможно регулировать без крайней сложности схемы. Для простого инвертора, который подходит для многих распространенных нагрузок, дополнительные схемы никогда не будут добавлены, потому что схема больше не будет простой.

Поскольку среднеквадратичное значение легко регулировать, просто изменяя ширину импульсов, вы можете думать об этом как об очень (очень!) Грубой форме ШИМ (широтно-импульсной модуляции).Так оно и есть. Теоретически можно добавить фильтр, который будет давать на выходе приемлемую синусоиду, но из-за низкой частоты это было бы неэкономично и фактически создало бы гораздо больше проблем, чем могло бы когда-либо решить.

---

4 — Модифицированные синусоидальные преобразователи

В то время как модифицированный прямоугольный инвертор можно рассматривать как очень грубую форму ШИМ, в одной из форм модифицированного синусоидального сигнала используется низкоскоростной ШИМ для достижения грубого приближения к синусоиде (обсуждается ниже).Другой вариант — построить ступенчатую форму волны путем включения и выключения различных обмоток трансформатора. Это показано ниже, и вы можете видеть, что это начинает напоминать довольно частичную синусоиду. Это грубая форма амплитудно-импульсной модуляции (PAM), методика, которая была распространена в течение короткого периода, прежде чем полностью цифровые системы стали экономически целесообразными.

Рисунок 4 — Модифицированная форма синусоидального сигнала

Эта форма волны не может быть создана с помощью простого переключения, показанного выше, и требует трансформатора с большим количеством первичных обмоток для генерации выходного напряжения.Тщательно регулируя количество оборотов и время переключения, можно получить форму волны с искажением около 20% или лучше. Из-за относительной сложности формы сигнала его необходимо создавать с использованием дискретной логики (дешевой, но негибкой) или программируемого микроконтроллера (PIC или аналогичного), что позволяет при необходимости точную настройку синхронизации.

Этот тип инвертора не является распространенным, потому что его трансформатор более сложный и требует дополнительных переключающих транзисторов и схем управления.Теперь, когда технология усилителей класса D стала обычным явлением, проще и дешевле построить «настоящий» синусоидальный инвертор, чем бездельничать, пытаясь реализовать работоспособную модифицированную синусоиду. Чтобы дать вам представление об относительной сложности, на рисунке 5 показана упрощенная схема.

Рисунок 5 — Упрощенная схема модифицированной синусоиды

Генератор частоты больше не уместно называть осциллятором, потому что он должен генерировать относительно сложную форму волны. Это делает его генератором сигналов, а не простым генератором.Может быть не сразу понятно, как работает эта схема, поэтому сначала давайте предположим, что мы собираемся сгенерировать положительный полупериод, за которым следует отрицательный полупериод.

1. Нет вывода в течение первых 1 мс, все полевые МОП-транзисторы выключены
2. Выход 1 переходит в высокий уровень, включается Q1. Ток течет через верхние первичные обмотки в течение 2 мсек.
3. Выход 1 становится низким, выход 2 становится высоким, включается Q2. Ток протекает через половину верхней первичной обмотки в течение 4 мсек.
4. Выход 2 становится низким, выход 1 снова становится высоким на 2 мс
5. Все выходы остаются низкими в течение 2 мс, затем мы начинаем отрицательный полупериод
6. Выход 3 переходит в высокий уровень, включается Q3.Ток протекает через нижнюю первичную обмотку в течение 2 мсек.
7. … остаток цикла должен быть очевиден, чему способствуют формы сигналов, показанные для каждого выхода генератора сигналов

Крайне важно, чтобы никакие два полевых МОП-транзистора и не были включены одновременно, иначе будет протекать чрезвычайно высокий и, возможно, разрушительный ток. Это означает, что в форме выходного сигнала будут небольшие сбои, но на большинство нагрузок это не повлияет. Некоторая базовая фильтрация удаляет самые высокие гармонические частоты и необходима для предотвращения радиочастотных помех.Не показаны ни демпферные цепи, ни предохранитель.

Описанные временные характеристики сигналов предназначены только для примера. Чтобы оптимизировать отношение пикового значения к среднеквадратичному значению и характеристики искажения, необходимо будет внести небольшие изменения в синхронизацию каждого импульса и периода выключения. Это также будет необходимо для изменения частоты — синхронизация описанных импульсов будет обеспечивать выходную частоту 50 Гц. Изменения в соотношениях обмоток трансформатора и небольшие временные модификации могут быть выполнены для оптимизации пикового и максимального значения.Среднеквадратичное значение напряжения и выходных искажений. При таком расположении должно быть возможно получить искажения ниже 20% с отношением пика к среднеквадратичному значению, очень близким к 1,414: 1.

Существует еще один вариант инвертора «модифицированной синусоиды», в котором используется низкоскоростная широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Вместо того, чтобы использовать частоту переключения 25 кГц или около того, это можно сделать с частотой около 550 Гц. «Частота дискретизации» должна быть нечетной гармоникой желаемой основной частоты, чтобы гарантировать симметричную форму выходного сигнала.

Рисунок 6 — Форма сигнала низкоскоростной широтно-импульсной модуляции

Нет смысла пытаться фильтровать этот сигнал, потому что частота дискретизации слишком мала и никакой разумный фильтр не может удалить гармоники. У меня нет личного опыта работы с этим типом инвертора, поэтому я не могу точно сказать, как будут себя вести наиболее распространенные нагрузки. Из-за очень высокого содержания гармоник большинство двигателей и трансформаторов могут быть подвержены нагрузкам и перегреваться. С 96% -ным гармоническим искажением это, безусловно, худшее на данный момент, и если вы собираетесь столкнуться с проблемой ШИМ, то с самого начала это может быть реальная вещь.Как и другой вариант «модифицированной синусоиды», показанный выше, реализация истинной синусоиды будет стоить так немного дороже, что не стоит рассматривать низкоскоростной ШИМ.

---

5 — Преобразователи синусоидальной волны

Создание синусоидального инвертора (теоретически) не особенно сложно. Все, что вам нужно, — это синусоидальный генератор нужной частоты, усилитель мощности для обеспечения необходимого тока и трансформатор для повышения напряжения до 230 В или 120 В RMS. К сожалению, это очень неэффективно и плохо использует емкость аккумулятора.Раньше это было довольно распространено для лабораторных источников питания с синусоидальной волной, и один из них есть у меня в мастерской. Он очень большой, чрезвычайно тяжелый (два очень больших трансформатора и большой радиатор), и, хотя форма сигнала очень хорошая, он достаточно нагревается при полной нагрузке, чтобы в полной мере использовать установленные мощные вентиляторы. Полностью забудьте про работу от батареи, потому что она работает от относительно высокого напряжения, чтобы поддерживать ток в разумных пределах. В этом источнике питания (неуместно называть его инвертором) используется огромное количество силовых транзисторов, позволяющих управлять «сложными» нагрузками.

Хотя можно использовать почти такую ​​же схему усилителя мощности, как показано на рисунке 2, для получения хорошей линейности требуется много обратной связи. Обычно проще использовать более или менее обычный усилитель мощности (но помните, что он должен быть полностью защищен от случайных коротких замыканий, обычных кратковременных перегрузок и, возможно, очень реактивных нагрузок. Это делает усилитель сложным и дорогим, и тем более, если вы хотите работать, если от низкого напряжения питания.

Когда напряжение питания составляет всего 12 В постоянного тока, почти необходимо использовать два усилителя в мостовом (BTL) режиме, поскольку это фактически удваивает напряжение питания.Использование линейного усилителя мощности нецелесообразно для инвертора для ИБП из-за низкого КПД (ожидайте не лучше ~ 60% для «реальных» схем), хотя его можно немного увеличить за счет некоторых искажений. Ожидать, что общая эффективность превышает 70%, как правило, нереально, если синусоида не ограничена до такой степени, что она напоминает прямоугольную волну.

Рис.7 — Форма волны с ограниченным «чистым» синусоидальным сигналом

При искажении чуть более 5% (сеть может быть хуже), среднеквадратичное напряжение 231.5 В и пиковое значение 310 В, приведенная выше форма сигнала очень близка к форме, полученной непосредственно от сети. Из-за ограничения КПД будет около 70-75% — несколько лучше, чем теоретический максимум с чистой синусоидой. Транзисторам по-прежнему нужны мощные радиаторы, и, конечно же, каждый ватт тепла должен отдаваться батареей.

Как должно быть очевидно, это не идеальная схема. Относительно низкие искажения хороши для двигателей и других индуктивных нагрузок и вызывают небольшую нагрузку на любую нагрузку, потому что они близки к тому, что выходит из стенной розетки.Однако дополнительная разрядка батареи достаточно высока, чтобы вы потеряли не менее 30% емкости батареи при нагревании.

