Как сделать инвертор своими руками. Как собрать сварочный инвертор своими руками: пошаговая инструкция

Как устроен сварочный инвертор. Из каких компонентов он состоит. Какие материалы и инструменты потребуются для сборки. Как правильно собрать сварочный инвертор своими руками. На что обратить внимание при сборке.

Устройство и принцип работы сварочного инвертора

Сварочный инвертор состоит из следующих основных компонентов:

• Силовой трансформатор
• Блок электронных схем на транзисторах
• Дроссель
• Выпрямитель
• Система управления

Принцип работы инвертора заключается в следующем:

1. Переменный ток из сети преобразуется в постоянный с помощью выпрямителя
2. Постоянный ток преобразуется обратно в переменный высокой частоты (20-100 кГц) с помощью транзисторов
3. Высокочастотный ток подается на трансформатор, где понижается напряжение и повышается сила тока
4. Пониженное напряжение выпрямляется и сглаживается
5. На выходе получается постоянный сварочный ток

Такая схема позволяет значительно уменьшить размеры и вес трансформатора по сравнению с обычными сварочными аппаратами.

Преимущества самостоятельной сборки сварочного инвертора

Сборка сварочного инвертора своими руками имеет ряд преимуществ:

• Экономия средств — самодельный аппарат обойдется дешевле заводского
• Возможность подобрать оптимальные характеристики под свои нужды
• Лучшее понимание устройства и принципа работы инвертора
• Возможность самостоятельного ремонта и модернизации
• Получение нового опыта и навыков

Однако важно понимать, что самостоятельная сборка требует определенных знаний и навыков в электротехнике. Неправильная сборка может быть опасна.

Необходимые компоненты и материалы

Для сборки сварочного инвертора потребуются следующие основные компоненты:

• Силовой трансформатор
• Силовые транзисторы (IGBT или MOSFET)
• Драйверы управления транзисторами
• Диодный мост
• Конденсаторы фильтра
• Дроссель
• Микросхема ШИМ-контроллера
• Радиаторы охлаждения
• Корпус
• Провода, разъемы, крепеж

Большинство компонентов можно приобрести в магазинах радиодеталей или заказать через интернет. Важно выбирать качественные компоненты с подходящими характеристиками.

Пошаговая инструкция по сборке сварочного инвертора

Сборку сварочного инвертора можно разбить на следующие основные этапы:

1. Подготовка компонентов и материалов
2. Сборка силовой части (трансформатор, транзисторы, диоды)
3. Монтаж системы управления
4. Сборка корпуса
5. Финальная сборка и настройка

Рассмотрим каждый этап подробнее.

1. Подготовка компонентов

Необходимо тщательно подобрать все компоненты согласно схеме и расчетам. Проверить их исправность и соответствие характеристик.

2. Сборка силовой части

Начинаем с монтажа силового трансформатора. Затем устанавливаем силовые транзисторы на радиатор. Монтируем выпрямительный мост и фильтрующие конденсаторы. Собираем дроссель.

3. Монтаж системы управления

Собираем плату управления с ШИМ-контроллером и драйверами транзисторов. Подключаем необходимые датчики.

4. Сборка корпуса

Подготавливаем корпус, устанавливаем в него компоненты, прокладываем проводку.

5. Финальная сборка

Соединяем все узлы между собой согласно схеме. Проверяем правильность соединений. Проводим настройку и тестирование.

Меры безопасности при сборке и эксплуатации

При самостоятельной сборке сварочного инвертора необходимо соблюдать следующие меры безопасности:

• Использовать качественные изолированные инструменты
• Работать только при отключенном питании
• Тщательно изолировать все соединения
• Обеспечить надежное заземление корпуса
• Не превышать расчетные характеристики компонентов
• Обеспечить хорошее охлаждение силовых элементов

Перед началом эксплуатации необходимо тщательно проверить работу всех систем защиты.

Тестирование и настройка собранного инвертора

После завершения сборки необходимо провести полное тестирование инвертора:

1. Проверить все соединения на отсутствие замыканий
2. Подать питание и проверить напряжения в контрольных точках
3. Настроить ШИМ-контроллер на нужную частоту
4. Проверить работу защит от перегрузки и короткого замыкания
5. Провести пробную сварку на разных режимах

При необходимости выполнить точную настройку параметров для получения оптимальных сварочных характеристик.

Возможные проблемы и их устранение

При сборке и эксплуатации самодельного инвертора могут возникнуть следующие проблемы:

• Отсутствие сварочной дуги — проверить выходное напряжение и работу системы управления
• Нестабильная дуга — настроить параметры ШИМ-контроллера
• Перегрев компонентов — улучшить охлаждение, проверить режим работы
• Выход из строя транзисторов — проверить систему управления и защиты

При возникновении серьезных проблем лучше обратиться к специалисту для диагностики и ремонта.