Так как это не жизнеспособный вариант, репрезентативная схема не предусмотрена. Если кто-то хотел построить инвертор с использованием линейных усилителей, это возможно и потенциально полезно при низких уровнях мощности. Один из примеров, который приходит в голову, — это использование синусоидального генератора с кварцевым управлением, усилителя мощности IC и подходящего трансформатора для создания до 10 Вт или около того. Такая компоновка идеальна для привода синхронных часов или двигателей поворотного стола, которые обычно потребляют максимум 2–3 Вт.Обеспечение того, чтобы усилитель имел зажим , поможет снизить общую рассеиваемую мощность.

---

6 — широтно-импульсная модуляция (ШИМ)

PWM — это технология выбора для максимальной эффективности и чистого синусоидального выхода. Частота модуляции должна быть достаточно высокой, чтобы никто не мог ее услышать, что обычно означает не менее 25 кГц. Могут использоваться более низкие частоты, но шум от трансформатора или катушки индуктивности фильтра может быть недопустимым, а компоненты фильтра будут больше и дороже.Существует бесчисленное множество наборов микросхем для создания схем ШИМ, и нетрудно получить очень высокую производительность при высокой эффективности. Можно получить правильно спроектированный усилитель класса D с КПД от 80% до 90%, но также необходимо учитывать потери в трансформаторе.

Для выходной мощности более 200 Вт в усилителе класса D почти наверняка будут использоваться дискретные компоненты. Доступны усилители IC, которые могут делать больше, но инвертор — это особый случай, когда дело касается нагрузки.Многие обычные нагрузки при первом включении могут быть близки к короткому замыканию (например, двигатели, тороидальные трансформаторы и простые источники питания с конденсаторами выпрямителя и фильтра), и это вызывает чрезмерную нагрузку на усилитель.

Для выходной мощности 500 Вт (например) при 230 В полное сопротивление нагрузки составляет 106 Ом. Поскольку для трансформатора потребуется соотношение 1:30 (отношение импеданса 1: 900), эффективная нагрузка на усилитель мощности составляет всего 118 мОм — 0,118 Ом! Это чрезвычайно низкий импеданс, который дает представление о типе испытываемой нагрузки.Помните, что оно может упасть почти до нуля, ограничиваясь только сопротивлением обмоток трансформатора, и до сих пор учитывалась только резистивная нагрузка. Более подробная информация о коэффициентах трансформации приведена ниже. Для борьбы с высокими потерями, возникающими при таком низком импедансе, разумно (и более эффективно) включить повышающий преобразователь, чтобы увеличить доступное напряжение 12 В до чего-то более управляемого. Естественно, что в повышающем преобразователе будут присутствовать потери, но при тщательном проектировании они будут меньше, чем потери, понесенные без него.

Чтобы изучить процессы, необходимые для усилителя мощности класса D для инверторов, я предлагаю вам прочитать примечание по применению Texas Instruments ^[2] . Это рекомендует использовать «трехуровневую» форму сигнала ШИМ, генерируемую специальной логикой и использующую мостовой выходной каскад. Здесь также показано очень упрощенное объяснение, и я надеюсь, что его будет несколько легче понять. Также стоит посмотреть статью о классе D на сайте ESP ^[3] .

Рисунок 8 — Получение ШИМ (синий) от входа (красный) и опорного сигнала (зеленый)

Генерация сигнала ШИМ (по крайней мере, теоретически) восхитительно проста.Синусоидальная волна подается на один вход компаратора, а форма волны линейного треугольника — на другой. Когда напряжение сигнала выше опорного, выходной сигнал компаратора высокий, и наоборот. Выход компаратора будет выглядеть как синяя кривая на рисунке 8. Поскольку это простой сигнал включения / выключения, его легко усилить, а исходную синусоиду можно восстановить с помощью относительно простого фильтра индуктивности / конденсатора (LC). Естественно, в реальности все иначе. Специальные наборы микросхем, которые доступны для генерации сигналов ШИМ, обычно дают гораздо лучшие результаты, чем дискретные ИС, а также предоставляют многие другие вспомогательные функции.К ним относятся драйверы затвора MOSFET и поэтапное ограничение тока, которые необходимы для инвертора, который, как ожидается, будет обеспечивать значительный ток.

Основные функции показаны ниже, но без полной схемы. Рисунок 9 очень упрощен, потому что полная схема слишком сложна, чтобы ее легко понять. Два генератора показаны в следующем разделе — один синусоидальный генератор 50 Гц и один треугольный генератор 25 кГц. Они используются для генерации сигнала ШИМ. Обратите внимание, что на языке импульсных источников питания мостовой выходной каскад, подобный показанному ниже, обычно называется мостом «H», и он нарисован так, что переключающие устройства и трансформатор образуют форму буквы «H».

Рисунок 9 — Упрощенный синусоидальный инвертор ШИМ

Как показано выше, предпочтительно использовать мостовой усилитель для управления первичной обмоткой. Это приводит к удвоению напряжения питания, поэтому максимальное колебание на трансформаторе составляет почти 8,5 В RMS (пиковое значение 24 В), а не чуть ниже 4,25 В, которое можно получить от одного источника питания 12 В. Ток, который должен контролировать каждый каскад полевого МОП-транзистора, чрезвычайно высок, поэтому требуются полевые МОП-транзисторы с чрезвычайно низким RDS на (по сопротивлению).При пике нагрузки всего 1 А каждый полевой МОП-транзистор будет переключать пиковый ток не менее 30 А постоянного тока.

Мостовые усилители с ШИМ управляются так же, как и любые другие мостовые усилители, но с помощью сигнала ШИМ. Поскольку высокочастотное переключение может нанести ущерб при подключенном трансформаторе, может потребоваться использовать выходные фильтры нижних частот, чтобы сигнал переключения был изолирован от трансформатора. Если трансформатор имеет очень низкую индуктивность рассеяния, можно будет разместить на выходе фильтр нижних частот, но это означает, что требуемая индуктивность будет больше, чем требуется, если фильтр находится в цепи низкого напряжения.Секции драйвера MOSFET отвечают за сдвиг уровня (верхняя сторона) и за обеспечение требуемого мертвого времени, чтобы гарантировать, что пары вертикальных полевых МОП-транзисторов (Q1, Q2 и Q3, Q4) никогда не будут включены одновременно.

---

6.1 — ШИМ высокого напряжения

Для любого инвертора большой мощности трансформатор становится основной частью устройства по размеру, весу и стоимости. Если инвертор использует импульсный импульсный источник питания для получения пикового напряжения, необходимого для выхода, он может использовать трансформатор гораздо меньшего размера, поскольку он будет переключаться на частоте 25 кГц или более, а не 50 Гц.Затем выходной каскад работает с полным пиковым напряжением, 325 В или 170 В постоянного тока, что соответствует сетям 230 В и 120 В соответственно. Базовая схема такого инвертора показана ниже. Используя более высокое напряжение постоянного тока (например, 400 В для выхода 230 В), становится возможным обеспечить регулирование, которое может быть настолько хорошим, насколько вам нужно.

Рисунок 10 — Преобразователь постоянного тока в постоянный, высоковольтный ШИМ

Такая компоновка позволяет оптимизировать преобразователь постоянного тока в постоянный, а трансформатор может быть намного меньше, чем в противном случае.Хотя для преобразователя постоянного тока показаны только два IGBT, в идеале он должен использовать несколько сильноточных устройств, подключенных параллельно, так что чрезвычайно высокий ток может обрабатываться с минимальными потерями. Так как это устройство может использоваться с инверторами любой мощности, но оно становится экономичным только для выходной мощности, возможно, 250 ВА или более (как правило, с учетом пикового значения или номинального напряжения 500 ВА). При выходной мощности всего 500 ВА (или 500 Вт) средний постоянный ток будет около 47 А с учетом потерь.

Выходной каскад представляет собой H-мост, так что напряжение постоянного тока составляет только половину от того, которое в противном случае необходимо для полного цикла переменного тока.Может показаться глупым использование двух отдельных ступеней, с преобразователем постоянного тока в постоянный, за которым следует генератор синусоидальных сигналов с ШИМ на полное напряжение сети, но это имеет много преимуществ и, если все сделано правильно, будет более эффективным, чем одиночный переключающий каскад. Этот подход также упрощает регулирование, но требует очень сложных защитных схем вокруг устройств переключения выходов (не показаны на рисунке 10).

Обеспечение защиты не представляет особой сложности, но она должна быть достаточно быстрой, чтобы защитить коммутационные устройства в наихудших условиях.Сетевые нагрузки могут быть очень тяжелыми для инверторов, потому что их очень много, что кажется близким к короткому замыканию при подаче питания. Большинство импульсных источников питания, большие трансформаторы и двигатели особенно сложны, причем двигатели являются одними из самых сложных. Пусковой ток для типичных двигателей очень высок, и если двигатель должен запускаться под нагрузкой (холодильные компрессоры являются одним из худших нарушителей), проблема еще больше. Если инвертор не может подавать ток, достаточный для запуска двигателя, может быть поврежден либо инвертор, либо двигатель (или оба).

Рисунок 11 — Фотография высоковольтного ШИМ-инвертора мощностью 300 Вт

На фотографии выше показаны внутренности инвертора мощностью 300 Вт, который довольно точно соответствует блок-схеме, показанной на рисунке 10. Выходная секция управляется микроконтроллером PIC и двумя комбинированными драйверами полевых МОП-транзисторов IR2110, каждый из которых управляет парой полевых МОП-транзисторов высокого напряжения IRF840. PIC отвечает за генерацию синусоиды, вероятно, используя простую таблицу для определения ширины импульса, необходимой для каждого перехода.Он управляется кристаллом, поэтому частота будет довольно точной, но это не было проверено. Искажения очень низкие — все гармоники ниже -40 дБ, поэтому общие искажения вряд ли превысят около 2% — это отличный результат для инвертора.

В главной секции инвертора используется пара IGBT для обработки высокого тока. Большой желтый сердечник с маркировкой PSI-300W является индуктором для выходного фильтра вместе с конденсатором 2 мкФ, 300 В переменного тока. Другое ядро, которое вы видите, — это переключающий трансформатор, который преобразует входное напряжение 12 В примерно в 350 В постоянного тока с частотой переключения ~ 40 кГц.

---

7 — Генераторы

Есть много разных способов сделать осцилляторы, подходящие для генерации синусоидальных и треугольных волн. В высокоинтегрированной коммерческой конструкции они, вероятно, будут как цифровыми, так и предпочтительно с кварцевой синхронизацией, чтобы частота была точной. Для ИБП ситуация усложняется, если вы хотите, чтобы выход генератора был синфазным с сетью, чтобы переключение не происходило сбоев. В случае автономного генератора синусоидальных сигналов нам все равно, тем более что система также может работать как преобразователь частоты.Например, производство сети 60 Гц в стране с частотой 50 Гц (или наоборот) является довольно распространенным требованием испытательной лаборатории.

Генератор, описанный в первой ссылке ^[1] и показанный на рисунке 10, довольно прост и имеет хорошую стабильность частоты. Стабильность амплитуды определяется напряжением насыщения первого операционного усилителя и может незначительно изменяться в зависимости от температуры. Для более полного ознакомления с различными методами генерации синусоидальных сигналов см. Раздел «Осцилляторы синусоидальных сигналов — характеристики, топологии и примеры».Для источника переменного тока искажение ниже 1% более чем приемлемо, и даже каскад класса D может выиграть (немного), позволив ему ограничить пики. Для большинства приложений совершенно не имеет значения, имеет ли генерируемый сигнал от сети общее искажение до 5%, и это снижает требования к генератору 50/60 Гц. В частности, это означает, что не требуются точные методы стабилизации амплитуды, что упрощает конструкцию.

Рисунок 12 — Трехступенчатый синусоидальный генератор со сдвигом фаз

Хотя конструкция проста и имеет довольно низкие искажения, амплитуда будет немного изменяться при изменении частоты через VR1.Амплитуду можно до некоторой степени изменять, изменяя соотношение R3 и R4, но это также изменяет частоту и бесполезно. U1 работает как усилитель с усилением, управляемым R3 и R4. Как показано, он имеет коэффициент усиления 10 (100 кОм / 10 кОм), и при значительном уменьшении усиления он не будет колебаться. Более высокое усиление делает колебания достоверными, но за счет более высоких искажений. При питании от источника 12 В выходной уровень составляет около 460 мВ RMS с искажением 0,8%. Частота составляет 50 Гц с VR1, установленным на 52k. Поскольку выходной синусоидальный сигнал снимается с выхода операционного усилителя, он имеет низкий импеданс.Чтобы получить более высокий уровень, U4 может быть подключен как усилитель, или выход может быть взят из U3 (930 мВ с 2% искажением).

Этот генератор может использоваться как с линейными инверторами, так и с инверторами класса D. Очевидно, нет особого смысла создавать синусоидальный генератор для модифицированного прямоугольного инвертора. Хорошую синусоиду можно также создать с помощью цифрового синтеза, и это имеет то преимущество, что ею можно управлять на кристалле. Хотя абсолютная стабильность частоты обычно не очень важна для инвертора, это никому не повредит, и если он поставляется (практически) бесплатно, то что может не понравиться? PIC может использоваться для генерации синусоидального сигнала, а также для контроля характеристик схемы, температуры и т. Д.

Рисунок 13 — Триггер Шмитта + генератор треугольников интегратора

Генератор треугольных волн также можно сделать разными способами, но, как показано выше, он довольно прост и имеет хорошую линейность. U1 подключен как триггер Шмитта, на его неинвертирующий вход подается положительная обратная связь. U2 — интегратор. Выходной сигнал U2 увеличивается до тех пор, пока неинвертирующий вход U1 будет принудительно выше, чем опорное напряжение (Vref) на инвертирующем входе. Он быстро переключает свой выход на высокий уровень, заставляя выход U2 линейно падать до тех пор, пока неинвертирующий вход U1 не станет ниже Vref.Цикл повторяется бесконечно. При указанных значениях и источнике питания 12 В амплитуда выходного сигнала составляет 4 В от пика до пика на частоте 25,8 кГц. VR1 позволяет вам установить уровень в соответствии с уровнем синусоидального сигнала для оптимального уровня модуляции. C2 используется на «нижнем» конце VR1, так что опорное напряжение 6 В сохраняется и не меняется в зависимости от настройки потенциометра. R6 гарантирует, что треугольная волна и опорный уровень постоянного тока не могут быть потеряны, даже если горшок станет разомкнутым.

Рисунок 14 — Компаратор для создания сигнала ШИМ

Комбинируя схемы на рисунках 12 и 13 и добавляя компаратор, мы получаем полный широтно-импульсный модулятор — и да, действительно — это так просто.Для лучшего представления о точных формах сигнала см. Рисунок 8. Выходной сигнал — ШИМ, который готов к отправке на переключающие полевые МОП-транзисторы через подходящий переключатель уровня и ИС драйвера затвора. Они легко доступны, причем International Rectifier IR2110 является одним из самых распространенных. Эта часть специально разработана для управления затворами полевых МОП-транзисторов для усилителей класса D.

Рисунок 15 (слева) — Форма сигнала ШИМ, 2,5 кГц с модуляцией 50 Гц
Рисунок 16 (справа) — Восстановленный сигнал 50 Гц со спектром

На рисунке 15 показан выходной сигнал широтно-импульсного модулятора, аналогичный показанному на рисунке 14.Основное отличие состоит в том, что я использовал операционный усилитель (который работает, но недостаточно быстр), и мне пришлось уменьшить частоту треугольной формы волны до 2,5 кГц, чтобы ее можно было правильно увидеть на осциллографе.

Восстановленная форма волны показана на рисунке 16 вместе с частотным спектром на нижней фиолетовой кривой. Форма сигнала 50 Гц — это пик в крайнем левом углу, а остаточная частота 2,5 кГц (с его боковыми полосами) видна в центре измерения частотной области. Используемый фильтр представлял собой простой фильтр нижних частот типа резистор-конденсатор с частотой -3 дБ, равной 159 Гц (резистор 10 кОм и конденсатор 100 нФ), поэтому их больше 2.Сигнал 5 кГц, чем вы обычно видите. Если увеличить несущую частоту модуляции до 25 кГц, форма волны 50 Гц будет действительно очень чистой — даже с таким грубым фильтром и медленным операционным усилителем.

---

8 — Постановление

Многие инверторы предлагают «регулирование», но часто это неправильное регулирование, которое поддерживает как пиковые значения , так и RMS при заданном выходном напряжении. Для модифицированных прямоугольных инверторов схема регулирования будет пытаться поддерживать среднеквадратичное напряжение, когда пиковое значение падает под нагрузкой и / или когда батарея разряжается.Это достигается за счет увеличения продолжительности периодов включения, и выходное напряжение начинает напоминать напряжение прямоугольного инвертора при увеличении нагрузки.