Заключение

Сборка сварочного инвертора своими руками — сложный, но интересный процесс. Он позволяет получить качественный аппарат с нужными характеристиками и лучше понять принципы его работы. Однако важно помнить о необходимости соблюдения всех мер безопасности при сборке и эксплуатации.

Автомобильный инвертор. Какой выбрать? Как сделать своими руками?

 Пользуясь  автомобилем ,  многие из нас хотят видеть в нем не только транспортное средство, но и своеобразный дом на колесах. Ну, а как во всяком полноценном жилище, должный комфорт в нем, нам обеспечивают электроприборы.  Для того, чтобы электроприборы были запитаны непосредственно от электрической сети автомобиля требуется множество различных переходников (адаптеров), для каждого из них.  Это не всегда удобно и практично, особенно при условии, что большинство наших электрических помощников могут полноценно работать от универсального для них напряжения в 220 вольт. С этим напряжением, необходимо иметь всего лишь одну розетку, в которую и можно вставить вилку нашего электроприбора.
 Как получить из постоянных 12 или 24 вольт 220 переменных вольт, вопрос уже решенный. Для этих целей используется инвертор напряжения. В этой статье, мы дадим рекомендации по выбору инвертора в ваш автомобиль, а затем и рассмотрим вариант изготовления инвертора своими руками.

Выбор автомобильного инвертора напряжения

Основным показателем на который стоит обратить внимание при выборе инвертора является его мощность, вернее мощность того электрического прибора, который вы собираетесь эксплуатировать в вашем автомобиле от инвертора. На приборах иногда не указана непосредственно мощность, а указано напряжение и ток. Например 220 вольт 1,7 а (показатели энергопотребления ноутбука). В данном случае мощность рассчитывается по формуле P=U*I , то есть составит 220*1,7 = 374 Ватта.  При выборе инвертора, также не стоит забывать о запасе его мощности, которая будет гарантировать надежную, а соответственно долгую его работу.  Минимальный запас должен составлять порядка 10%, то есть в итоге, для нашего ноутбука понадобиться инвертор с мощностью порядка 450 Ватт.

Принцип работы автомобильного инвертора

Вначале мы расскажем о принципе работы инвертора, а затем и приведем принципиальную электрическую схему с маркировкой и номиналом примененных в ней радиоэлементов.
 Фактически перед инвертором стоит две задачи, это конверсия постоянного тока в переменный и увеличения напряжения с 12 (24) вольт до 220. Первая задача реализуется с помощью мультивибратора, который задает частоту импульсов. Стоит заметить, что частота переменного тока должна составлять 50 Гц, то есть такую же частоту как и в нашей электрической розетке дома.  После того как мультивибратор преобразовал напряжение в переменное с определенной частотой, оно увеличивается посредством обычного трансформатора. 
 Трансформатор работает следующим образом. Фактически трансформатор представляет из себя две обмотки (катушки проволоки), намотанные на одном сердечнике. При подаче напряжения в одну из катушек, вокруг нее образуется магнитное поле, при этом ее магнитное поле, наводит ЭДС, фактически напряжение во вторую катушку. Так, подавая напряжение на одну из катушек, мы получаем напряжение во второй.  Соотношение напряжений будет зависеть напрямую от соотношения количество витков в катушках. То есть например в первичной обмотке имея 100 витков, и напряжение 12  вольт, во вторичной должно быть 220/12*100 = 1833 витка.
 Применение мультивибратора и соответствующего трансформатора и будут представлять из себя инвертор напряжения. При выборе радиоэлементов важно обеспечить номинальные рабочие токи не ниже токов потребителя, чтобы радиодетали не вышли из строя.

Автомобильный инвертор с 12 на 220 вольт своими руками

На рис. 1 представлена одна из схем инвертора с 12 на 220 вольт. Схема состоит из трех функциональных узлов:
— задающего мультивибратора на 100 Гц, выполненного на микросхеме;
— двухтактного транзисторного ключевого усилителя мощности, выполненного на транзисторах;
— повышающего трансформатора.

Рис. 1 Принципиальная электрическая схема автомобильного инвертора, 12 вольт на 220 вольт.