Истинные синусоидальные инверторы, использующие ШИМ, будут использовать различные методы, но самый простой — просто позволить выходному сигналу обрезаться. Альтернативой является обеспечение некоторого запаса мощности для ШИМ-усилителя и применение комплексной схемы обратной связи, чтобы гарантировать, что выходной сигнал переменного тока остается в заданных пределах.

Для всех инверторов важно понимать, что ток на входе будет очень высоким.Это означает, что все, что есть в цепи , может влиять на регулирование, начиная от батареи, проводов питания, коммутирующих устройств и первичных обмоток трансформатора. Даже довольно ничтожный инвертор на 100 Вт будет потреблять 8,33 А постоянного тока при 12 В, но мгновенный ток выше, а потери не учитывались. Фактический (средний) ток будет ближе к 10А, а пиковый ток будет почти 20А. Даже небольшое сопротивление вызывает серьезное падение напряжения — например, всего 0,1 Ом вызовет потерю 2 В при 20 А, поэтому 12 В теперь составляет всего 10 В.

Совершенно очевидно, что если уменьшить 12 В до 10 В при пиковом токе, то выходное напряжение должно упасть, по крайней мере, пропорционально, и могут быть немного больше потери из-за внутренних сопротивлений. Требуемый пик 325 В упадет до 270 В, а среднеквадратичное значение упадет примерно до 190 В. Единственный способ добиться правильного регулирования выходной мощности — это обратная связь. Высоковольтный ШИМ-инвертор, вероятно, будет единственным, который может предложить как приемлемое регулирование (лучше 5% от холостого хода до полной нагрузки), так и при сохранении правильного отношения пикового значения к среднеквадратичному значению — см. Ниже.

---

9 — Трансформаторы

Трансформатор, используемый для низкочастотного инвертора, неизменно является повышающим типом. Первичная обмотка должна иметь очень низкое сопротивление из-за большого тока, и во всех случаях трансформатор должен быть рассчитан на используемую частоту сети. Это означает, что он будет сравнительно большим — по крайней мере, того же размера, что и обычный понижающий трансформатор, рассчитанный на такую ​​же номинальную мощность в ВА.

В зависимости от предполагаемого использования (например, с периодическим или постоянным подключением) допустимые потери будут разными.Трансформатор, который будет использоваться только для эпизодических ИБП, может быть меньше, чем в идеальном случае, и поэтому он будет дешевле, меньше и легче. Конечно, и потери будут выше. Индуктивность первичной обмотки не имеет большого значения, но она должна быть достаточно высокой, чтобы ток намагничивания при 50 или 60 Гц был достаточно низким, чтобы потери находились в разумных пределах. Расчет индуктивности сетевых трансформаторов — это не точная наука. Большая часть тока намагничивания будет из-за частичного насыщения, поэтому расчетное значение будет ниже ожидаемого.

В качестве примера, довольно простой (т.е. ничего особенного) трансформатор сетевого напряжения с соотношением 30: 1 (230–7,67 В RMS) может потреблять 50 мА от сети 230 В 50 Гц без нагрузки. Это ток намагничивания, поэтому эффективная индуктивность рассчитывается по формуле нормального индуктивного реактивного сопротивления …

X L = V / I
X L = 230 / 0,05 = 4,6 кОм
L = X L / (2 * π * f)
L = 4,6 кОм / (6,283 * 50) = 14,64 H

Отсюда следует, что при передаточном числе витков 30: 1 (7.66V RMS Output) эффективная вторичная индуктивность будет около 16,2 мГн. При использовании инвертора в обратном направлении ток намагничивания в лучшем случае будет 1,5 А, но обычно он будет больше и будет широко варьироваться в зависимости от конструкции трансформатора. Как всегда при проектировании трансформатора, на самом деле необходимо учитывать только предел насыщения сердечника, и это зависит от материала сердечника, типа сердечника (E-I, тороидальный и т. Д.) И максимально допустимого рассеяния на холостом ходу. Вопреки распространенному мнению, поток сердечника любого трансформатора максимален при отсутствии нагрузки.Поток всегда уменьшается по мере увеличения тока нагрузки ^[5] .

Для повышающего трансформатора важно, чтобы первичная обмотка низкого напряжения имела достаточно витков для предотвращения насыщения сердечника. Это гораздо более серьезная проблема с повышающими трансформаторами, потому что сопротивление первичной обмотки очень низкое, и даже небольшое насыщение вызовет резкое увеличение тока, потребляемого от батареи. В отличие от обычного сетевого трансформатора, сопротивление первичной обмотки слишком низкое, чтобы обеспечить какое-либо ограничение тока.Вы, должно быть, заметили, что я предложил вторичное напряжение всего 7,67 В (пиковое 10,8 В), и это необходимо, потому что трансформатор будет использоваться в обратном направлении, и имеется только источник питания 12 В. Ожидать потери не менее 1,2 В для небольшого инвертора вполне реально, хотя они могут быть больше.

Как всегда, конструкция трансформатора — это компромисс, и для получения наименьшего сопротивления требуется несколько витков толстого провода. Однако, если провод настолько толстый, что вы не можете получить достаточное количество витков, сердечник насыщается и потери холостого хода становятся чрезмерными.Задача разработчика — разработать максимально толстый провод для необходимых витков и выбрать сердечник достаточно большого размера, чтобы избежать насыщения, но не настолько большого, чтобы он стал слишком тяжелым и дорогим.

Возможно, что удивительно, но даже если усилитель ШИМ на высокой частоте, трансформатор не может быть с маленьким ферритовым сердечником. Низкочастотная составляющая (то есть частота сети) является доминирующим фактором, и трансформатор должен справляться с этим, а не с частотой переключения. Это ограничение применяется, даже если между усилителем (ами) и низковольтной первичной обмоткой трансформатора нет фильтра нижних частот.

Естественно, это не тот случай, когда ШИМ выполняется при высоком напряжении, а каскад ШИМ напрямую подает выход переменного тока. В высоковольтных инверторах с ШИМ высокое напряжение генерируется высокочастотным импульсным источником питания, который может использовать сердечник трансформатора гораздо меньшего размера, поскольку он работает на частоте 25 кГц или более. Большинство этих инверторов имеют вентиляторное охлаждение, даже если они имеют довольно низкую выходную мощность (100-200 Вт или около того).

Нет ничего необычного в том, что коммерчески доступные инверторы (низковольтные, повышающий трансформатор) имеют явно слишком маленький трансформатор.Чтобы получить необходимое количество витков, необходимых для предотвращения насыщения, трансформатор должен использовать провод, который тоньше, чем требуется, чтобы оставаться холодным под нагрузкой. Обычно это решается путем охлаждения трансформатора вентилятором. Хотя это определенно работает и предотвращает расплавление трансформатора, это не предотвращает потерь, которые в первую очередь вызывают нагрев трансформатора. В результате снижается эффективность.

---

Заключение

Как теперь должно быть очевидно, инвертор нетривиален.Многие из доступных дешевых имеют низкое энергопотребление, и если они заявляют, что их мощность превышает 100 ВА, вы можете быть уверены, что они не будут размером с банку для напитков. Помните, что только трансформатор будет рассчитан на полный ток нагрузки, поэтому даже небольшой инвертор (100 ВА или 230 В при 430 мА) нуждается в трансформаторе, рассчитанном как минимум на 100 ВА. Большинство из них заявляют, что выходная мощность может быть вдвое выше номинальной для «импульсного» или «пикового» выхода, но это почти всегда будет означать, что трансформатор будет перегружен в течение этого периода.Распространенный метод, позволяющий использовать трансформатор меньшего размера, чем идеальный, — это его охлаждение вентилятором, и это довольно распространено для дешевых инверторов.

Точность и стабильность частоты редко упоминаются. Хотя это относительно неважно для большинства приложений (обычно достаточно 5% точности), в некоторых случаях чрезвычайно важны как стабильность, так и частота. Не думайте, что любой бюджетный инвертор достаточно стабилен, чтобы управлять синхронными часами или двигателями с таймером, например. Ошибка, несущественная для большинства приложений, чрезвычайно важна для часов и механических таймеров, которые используют сеть в качестве опорной частоты.

На случай, если кому-то интересно, проекта синусоидального инвертора нет и не будет. На сайтах онлайн-аукционов будет много предложений по инверторам, некоторые из них будут иметь вид модифицированной прямоугольной волны (но заявлены «модифицированные синусоиды»), а другие показаны как истинные синусоиды. Это может быть правдой, а может и нет. В любом случае, по тем ценам, по которым они продаются, не стоит пытаться его построить. В общем, я бы посоветовал вам вдвое снизить заявленный рейтинг, поскольку я подозреваю, что очень немногие способны достичь заявленных значений мощности, но даже после этого они все еще дешевы.

Из-за наличия очень высоких токов переключающие устройства должны быть чрезвычайно прочными, и необходима хорошая защита, чтобы гарантировать, что кратковременные перегрузки не станут причиной отказа. Также необходимо включить защиту аккумулятора, чтобы при падении напряжения ниже заранее определенного минимального напряжения инвертор отключался. Если это не входит в комплект, аккумулятор будет разрушен, потому что все текущие химические соединения будут повреждены, если они будут разряжены слишком далеко. В качестве ориентира вы можете принять около 10 А на каждые 100 Вт выходной мощности при входном напряжении 12 В.Это предполагает общий КПД около 83%, который будет охватывать большинство бюджетных инверторов, а также довольно много высококлассных типов.

Тем, кто так склонен, может быть интересно просмотреть некоторые рекламные объявления инверторов. Я видел (заявленные) инверторы мощностью 2500 Вт (пиковая мощность 5000 Вт), где указано, что в устройстве есть предохранитель на 40 А. При питании от источника 12 В инвертор может потреблять до 500 А (пиковое значение) и около 250 А при полной номинальной продолжительной мощности (при входном напряжении 12 В и с учетом потерь) *.Интересно, для чего нужен предохранитель постоянного тока на 40А. Возможно, они рассказывают непослушные выдумки.

* 40А при 12В — это 480Вт , входная мощность , без учета потерь. Фактическая мощность составит около 460 Вт с учетом «типичных» потерь в схемах. При 13,8 В (аккумулятор заряжается) 40 А составляет 552 Вт входная мощность, далеко не 2500Вт.

---

Список литературы

1. Преобразователь синусоидальной волны постоянного / переменного тока — Вустерский политехнический институт
Эталонный дизайн инверторов с чистой синусоидой, 800 ВА,
2. — Texas Instruments
3. Аудиоусилители класса D — Теория и конструкция
Синусоидальные генераторы
4. — Характеристики, топологии и примеры
Трансформаторы
5. — Основы (Раздел 1)

---

---

Указатель статей
Основной указатель

Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, но не ограничиваясь, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2014. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены. в соответствии с международными законами об авторском праве. Автор предоставляет читателю право использовать эту информацию только в личных целях, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

Страница опубликована и авторское право © март 2014 г.

Вам нужен ИБП или инвертор?

Инверторы и блоки источников бесперебойного питания (ИБП) могут вырабатывать переменный ток из источников постоянного тока, и по этой причине их часто путают. Однако ИБП — более сложное устройство с большим количеством функций, и на самом деле он использует инвертор в качестве одного из своих внутренних компонентов.

Проще говоря, инвертор получает электроэнергию от источников постоянного тока (DC), таких как батареи или солнечные панели, и обеспечивает переменный ток (AC), используемый большинством приборов.ИБП также имеет эту функцию, но у него есть дополнительные функции, такие как мгновенный отклик и накопление энергии.

---

Убедитесь, что ваши устройства имеют надежную систему резервного питания.

---

ИБП и инверторы можно сравнить с кондиционерами и компрессорами. Подобно тому, как компрессор не может обеспечить охлаждение помещения сам по себе, автономный инвертор не может выполнять все функции ИБП.

Как работает инвертор?

Основная функция инвертора — преобразование электроэнергии из постоянного тока в переменный, как описано выше.Обратите внимание, что инверторы только преобразуют электроэнергию и не могут генерировать или накапливать электроэнергию сами по себе. Если вы отключите инвертор от источника постоянного тока, подача переменного напряжения прервется.

• Как и любое электрическое оборудование, инверторы имеют номинальную мощность. Например, в большинстве жилых солнечных энергетических систем используются инверторы мощностью менее 10 кВт, в то время как в коммерческих установках среднего размера, вероятно, будет более 100 кВт.
• Помимо номинальной мощности, инверторы предназначены для работы в определенном диапазоне напряжений по току как на стороне постоянного, так и переменного тока.

Преобразователи частоты (VFD) часто называют «инверторами», потому что многие модели вырабатывают трехфазное питание переменного тока от входа постоянного тока. Однако такая практика именования вызывает путаницу, поскольку целью частотно-регулируемого привода является управление скоростью двигателя путем регулировки напряжения и частоты. Как и ИБП, частотно-регулируемый привод использует инвертор в качестве одного из внутренних компонентов, но имеет дополнительные функции.

Как работает ИБП?

Источник бесперебойного питания или ИБП имеет понятное название — он обеспечивает бесперебойную подачу электроэнергии, особенно при отключениях электроэнергии и сбоях в электросети.Однако бесперебойное питание возможно только при соблюдении двух условий:

• Накопитель энергии, который используется ИБП при отключении электроэнергии. Функция накопления энергии обычно обеспечивается батареями и контроллером заряда.

• Мгновенный отклик, чтобы все оборудование, подключенное к ИБП, могло продолжать работать при отключении электроэнергии. Например, блоки ИБП используются в центрах обработки данных для защиты информации и оборудования при возникновении проблем с электросетью.

Обратите внимание, что инверторы также могут использоваться в качестве резервных источников питания в сочетании с системами хранения энергии. Однако обычный инвертор не может обеспечить плавный переход, предлагаемый ИБП. Инверторы могут реагировать менее чем за одну секунду, но они недостаточно быстрые, чтобы предотвратить потерю данных в ИТ-приложениях. С другой стороны, ИБП работают намного быстрее, реагируя за считанные миллисекунды.

Инвертор

и ИБП: сводка основных различий

УСТРОЙСТВО	ИНВЕРТОР	ИБП
Основная функция	Преобразование постоянного тока в переменный.	Резервное питание без перебоев.
Накопитель энергии	Нет, но многие модели инверторов могут использовать внешние накопители.	Да, включает встроенное хранилище и дополнения для увеличения времени работы от аккумулятора.
Скорость отклика	Около 500 миллисекунд.	Менее 10 миллисекунд.
Потребляемая мощность	Только постоянный ток, требуется контроллер заряда для зарядки аккумуляторов переменным током.	варианты переменного и постоянного тока.
Выходные соединения	Только клеммы переменного тока.	Обычно включает розетки для прямого подключения приборов.

При той же номинальной мощности ИБП обычно дороже инвертора с учетом его дополнительных компонентов и функций. Блоки ИБП необходимы в приложениях, требующих непрерывного питания во время отключения электроэнергии, но инверторы с внешними батареями экономически эффективны, когда эта функция не требуется. Например, вы не хотите оставлять центр обработки данных без питания (ИБП), но можно допустить кратковременное отключение вашей системы освещения (инвертор + накопитель энергии).

Когда вы заряжаете аккумуляторы с помощью основной электросети, происходит два преобразования энергии. Источник переменного тока сначала преобразуется в постоянный ток для зарядки батареи, а выходная мощность батареи преобразуется обратно в переменный ток. Для зарядки аккумулятора требуется питание постоянного тока, а при использовании входа переменного тока вам понадобится выпрямитель. Блоки ИБП включают этот компонент, но требуется внешний контроллер заряда, если у вас есть батареи, подключенные к инвертору.

Объединение ИБП и инверторов

Поскольку ИБП более дорогие, не имеет смысла рассчитывать их на часы работы без источника питания.Более разумный подход состоит в том, чтобы иметь кратковременную мощность ИБП, дающую время более крупной системе инвертор + аккумулятор, чтобы взять на себя нагрузку.

• Инвертор с накопителем энергии может использоваться в качестве прямого источника питания для менее критических нагрузок, таких как освещение и вентиляция.
Нагрузки ИБП
• могут оставаться подключенными во время длительного отключения электроэнергии, и вы можете просто зарядить батареи ИБП с помощью выхода инвертора.

Обратите внимание, что меры по повышению энергоэффективности позволяют дольше работать с резервным питанием.Например, если вы замените люминесцентные лампы эквивалентными светодиодными продуктами, которые потребляют на 50% меньше энергии, они могут прослужить вдвое дольше с резервным питанием.

Наилучшая конфигурация меняется в зависимости от нагрузок, имеющихся в вашем здании. Например, в офисе с большим количеством компьютеров и коммуникационного оборудования обычно требуется большой ИБП. С другой стороны, в складских помещениях, где используются только вентиляция и освещение, можно без проблем использовать обычный инвертор. Проведя профессиональную оценку ваших установок и оборудования, вы сможете определить оптимальную конфигурацию.