Мультивибратор выполнен на микросхеме  К561ЛН2. Выдаваемая им частота зависит от номиналов радиодеталей R1 (резистора) и C1 (конденсатора), по схеме настроена на 100 Гц. На выходе мультивибратора включен инвертор на D1.4, который создает противофазные сигналы, для каждого из транзисторов (VT1 и VT2), затем следует двухтактный усилитель мощности на транзисторах VT3 и VT4. Транзисторы нагружены на низковольтную обмотку повышающего трансформатора T1. Каждая из первичных обмоток пропускает ток с частотой 100 Гц, но так как обмотки две, и работают они в противофазе, то на вторичной обмотке получается частота напряжения 50 Гц. Конденсатор С4 дополнительно сглаживает напряжение, что приближая его к синусоидальному напряжению.
 Вместо микpocxeмы K561Лh3 можно использовать любые инверторы из серии К561, например, микросхему К561ЛА7 или К561ЛЕ5. Транзисторы КТ973 можно взять с любым буквенным индексом, транзисторы КТ805 можно заменить на КТ819, тоже с любыми буквенными индексами. Для повышающего трансформатора подойдет любой сетевой трансформатор мощностью порядка 100 Ватт. Первичная обмотка трансформатора должна быть рассчитана на напряжение 220 В, а две вторичных на 10. ..15 В каждая (или одна с отводом посередине на 20…30 В). Обмотки трансформатора включаются наоборот, то есть вторичные на вход, первичная на выход.
 Транзисторы VT4 и VT3 должны быть установлены на радиаторы, обеспечивающие надежный отвод тепла.  Мощность такого инвертора составит порядка 60 Ватт, что ограничивается током коллектора транзистора КТ805 (5А), то есть 12 вольт *5 = 60 Ватт. Для повышения мощности инвертора, необходимо подобрать более мощный трансформатор и другой транзистор (например КТ819 у которого ток коллектора  в два раза больше, то есть мощность инвертора составит 120 Ватт), либо собрать «составной» транзистор из нескольких.

 Самый простой вариант «составного» транзистора, это параллельное подключение транзисторов. На картинке приведена схема подключения второго транзистора для увеличения мощности. 

Как сделать сварочный инвертор своими руками? Инструкция

Время чтения: 10 минут

Инверторная сварка — самая популярная из всех на данный момент. Казалось бы, еще 20 лет назад об инверторах и речи не шло. А сейчас простенький инверторный аппарат можно найти на даче у каждого второго дачника и в гараже у многих автомобилистов. Раньше сварочный аппарат был сложен в освоении и за сварку принимались только те, кто действительно хотел постичь все азы этого дела. Но времена изменились. Сейчас даже новичок может включить инвертор в розетку и начать сварку, посмотрев один-два обучающих ролика в интернете.

Не удивительно, что инверторные аппараты завоевали такую популярность. Производители во многом этому поспособствовали, выпустив в продажу бюджетные аппараты. Сейчас можно зайти в обычный строительный магазин и увидеть там инвертор ценой в 50$, а то и меньше. Ассортимент большой, и каждый может подобрать аппарат для своих целей.

Но что делать, если у вас нет средств на качественный инвертор, а покупать дешевого «китайца» вы не хотите? А может быть, вы просто любите изготавливать электроприборы и хотите собрать сварочный аппарат? Эта статья для вас. Мы расскажем, что такое инвертор, каково его устройство и принцип работы, стоит ли вообще собирать инвертор самому и, наконец, как сделать сварочный инвертор своими руками.

Содержание статьи

• Общая информация
• Устройство инвертора
• Принцип работы
• Расходные материалы
• Купить или собрать своими руками?
  • Почему вам стоит собрать самодельный инвертор
  • Почему НЕ стоит делать инвертор своими руками
• Самодельный инвертор
• Вместо заключения

Общая информация

Сварочный инвертор (именно инвертор, а не инвентор, как путают многие сварщики) — это разновидность сварочного оборудования. Всего выделяют четыре группы сварочных аппаратов: трансформаторные, топливные сварочные генераторы, выпрямители и, конечно, сварочные инверторы. Остальные приборы (например, полуавтомат или САК) являются лишь разновидностью одной из четырех групп.

Задача любого сварочного прибора — это легкая генерация сварочной дуги и поддержка ее стабильного горения. Инверторы отлично справляются с этой задачей, оставаясь простыми и понятными в эксплуатации. Аппараты инверторного типа завоевали свою популярность лишь в 21 веке, поскольку производители научились изготавливать недорогие модели для бытового применения. И на данный момент инвертор — это самый популярный тип сварочного оборудования в мире.

Чем же инвертор так понравился многим сварщикам? Дело в том, что в основе инвертора лежит силовой трансформатор нового поколения, который имеет существенной меньшие габариты и вес, чем трансформаторы из прошлого столетия. Благодаря такой особенности инженеры смогли создать самые маленькие сварочные аппараты весом не более 5 кг, которые при этом снабжены набором дополнительных функций (например, «горячий старт» или «форсаж дуги»).