Инверторы мощности — Newegg.com

Инверторы мощности преобразуют мощность постоянного тока от прикуривателя в ток слабого переменного тока для питания телевизоров и компьютеров. Существуют также преобразователи напряжения, которые позволяют использовать ваши электронные устройства по всему миру, независимо от напряжения в местных розетках.

Силовые трансформаторы, позволяющие использовать в автомобиле компьютеры, телевизоры и другие небольшие устройства.

Мощный распределительный блок питания, обеспечивающий питание электронных устройств, таких как компьютеры, телевизоры и видеокамеры в автомобиле.Таким образом, вы можете оставаться продуктивным в дороге или развлекать детей во время долгой поездки на автомобиле. Эти инверторы подключаются к 12-вольтовой системе постоянного тока вашего автомобиля или к розетке прикуривателя. Выходная мощность инвертора зависит от силы тока автомобильного прикуривателя или розетки постоянного тока. Инверторы мощности потребляют энергию аккумулятора автомобиля, когда двигатель не работает. Когда аккумулятор вашего автомобиля разряжается, некоторые модели издают звуковой сигнал, а другие полностью отключаются. Найдите инверторное зарядное устройство RV с несколькими электрическими розетками для питания нескольких устройств.Многие устройства оснащены портами USB для зарядки вашего смартфона, ноутбука или планшета. Большинство моделей компактны и портативны.

Инверторы мощности с чистой синусоидой

совместимы с чувствительными электронными устройствами

Существует два типа автомобильных силовых трансформаторов: модифицированная синусоида и чисто синусоидальная волна. Модифицированные синусоидальные трансформаторы работают со многими небольшими простыми электронными устройствами. Они используют простую форму энергии по сравнению с той, что вырабатывается в розетках. Инверторы с чистой синусоидой используют мощность, которая равна или лучше той, что используется в вашем доме.Это разумный выбор для чувствительной электроники, такой как ноутбуки и телевизоры. Трансформаторы с чистой синусоидой обычно дороже, чем трансформаторы с модифицированной синусоидой. Подумайте о практичных удлинителях, которые можно устанавливать как в горизонтальном, так и в вертикальном положении.

Изолирующие трансформаторы предотвращают поражение электрическим током и защищают ваши чувствительные устройства

Изолирующий силовой трансформатор передает электричество от источника переменного тока к электрическому устройству. Они также изолируют устройство от источника питания по соображениям безопасности.В этих трансформаторах используется принцип гальванической развязки. Изолирующие трансформаторы распространены в отраслях, связанных с критически важными устройствами, такими как серверы, компьютеры, содержащие конфиденциальные данные, медицинское оборудование и лабораторные инструменты. Они также снижают риск поражения электрическим током при обращении с устройством.

Преобразователи напряжения и трансформаторы позволяют использовать свои технические устройства где угодно

Преобразователи напряжения и трансформаторы увеличивают или уменьшают мощность от настенной розетки, поэтому вы можете включать устройства в разных странах.Преобразователи напряжения бывают трех типов: повышающие, понижающие и улучшенные. Понижающие преобразователи совместимы с устройствами, которые используют ток 110 В. Они снижают мощность 220 В в розетках во многих странах, включая Италию и Австралию. Повышающие преобразователи преобразуют ток 110 В в 220 В, поэтому люди из-за границы могут использовать свои технические устройства в США и Канаде. Преобразователи Deluxe могут преобразовывать электричество в 110 В и 220 В и, как автономные устройства защиты от перенапряжения, могут защищать приборы от скачков напряжения.

Часто задаваемые вопросы об инверторах мощности

Часто задаваемые вопросы по инвертору мощности

Часто задаваемые вопросы об инверторах мощности

---

Для чего нужен силовой инвертор и для чего его можно использовать?

Инвертор питания преобразует мощность постоянного тока от батареи в обычную мощность переменного тока, которую вы можете использовать для управления всеми видами устройств … электрическое освещение, кухонные приборы, микроволновые печи, электроинструменты, телевизоры, радио, компьютеры и многое другое.Вы просто подключаете инвертор к батарее и подключаете свои устройства переменного тока к инвертору … и у вас есть портативное питание … когда и где вам это нужно.

Инвертор получает питание от 12-вольтовой батареи (предпочтительно глубокого цикла) или от нескольких батарей, подключенных параллельно. Батарею необходимо перезарядить, поскольку инвертор забирает из нее энергию. Аккумулятор можно перезарядить, запустив автомобильный двигатель, газовый генератор, солнечные батареи или ветер. Или вы можете использовать зарядное устройство, подключенное к розетке переменного тока, для подзарядки аккумулятора.

---

Использование инвертора для аварийного домашнего резервного питания

Очень простой способ использовать инвертор для аварийного питания (например, во время отключения электроэнергии) — это использовать автомобильный аккумулятор (при работающем автомобиле) и удлинитель, идущий в дом, где вы можете затем подключить электрические приборы. .

Щелкните здесь , чтобы прочитать подробную статью об аварийном домашнем резервном питании

---

Инвертор какого размера я должен купить?

Мы производим инверторы мощности различных размеров и различных марок.Смотрите наши Страница инверторов для получения технических характеристик каждой из наших моделей.

Краткий ответ: размер, который вы выбираете, зависит от ватт (или ампер) того, что вы хотите запустить (найдите потребляемую мощность, обратившись к табличке с техническими характеристиками на приборе или инструменте). Мы рекомендуем вам купить модель большего размера, чем вы думаете, что вам нужно (по крайней мере, на 10-20% больше, чем ваша самая большая загрузка).

Пример: вы хотите подключить компьютер к 17-дюймовому монитору, лампам и радио.

Компьютер:	300 Вт
2 лампы мощностью 60 Вт:	120 Вт
Радио:	10 Вт
Всего необходимо:	430 Вт

Для этого приложения вам, как минимум, понадобится инвертор мощностью 500 Вт, и следует подумать о более мощном, поскольку, вероятно, наступит время, когда вы захотите купить модель побольше…. в этом примере вы можете решить, что хотите запустить вентилятор во время вычислений или позволить детям смотреть телевизор.

Более длинный ответ: определите непрерывную нагрузку и стартовую (пиковую) нагрузку: вам необходимо определить, сколько мощности требуется вашему инструменту или устройству (или их комбинации, которые вы бы использовали одновременно) для запуска (стартовая нагрузка), а также постоянные требования к работе (постоянная нагрузка).

Термины «непрерывно — 2000 Вт» и «пиковый выброс — 4000 Вт» означают, что некоторые приборы или инструменты, например, с двигателем, требуют первоначального всплеска мощности для запуска («пусковая нагрузка» или « Пиковая нагрузка»).После запуска инструменту или устройству требуется меньше энергии для продолжения работы («постоянная нагрузка»).

Полезные формулы:

Чтобы преобразовать AMPS в WATTS:

Умножьте: AMPS X 120 (напряжение переменного тока) = WATTS
Эта формула дает близкое приближение к продолжительной нагрузке прибора.

Чтобы рассчитать приблизительную стартовую нагрузку:

Умножить: Вт X 2 = Пусковая нагрузка
Эта формула дает близкое приближение к пусковой нагрузке прибора, хотя для некоторых может потребоваться еще большая пусковая нагрузка.ПРИМЕЧАНИЕ. Асинхронные двигатели, такие как кондиционеры, холодильники, морозильники и насосы, могут иметь скачок при пуске в 3–7 раз больше продолжительного номинала.

Чаще всего пусковая нагрузка прибора или электроинструмента определяет, может ли инвертор питать его.

Например, у вас есть морозильная камера с непрерывной нагрузкой 4 А и начальной нагрузкой 12 А:

4 А x 120 В = 480 Вт непрерывно
12 А x 120 В = 1440 Вт при начальной нагрузке

Вам понадобится инвертор с пиковой мощностью более 1440 Вт.

ФОРМУЛА для преобразования ватт переменного тока в ток постоянного тока:

Ватт переменного тока, разделенный на 12 x 1,1 = ток постоянного тока
(это генератор переменного тока транспортного средства, который вам понадобится, чтобы не отставать от определенной нагрузки; например, чтобы поддерживать постоянную потребляемую мощность в 1000 Вт, вам понадобится генератор на 91 ампер)

Нажмите, чтобы Диаграмма расчетных ватт, используемых обычными приборами и инструментами

---

Нужна ли мне модифицированная синусоида или чистая синусоида?

Преимущества инверторов с чистой синусоидой перед модифицированными синусоидальными инверторами:

а) Форма волны выходного напряжения представляет собой чистую синусоидальную волну с очень низким уровнем гармонических искажений и чистой мощностью, такой как электроэнергия, поставляемая коммунальными предприятиями.