Применение инверторных аппаратов позволяет варить даже новичку без опыта, поскольку встроенные функции упрощают сварочный процесс. При этом возможна плавная регулировка силы сварочного тока и детальная настройка режима сварки. Не удивительно, что инверторы стали настолько популярны и их даже начали собирать своими руками.

Устройство инвертора

Стандартный инвертор состоит из трех условных частей: силового трансформатора, блока электросхем на транзисторах и дросселя. Трансформатор необходим для понижения входящего напряжения электросети до необходимого значения. Блок электросхем — это «мозг» инвертора. А дроссель уменьшает пульсацию тока, выполняя стабилизирующую функцию.

Ниже вы можете видеть устройство типичного инвертора.  Как видите, оно простое и понятное, так что вы сможете без проблем собрать похожую инверторную сварку своими руками. Откройте изображение в новой вкладке, чтобы приблизить его.

Также ниже схема сварочного инвертора. Можно использовать любую из двух представленных. В первой подробно показано расположение драйвера сварочного инвертора, что удобно. Также в интернете есть еще с десяток схем, и вы можете подыскать наиболее удобную и понятную для вас.

Принцип работы

Сборка сварочного инвертора своими руками требует тщательной подготовки. Для этого недостаточно знать одно лишь устройство аппарата. Нужно понимать принцип его действия.

Принцип работы инвертора выглядит так. Сначала переменный ток частотой в 50 Гц поступает на выпрямитель прямо из вашей бытовой электросети. Проще говоря, из розетки. Пройдя через выпрямитель, ток сглаживается с помощью фильтра. На выходе мы получаем постоянный ток, который снова преобразовывается в переменный с помощью транзисторов.

Полученный переменный ток обладает слишком высокой частотой, поэтому аппарат понижает ее до необходимого значения, чтобы вы могли получить силу сварочного тока в среднем около 200 Ампер (в зависимости от модели аппарата и его технических характеристик).

Зная это, вы сможете сами собрать сварочный аппарат своими руками в домашних условиях, обладая базовыми знаниями в области электротехники.

Расходные материалы

В качестве расходных материалов самодельный аппарат будет использовать обычные плавящиеся электроды с защитным покрытием. Они бывают разных типов, марок и диаметров. Теме выбора сварочных электродов мы посвятили сразу несколько статей. Прочтите их, чтобы разбираться в теме и не ошибиться с выбором расходников.

Читайте также:

Всё, что вам нужно знать про электроды для сварки

Популярные электроды для сварки

Как настроить сварочный ток и выбрать диаметр электрода?

Маркировка электродов

Правильный выбор марки электродов для дуговой ручной сварки

Купить или собрать своими руками?

Самодельная вещь всегда является предметом гордости ее владельца. Многие умельцы собирают электроприборы просто потому, что им это нравится. Но есть и те, для кого сборка электроприборов — это не хобби, а скорее необходимость,. Такие люди могут задаться резонным вопросом: «А стоит ли вообще делать самодельный инвертор, если можно пойти в магазин, и купить заводской аппарат ценой в 50$?». Этот вопрос вполне оправдан. И мы постараемся ответить на него.

Почему вам стоит собрать самодельный инвертор

Предлагаем начать со стоимости аппарата. Да, в продаже можно найти с десяток инверторов ценой до 100$. И вы можете купить такой аппарат, порадовавшись, что сэкономили время. Но вы не учитываете, что дешевые инверторы по определению не могут быть надежными и долговечными.

Инвертор состоит из множества сложных компонентов, которые должны быть качественными. А для производства аппарата в промышленном масштабе недостаточно просто купить качественные комплектующие. Нужно оплатить налоги, зарплату рабочим и прочие обязательные пункты. Из-за этого производители идут на хитрость и изготавливают свои инверторы из некачественных деталей, которые быстро выходят из строя.

Если вы сами купите все комплектующие и соберете аппарат, его себестоимость может быть равной бюджетному инвертору. Но при этом вы получите надежный и долговечный прибор, способный работать в сложных условиях. Это одна из основных причин, почему стоит изготовить инвертор сварочный своими силами.

Еще одна причина — это слишком большой ассортимент сварочных аппаратов в магазине. Сварщикам старой закалки непросто разобраться в таком большом разнообразии и порой легче собрать свой инвертор. Простенький, недорогой и понятный во всех отношениях. В таком случае целесообразнее купить качественную маску и расходники, а аппарат собрать из доступных деталей. Такой инвертор проще обслуживать и ремонтировать, поскольку в нем не будет сложных частей, непонятных мастеру.

Не забывайте, что самодельные сварочные аппараты любого типа развивают ваши знания и навыки в электротехнике. Изготовление самодельных электроприборов — это очень занятный процесс, который может превратиться в хобби. И если вы давно хотели развиться в этом деле, то можете начать со сборки инвертора. Он в любом случае пригодится вам в быту. Хотя бы для мелкого ремонта.

Почему НЕ стоит делать инвертор своими руками

Итак, в некоторых случаях самодельный инверторный сварочный аппарат — это отличная идея. Но нельзя отрицать, что есть и обратная сторона медали.

Собрав самодельный аппарат, вы не будете иметь самого главного — бесплатной гарантии. Большинство крупных производителей изготавливают инверторы и при их покупке дают вам гарантию минимум на год (а зачастую на 2-3 года). Это значит, что в случае поломки вы можете прийти в сервисный центр и бесплатно починить аппарат у специалиста. Вам не нужно мучиться, разбирать инвертор, пытаться понять причину поломки. Отдали аппарат в руки профессионалу и вскоре можете получить инвертор обратно. В исправном состоянии.

Вторая причина — это время. Чтобы собрать инвертор, вам понадобиться много времени. А ведь необходимо еще купить все детали, которые порой непросто найти в маленьком городе. Если вам нужен инвертор для сварки раз в год, то сборка такого аппарата в домашних условиях может превратиться в сплошное мучение. Ну а если вы не обладаете достаточными знаниями в области электротехники и не горите желанием ее изучать, то точно не получите удовольствие от самостоятельной сборки.

В конечном итоге, именно вам решать, что важнее: гарантия и сервисное обслуживание, или недорогая себестоимость + неприхотливость в хранении и применении. Далее вы узнаете, как изготовить самодельный сварочный инвертор из доступных деталей своими руками в домашних условиях, сэкономив существенную сумму и получив универсального помощника в быту.

Самодельный инвертор

В ролике подробно рассказывается, какие детали были использованы и каков принцип работы этого аппарата. Детали можно без проблем найти на радиорынке или онлайн, и собрать простой самодельный аппарат в домашних условиях. А у многих умельцев та же ручка для сварочного инвертора или трансформатор для сварочного инвертора без труда находятся даже в собственном гараже.

Автор видео показывает полную работоспособность такого прибора и уверяет, что собранный им инвертор очень надежен и неприхотлив в хранении. Если вам удастся собрать такой же аппарат с помощью этого видео, то поделитесь своим опытом в комментариях ниже. Это будет полезно для всех читателей (и нас в том числе).

Вместо заключения

Как сделать инвертор для дачи

Для дачи и даже жилого дома или квартиры можно создать источник резервного электроснабжения своими руками

Об этом мало кто догадывается, но любой блок бесперебойного питания (UPS) достаточно просто изготовить своими руками – причем сделать такое устройство можно любой мощности и при этом обойдется оно вам намного дешевле, чем если приобретать готовое изделие.

Это к тому, что для дачи и даже жилого дома или квартиры можно создать источник резервного электроснабжения, как говорится, малой кровью. Все, что для этого понадобится, это аккумуляторы на 12 или 24 вольта и такое приспособление, как инвертор, в задачи которого входит преобразование низковольтного напряжения в привычный ток 220V.

Именно о нем, а вернее о том, как выбрать инвертор для дачи, и пойдет разговор в данной статье – вместе с сайтом moyadacha.org мы поговорим о его разновидностях, изучим особенности и рассмотрим принцип изготовления резервного источника питания на основе инвертора.

Инвертор для дачи: о важности выходного сигнала

Практически все современные инверторы производятся в двух вариантах исполнения – они могут быть для автомобиля и для дома. Разница между этими устройствами огромная и выражается она в первую очередь в форме выходного сигнала электрического тока. Для специалистов этот момент понятен как нельзя лучше – нормальный ток на осциллографе выглядит в виде синусоидальной волны. Именно к такому току и приспособлено большинство бытовых потребителей и именно такой ток выдает правильный инвертор для дома и дачи – в отличие от него, автомобильный инвертор выдает неправильный ток с модифицированной или ступенчатой синусоидой.

По большому счету, это зло, на которое техника реагирует, мягко говоря, неадекватно, либо вообще не работает. Да, для водителя в дороге это отличное решение, позволяющее от автомобильной проводки вскипятить чай, посмотреть телевизор, побриться и так далее, но для дома лучше выбирать инвертор с чистой синусоидой на выходе. Стоят они в два, а то и в три раза дороже, чем модифицированные, но зато вы полноценно используете свои бытовые приборы, не переживая об их сохранности. Скажу больше, даже энергосберегающие лампочки при работе от неправильного электрического тока могут издавать непонятные звуки.