б) Индуктивные нагрузки, такие как микроволновые печи и двигатели, работают быстрее, тише и холоднее.

c) Снижает звуковой и электрический шум в вентиляторах, люминесцентных лампах, усилителях звука, телевизорах, игровых консолях, факсах и автоответчиках.

г) Предотвращает сбои в работе компьютеров, странные распечатки, сбои и шум на мониторах.

д) Обеспечивает надежное питание следующих устройств, которые обычно не работают с модифицированными синусоидальными инверторами:

• Лазерные принтеры, копировальные аппараты, магнитооптические жесткие диски
• Некоторые портативные компьютеры (следует уточнить у производителя)
• Некоторые люминесцентные лампы с ЭПРА
• Электроинструменты с твердотельным регулятором мощности или переменной скоростью
• Некоторые зарядные устройства для аккумуляторных инструментов
• Некоторые новые печи и печи на пеллетах с микропроцессорным управлением
• Часы цифровые с радиоприемником
• Швейные машины со скоростью / микропроцессором
• Система домашней автоматизации X-10
• Медицинское оборудование, такое как концентраторы кислорода

Мы предлагаем полную линейку инверторов мощности с чистой синусоидой и модифицированной синусоидой.com. Модифицированная синусоида хорошо подходит для большинства применений и является наиболее распространенным типом инвертора на рынке, а также наиболее экономичным. Инверторы с чистой синусоидой (также называемые истинной синусоидой) больше подходят для чувствительных электрических или электронных устройств, таких как портативные компьютеры, стереосистемы, лазерные принтеры, некоторые специализированные приложения, такие как медицинское оборудование, печь на гранулах с внутренним компьютером, цифровые часы, хлеб. производители с многоступенчатыми таймерами и инструментами с регулируемой скоростью или перезаряжаемыми инструментами (см. » Меры предосторожности для устройства »ниже).Если вы хотите использовать эти элементы с инвертором, выберите инвертор Pure Sine Wave. Если вы в основном хотите использовать свет, телевизор, микроволновую печь, инструменты и т. Д., То вам подойдет модифицированный синусоидальный инвертор.

Нас часто спрашивают, будут ли компьютеры работать с модифицированной синусоидой. По нашему опыту, большинство из них (за исключением некоторых ноутбуков) будет работать (хотя на некоторых мониторах будут помехи, такие как линии или гул). Однако, если у вас есть какие-либо сомнения относительно какого-либо прибора, инструмента или устройства, особенно портативных компьютеров и медицинского оборудования, такого как концентраторы кислорода, мы рекомендуем вам проконсультироваться с его производителем, чтобы убедиться, что он совместим с модифицированным синусоидальным инвертором.Если это не так, выберите вместо этого один из наших синусоидальных инверторов.

Разница между ними в том, что инвертор с чистой синусоидой вырабатывает лучший и более чистый ток. К тому же они значительно дороже. Возможно, вам будет удобно приобрести небольшой инвертор с чистой синусоидой для любых «особых нужд», а также более крупный инвертор с модифицированной синусоидой для остальных приложений.

---

Как подключить инвертор? Кабель какого размера мне следует использовать и входит ли он в комплект?

Многие небольшие инверторы (450 Вт и ниже) поставляются с адаптером для прикуривателя и могут быть подключены к розетке прикуривателя вашего автомобиля (хотя вы не сможете потреблять более 150–200 Вт от розетки прикуривателя).Маленькие устройства также поставляются с кабелями, которые можно подсоединить непосредственно к батарее. Если вам нужен инвертор, который можно подключить к прикуривателю, вы должны выбрать тот, который не превышает 450 Вт.

Более мощные инверторы (500 Вт и более) должны быть подключены напрямую к батарее. Размер кабеля зависит от расстояния между аккумулятором и инвертором и будет указан в руководстве пользователя.

При подключении инвертора к батарее всегда используйте устройство защиты от перегрузки по току, такое как плавкий предохранитель или автоматический выключатель, и используйте самый толстый из имеющихся проводов и минимально возможную длину.

Смотрите наши Страница кабелей с рекомендациями для каждого инвертора, который мы продаем.

Общие рекомендации:

Размер инвертора	<3 футов	3–6 футов	6 футов — 10 футов
400 Вт	8	6	4
750 Вт	6	4	2
1000 Вт	4	2	1/0
1500 Вт	2	1	3/0
2000 Вт	1/0	2/0	250
2500 Вт	1/0	3/0	350
3000 Вт	3/0	4/0	500

ПРИМЕЧАНИЕ: Это общие рекомендации для инверторов, в которых используется только один набор кабелей (один положительный и один отрицательный кабель), и они могут не подходить для всех инверторов или приложений.Кроме того, для некоторых инверторов требуется два или более набора кабелей, и поэтому может потребоваться кабель другого размера, чем указано.

Рекомендации по размеру кабеля могут отличаться в зависимости от марки и модели инвертора; Прежде чем покупать провод для модели, ознакомьтесь с Руководством по эксплуатации приобретаемой модели.

Обычно рекомендуемая максимальная длина составляет 10 футов, чем короче, тем лучше. Если вам нужна большая длина, гораздо лучше разместить его на стороне переменного тока (как в случае удлинителя от инвертора к устройству), чем на стороне постоянного тока.

Доступны кабели с клеммами аккумулятора (кольцевые или шпильки) для подключения инвертора. здесь.

---

Что такое устройство защиты от сверхтока? Зачем он мне нужен?

Батареи способны обеспечивать большой ток, и в случае короткого замыкания могут потребоваться тысячи ампер. Короткое замыкание может повредить вашу систему, вызвать пожар и быть опасным для вашего здоровья.Включение устройства максимального тока является эффективной линией защиты от короткого замыкания. Устройство защиты от перегрузки по току обычно представляет собой плавкий предохранитель или автоматический выключатель, который устанавливается на положительном кабеле между инвертором и аккумулятором для защиты вашей системы. Быстродействующий предохранитель или автоматический выключатель сработает в течение миллисекунд в условиях короткого замыкания, предотвращая любые повреждения или опасности.

Важно правильно подобрать предохранитель или автоматический выключатель как для инвертора, так и для кабелей.Предохранитель слишком большого размера может привести к тому, что кабели будут превышать допустимую силу тока, что приведет к нагреву кабелей и станет опасным. Обратитесь к руководству пользователя, чтобы узнать рекомендуемый размер предохранителя или автоматического выключателя и сечение кабеля для безопасной установки.

Доступны предохранители и автоматические выключатели для защиты вашего инвертора. здесь.

---

Какой тип аккумулятора мне следует использовать (автомобильный или глубокого разряда)?

Малые инверторы: большинство автомобильных и морских аккумуляторов обеспечивают достаточное питание от 30 до 60 минут даже при выключенном двигателе.Фактическое время может варьироваться в зависимости от возраста и состояния батареи, а также от потребляемой мощности оборудования, работающего от инвертора. Если вы используете инвертор при выключенном двигателе, вам следует запускать двигатель каждый час и давать ему поработать 10 минут для подзарядки аккумулятора.

Инверторы мощностью 500 Вт и больше: мы рекомендуем вам использовать аккумуляторы глубокого разряда (морские или жилые), которые обеспечат вам несколько сотен полных циклов зарядки / разрядки. Если вы используете обычные автомобильные пусковые батареи, они изнашиваются примерно после десятка циклов зарядки / разрядки.Если у вас нет батареи глубокого разряда, мы рекомендуем запустить двигатель вашего автомобиля при работе с инвертором мощности.

При работе инвертора с аккумулятором глубокого разряда запускайте двигатель каждые 30–60 минут и дайте ему поработать 10 минут для подзарядки аккумулятора.

Когда инвертор будет работать с приборами с высокой продолжительной нагрузкой в ​​течение продолжительных периодов времени, не рекомендуется питать инвертор от той же батареи, которая используется для питания вашего автомобиля или грузовика.Если аккумулятор легкового или грузового автомобиля используется в течение длительного периода, возможно, что напряжение аккумулятора может упасть до точки, при которой аккумулятор не будет иметь достаточной резервной мощности для запуска транспортного средства. В этих случаях рекомендуется иметь для инвертора дополнительную батарею глубокого разряда (установленную рядом с инвертором), подключенную к пусковой батарее. Рекомендуется установить аккумуляторный изолятор между батареями.

---

Как долго я могу работать инвертором от аккумулятора?

Чтобы оценить, как долго комбинация батареи и устройства будет работать вместе, используйте этот удобный калькулятор.(Совет: если выходная мощность калькулятора равна 0 часам, общего количества ампер / часов батареи недостаточно для работы нагрузки. Попробуйте добавить дополнительные ампер / час в поле батареи, чтобы получить желаемую мощность.)