О том, как работает и что представляет собой инвертор преобразователь для дачи, смотрите в этом видео.

Как выбрать инвертор для дома и дачи: изучаем характеристики

Самым важным показателем устройств подобного типа (разумеется, после формы выходного сигнала) является его мощность. Скажем просто – если вы приобретете инвертор мощностью в 500Вт, то запитать через него тот же электрочайник, который потребляет от 2кВт и выше, не получится.

Как минимум сработает защита, и прибор отключится. Как максимум он сгорит, и именно по этой причине устройства подобного типа снабжают массой всевозможных защит, о которых мы поговорим позже, а пока вернемся к нашей мощности.

На сегодняшний день ее почему-то стали обозначать не стандартными буквами Вт или W, а такой аббревиатурой, как VA– обозначает она вольт-амперную характеристику. По сути, если не учитывать реактивную мощность, которая возникает при работе таких устройств, как электродвигатель, это одно и то же, что и классические Ватты. Если же речь идет о комплексной нагрузке, которая учитывает активную и реактивную потребляемую мощность, то это показатель меньше, чем стандартные Ватты. То есть если речь идет о 1000VA, то при пересчете на W получится, что мощность того же инвертора меньше процентов на 15%. Именно этот момент и забывают указывать производители – его нужно просто учитывать при подборе инвертора для дачи.

Второй момент (а вернее характеристика инвертора), который нужно учитывать при его выборе – это величина входного напряжения.

Здесь есть два варианта.

1. Инвертор преобразующий 12V в 220V.
2. Инвертор преобразующий 24V в 220V.

Здесь все достаточно просто – если речь идет о маломощных источниках автономного или резервного электроснабжения дома, мощность которых не превышает 2-4кВт, то вполне подходят инверторы 15V. Если же говорить о более серьезных нагрузках, то лучше отдать предпочтение инвертору, рассчитанного на преобразование напряжения с током 24V. Вообще, если потребление энергии из автономного источника превышает 2000Вт, то уже лучше отдавать предпочтение второму варианту. Дело в том, что здесь возникает такой момент, как запас емкости – в аккумуляторах на 24V энергии сохранить можно больше.
 

Как выбрать инвертор для дачи: защиты и прочие дополнения

Скажем прямо, инвертор – такая штука, что без автоматической защиты и ограничения здесь вообще не обойтись (слишком много факторов его эксплуатации, которые человеку придется контролировать без них).

Стандартно такими защитами оборудованы все устройства данного типа, но, как говорится, бывают и исключения. При выборе инвертора нужно обратить внимание на наличие следующих защит.

1. От чрезмерной нагрузки – без нее устройство может сгореть. Если, конечно, подключать к нему слишком мощные электроприборы.
2. Защита от перегрева. Это стандартная опция, характерная для большинства современных электроприборов.
3. Защита от полной разрядки аккумулятора. Автомобилисты знают, чем чревато падение напряжения в аккумуляторе ниже, чем допустимый уровень.
4. Защита от перепутывания входных клемм. По незнанию или невнимательности человек может спутать плюс с минусом и без этой защиты могут перегореть некоторые компоненты устройства.

Это что касается защитных механизмов инвертора. Кроме них, отдельно можно упомянуть и о дополнительном оснащении. В частности, следует отметить наличие системы охлаждения, которая представляет собой обычные кулеры – в одних инверторах они включены постоянно (вне зависимости от того, греется устройство или нет), а в других имеется интеллектуальная система их включения. Кулеры запускаются только тогда, когда в их работе действительно есть необходимость – такие инверторы работают тихо, и если их не перегружать, можно сказать, что вообще бесшумно.
 

Выбор инвертора для дачи: устройство UPS на его основе

В принципе, если кому лень заморачиваться над всеми этими выборами и созданием самой системы, можно приобрести инвертор с функцией блока бесперебойного питания. Штука очень хорошая – по сути, это устройство, как говорится, три в одном. Это и инвертор, и UPS, и зарядное для аккумулятора – все хорошо, но, как правило, их стоимость, особенно если говорить о чистой синусоиде, очень высока. Именно по этой причине большинство людей, имея в своем распоряжении зарядное для автомобильного аккумулятора, предпочитают приобретать просто инвертор. С его помощью создать элементарный источник резервного электроснабжения достаточно просто – кроме инвертора, для него понадобится аккумулятор (лучше несколько и желательно гелевые), ну и зарядное устройство.

1. Зарядное подключается к аккумулятору стандартным образом. Ничего особенного здесь нет.
2. Инвертор подсоединяется к электрической емкости точно так же, как и зарядное устройство. По сути, вам нужно соединить параллельно зарядное и аккумулятор (плюс к плюсу, а минус к минусу) и накинуть все это дело к соответствующим клеммам аккумулятора.

Вот и все, устройство готово, и остается изучить вопрос, как оно работает? А работает оно следующим образом. Когда в сети есть ток, работает зарядное устройство и заряжает аккумуляторы – естественно, этот процесс нужно контролировать и вовремя выключать зарядное устройство из сети.

Когда свет пропадает, вы выключаете центральный автоматический выключатель и с помощью переноски (папа\папа), которую придется изготовить самостоятельно, подключаете инвертор в штатную розетку и нажимаете на нем кнопку ВКЛ. И, о чудо, в доме появился свет! Естественно, когда появляется сетевое электричество, вы сначала отключаете инвертор, вынимаете из сети удлинитель, включаете главный рубильник в доме и пользуетесь напряжением из центральной сети. Не забывайте вовремя заряжать аккумуляторы.

В заключение темы про инвертор для дачи остается добавить не так уж и много. В частности, сказать, на что можно рассчитывать и при каких условиях. Если применять стандартный автомобильный аккумулятор от легкового автомобиля емкостью 60А\ч или около того, то на полной зарядке можно пользоваться освещением, компьютером и смотреть телевизор в течение 4-5 часов. Газовый котел от такого источника энергии в состоянии работать на протяжении шести часов. Сразу же здесь отмечу, что длительность работы автономного источника питания от мощности и типа инвертора не зависит – хотите дольше пользоваться накопленной энергией, нужно увеличивать емкость аккумулятора.

Подключая параллельно друг к другу два или более аккумулятора, запасать энергию можно в большем количестве – естественно, большее количество аккумуляторов придется заряжать дольше. Как вариант, нужно приобрести более мощное зарядное устройство или заменить его солнечными панелями, ветрогенератором.  опубликовано econet.ru 

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! © econet

Батареи для автономного и резервного питания

Щелочные батареи

Щелочные батареи, в отличие от кислотных, отлично справляются с глубоким разрядом и способны длительное время отдавать токи примерно на 1/10 от емкости батареи. Более того, настоятельно рекомендуется полностью разряжать щелочные батареи, чтобы не возник так называемый «эффект памяти», уменьшающий емкость батареи на величину «неотобранной» зарядки.

По сравнению с кислотными щелочные аккумуляторы имеют значительный — 20 и более лет — срок службы, дают стабильное напряжение в процессе разряда, также могут быть обслуживаемыми (залитыми) и необслуживаемыми (герметичными) и вроде бы просто созданы для солнечной энергии. На самом деле нет, потому что они не способны заряжать слабые токи, которые генерируют солнечные панели. Слабый ток свободно протекает через щелочную батарею, не заполняя батарею. Поэтому, увы, удел щелочных аккумуляторов в автономных энергосистемах – служить «банкой» для дизель-генераторов, где этот тип накопителя просто незаменим.

Что такое инвертор?

Самый простой вопрос в этой статье — что такое инвертор. Инвертор напряжения представляет собой преобразователь напряжения постоянного тока 24 Вольта в стабилизированное напряжение переменного тока 220 Вольт на одной фазе.

Кроме бесперебойного электроснабжения загородного дома и дачи, может использоваться в гальванической развязке, для преобразования и стабилизации напряжения.

Что бы представить внешний вид давайте посмотрим на инверторы с выходной мощностью 3 кВт от компании newet.ru. На фото инверторная система на номинальную мощность нагрузки 3000 Вт: DC/AC — 24/220В — 3000ВА — 3U.

Габариты этого устройства не большие. В маркировке вы видите обозначение 3U. Это высота устройства в монтажных единицах. 3U = 13,335 см. Ширина и глубина устройства 480×483 мм. Среди установщиков такие размеры обычно называют 19-дюймовой стойкой 3U.

Как видите, для заявленных возможностей преобразования напряжения 24 В в 220 В переменного тока и при мощности 3 кВт габариты совсем небольшие.

Литий-ионные аккумуляторы

Аккумуляторы этого типа имеют принципиально иной «химический состав», чем аккумуляторы для планшетов и ноутбуков, и используют литий-железо-фосфатную реакцию (LiFePo4). Заряжаются очень быстро, могут отдать до 80% заряда, не теряют емкость из-за неполной зарядки или длительного хранения в разряженном состоянии. Аккумуляторы выдерживают 3000 циклов, имеют срок службы до 20 лет, а также производятся в России. Самые дорогие из всех, но по сравнению, например, с кислыми, имеют в два раза большую мощность на единицу веса, то есть их потребуется в два раза меньше.