Вы также можете использовать эти формулы, чтобы рассчитать, как долго ваш прибор будет работать от аккумулятора.

Для 12-вольтовой системы:

(10 x (емкость аккумулятора в ампер-часах) / (мощность нагрузки в ваттах)) / 2 = время работы в часах

Для системы на 24 В:

(20 x (емкость аккумулятора в ампер-часах) / (мощность нагрузки в ваттах)) / 2 = время работы в часах

Совет. Аккумуляторы глубокого разряда (морские) обычно имеют самые высокие показатели резерва.Они также способны выдерживать многократные перезарядки и перезарядку.

Совет: Аккумуляторы для запуска двигателя не должны разряжаться ниже 90% заряда, а морские аккумуляторные батареи глубокого цикла не должны разряжаться ниже 50% заряда. Это сократит срок службы аккумулятора в соответствии с рекомендациями большинства производителей аккумуляторов.

Примечание. Если вы собираетесь использовать электроинструменты для коммерческого использования или любую нагрузку мощностью 200 Вт в течение более 1 часа регулярно (между подзарядкой батареи), мы рекомендуем установить вспомогательную батарею для обеспечения питания инвертора.Эта батарея должна быть глубокого разряда и иметь размер, соответствующий ожидаемому времени работы при выключенном двигателе. Вспомогательная батарея должна быть подключена к генератору через модуль изолятора, чтобы инвертор не разряжал пусковую батарею двигателя, когда двигатель выключен.

---

Как подключить две или более батарей?

Может быть целесообразно использовать инвертор от батареи 12 В одного типа в «параллельной» конфигурации.Две такие батареи будут производить в два раза больше ампер / часов, чем одна батарея; три батареи будут генерировать в три раза больше ампер / часов и так далее. Это увеличит время до того, как ваши батареи потребуется зарядить, что даст вам больше времени, в течение которого вы сможете использовать свои приборы.

Вы также можете соединить 6-вольтовые батареи вместе в «последовательной» конфигурации, чтобы удвоить напряжение до 12 вольт. Обратите внимание, что 6-вольтовые батареи необходимо подключать попарно.

Батареи на 12 В, подключенные параллельно, чтобы удвоить ток (ампер / час) 6-вольтовые батареи, подключенные последовательно к удвоить напряжение до 12 вольт

---

Работа с микроволновой печью с инвертором мощности

Номинальная мощность, используемая в микроволновых печах, — это «мощность приготовления», которая относится к мощности, «доставляемой» к готовящейся пище.Фактическая требуемая рабочая мощность выше номинальной мощности для приготовления пищи (например, микроволновая печь с «заявленной» мощностью 600 Вт обычно соответствует почти 1100 Вт потребляемой мощности). Фактическая потребляемая мощность обычно указывается на задней панели микроволновой печи. Если требования к рабочей мощности не указаны на задней панели микроволновой печи, обратитесь к руководству пользователя или обратитесь к производителю.

---

Работа фотографического стробоскопа с инвертором мощности

Для фотографического стробоскопа или вспышки обычно требуется чистый синусоидальный инвертор, способный по крайней мере в 4 раза превышать номинальную мощность строба в ватт-сек.Например, для стробоскопа мощностью 300 Вт требуется инвертор, способный повышать мощность до 1200 Вт или более.

Для получения дополнительной информации прочтите это Замечания по применению Samlex.

---

Работа с лазерным принтером с инвертором мощности

Для лазерного принтера обычно требуется инвертор с синусоидальной волной, способный по крайней мере в 6,5 раз превышать максимальную номинальную мощность принтера. Например, для лазерного принтера мощностью 500 Вт требуется инвертор с номинальной мощностью не менее 3250 Вт.

Струйный принтер не отвечает тем же требованиям, что и лазерный. Струйные принтеры могут нормально работать с модифицированным синусоидальным инвертором, рассчитанным на требования к мощности принтера.

Для получения дополнительной информации, пожалуйста, посетите наш Блог инвертора и это примечание по применению Samlex.

---

Предложения по телевидению и аудио

Хотя все наши инверторы экранированы и отфильтрованы для минимизации помех сигнала, некоторые помехи телевизионному изображению могут быть неизбежны, особенно при слабых сигналах.

Вот несколько советов, которые могут улучшить прием:

1. Сначала убедитесь, что телевизионная антенна выдает четкий сигнал при нормальных условиях эксплуатации (т.е. дома подключена к стандартной розетке переменного тока). Также убедитесь, что антенный кабель должным образом экранирован и хорошего качества.

2. Измените положение инвертора, антенных кабелей и телевизионного шнура питания.

3. Изолируйте телевизор, его шнур питания и антенные кабели от источника питания 12 В, протянув удлинитель от инвертора к телевизору.Убедитесь, что излишки шнура питания переменного тока находятся на некотором расстоянии от телевизора.

4. Смотайте шнур питания телевизора и входные кабели, идущие от источника питания 12 В к инвертору.

5. Присоедините «Ферритовый фильтр линии передачи данных» к кабелю питания телевизора. Может потребоваться более одного фильтра. Они доступны в магазинах электроники, включая Radio Shack (Radio Shack Part No. 273-105).

ПРИМЕЧАНИЕ. Некоторые недорогие аудиосистемы могут издавать легкий «жужжащий» звук при работе с инвертором.Это вызвано некачественными фильтрами в аудиосистеме. Единственное решение этой проблемы — использование звуковой системы с более качественным источником питания.

---

Меры предосторожности для устройства (для модифицированных синусоидальных инверторов):

НЕ подключайте небольшие электроприборы к розеткам переменного тока инвертора, чтобы напрямую заряжать их никель-кадмиевые батареи. Всегда используйте зарядное устройство, поставляемое с этим устройством.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ подключать зарядные устройства для аккумуляторных электроинструментов, если на зарядном устройстве есть предупреждение о наличии опасного напряжения на клеммах аккумулятора.

Не все люминесцентные лампы правильно работают с модифицированным синусоидальным инвертором. Если лампа кажется слишком яркой или не загорается, не используйте лампу с инвертором.

Некоторые вентиляторы с синхронными двигателями могут немного увеличивать скорость (об / мин) при питании от модифицированного синусоидального инвертора. Это не опасно для вентилятора или инвертора.

Некоторые зарядные устройства для небольших никель-кадмиевых батарей могут быть повреждены при подключении к модифицированному синусоидальному инвертору.В частности, повреждению подвержены два типа приборов:

• Небольшие приборы с батарейным питанием, такие как фонарики, беспроводные бритвы и зубные щетки, которые можно подключать непосредственно к розетке переменного тока для подзарядки.
• Определенные зарядные устройства для аккумуляторных блоков, которые используются в некоторых беспроводных ручных инструментах. Зарядные устройства для этих инструментов имеют предупреждающую табличку о наличии опасного напряжения на клеммах аккумулятора.

НЕ используйте модифицированный синусоидальный инвертор с двумя вышеупомянутыми типами оборудования.

У большинства портативных устройств такой проблемы нет. В большинстве портативных устройств используются отдельные трансформаторы или зарядные устройства, которые подключаются к розеткам переменного тока для подачи на устройство низкого напряжения постоянного или переменного тока. Если на этикетке устройства указано, что зарядное устройство или адаптер вырабатывает низковольтный выход постоянного или переменного тока (30 вольт или меньше), проблем с питанием этого зарядного устройства или адаптера быть не должно.

---

Предупреждение о безопасности: Ток 110 В может быть смертельным.Неправильное использование инвертора мощности может привести к материальному ущербу, травмам или гибели людей. Пожалуйста, прочтите и внимательно следуйте инструкциям в Руководстве по эксплуатации, прилагаемому к каждому инвертору, с учетом важных соображений безопасности и мер предосторожности.

Общие меры безопасности и советы по установке:

• Поместите инвертор на достаточно ровную поверхность горизонтально или вертикально.
• Инвертор нельзя устанавливать в моторном отсеке из-за возможного загрязнения водой / маслом / кислотой и чрезмерного нагрева под капотом, а также из-за потенциальной опасности паров бензина и искр, которые инвертор может иногда производить.Лучше всего прокладывать кабели аккумулятора в сухом прохладном месте для установки инвертора.
• Держите инвертор сухим. Не подвергайте его воздействию дождя или влаги. ЗАПРЕЩАЕТСЯ эксплуатировать инвертор, если вы, инвертор, работающее устройство или любые другие поверхности, которые могут соприкасаться с любым источником питания, влажные.