Литиевые батареи для автономного электроснабжения дома

Мелинда и Эзра Аэрбахи переехали на остров Ласкети в 1970 году. На острове совсем не было электричества, и постепенно Аэрбахи перешли от керосиновой лампы и подсвечников к посудомоечной машине и Wi-Fi. фи.

«Наша нагрузка выше средней. Мы целыми днями пользуемся интернетом, системой вентиляции и помимо собственного холодильника дополнительно подводим электроэнергию к двум холодильникам соседей, ну и конечно электричество используем для приготовления пищи и нагрева воды для душа», — рассказывает Эзра. .

Основные технические характеристики аккумуляторной батареи

Характеристики и требования к аккумуляторным батареям определяются исходя из особенностей работы самой солнечной электростанции.

Аккумуляторы должны:

• быть рассчитаны на большое количество циклов заряд-разряд без существенной потери емкости;
• имеют низкий саморазряд;
• сохраняют работоспособность при низких и высоких температурах.

Основными характеристиками считаются:

• емкость аккумулятора;
• полная зарядка и допустимая скорость разряда;
• условия и срок службы;
• вес и габариты.

Как работают инверторы напряжения

Любой инвертор питается от свинцово-кислотной батареи, в данном примере с выходным напряжением 24 Вольта. Провода батареи подключаются к входным клеммам инвертора. С выходных клемм инвертора снимается однофазное напряжение 220 вольт.

Рассмотрим самый общий принцип работы инвертора напряжения с синусоидальным напряжением на выходе (чистый синус).

На первом этапе преобразования устройство поднимает напряжение почти до 220 В.

Далее электричество подается на мостовой преобразователь (инверторный модуль или модули), где оно преобразуется из постоянного тока в переменный. После моста форма сигнала напряжения близка к синусоиде, но только близка. Это скорее ступенчатая синусоида.

Для получения формы напряжения в виде плавной синусоиды, что важно для работы насосов, котлов отопления, LED-телевизоров, двигателей, используется многократная широтно-импульсная коммутация.

Как рассчитать и правильно выбрать аккумулятор

Расчеты основаны на простых формулах и допусках потерь, возникающих в автономной системе электроснабжения.

Минимальный запас энергии в аккумуляторах должен обеспечивать нагрузку в темное время суток. Если от заката до рассвета общее потребление энергии составляет 3 кВтч, то банк аккумуляторов должен иметь такой резерв.

Оптимальное энергоснабжение должно покрывать суточную потребность объекта. Если нагрузка 10 кВт/ч, то банка такой емкости позволит без проблем «пересидеть» 1 пасмурный день, а в солнечную погоду не разрядится более чем на 20-25%, что оптимально для кислотных аккумуляторов и не приводит к их деградации.

Здесь мы не рассматриваем мощность солнечных батарей и принимаем за то, что они способны обеспечить такой заряд аккумуляторов. То есть мы строим расчеты энергетических потребностей объекта.

Запас энергии в 1 аккумуляторе емкостью 100 Ач напряжением 12 В рассчитывается по формуле: емкость х напряжение, то есть 100 х 12 = 1200 Вт или 1,2 кВт*ч. Следовательно, гипотетический объект с ночным потреблением 3 кВт/ч и суточным потреблением 10 кВт/ч нуждается минимум в банке из 3 аккумуляторов, а оптимален в 10. Но это идеально, т.к. нужно учитывать допуски на потери и характеристики оборудования.

Где теряется энергия:

50% — допустимый уровень разряда обычных кислотных аккумуляторов, так что если банк строится на них, то аккумуляторов должно быть вдвое больше, чем показывает простой математический расчет. Аккумуляторы, оптимизированные для глубокого разряда, могут «разряжаться» на 70–80 %, то есть емкость банка должна быть выше расчетной на 20–30 %.

80% — средний КПД кислотного аккумулятора , который в силу своих особенностей отдает энергии на 20% меньше, чем запасает. Чем выше ток заряда и разряда, тем ниже КПД. Например, если к аккумулятору 200Ач через инвертор подключить электроутюг мощностью 2кВт, ток разряда будет около 250А, а КПД упадет до 40%. Что опять же приводит к необходимости двукратного резерва мощности банка, построенного на кислотных батареях.

80-90% — средний КПД инвертора , преобразующего постоянное напряжение в переменное 220 В для бытовой сети. С учетом потерь энергии даже в лучших аккумуляторах общие потери составят около 40%, то есть даже при использовании OPzS и тем более AGM аккумуляторов запас емкости должен быть на 40% выше расчетного.

80% — КПД заряда ШИМ-контроллера , то есть солнечные батареи физически не смогут передать батареям более 80% энергии, вырабатываемой в идеальный солнечный день и при максимальной номинальной мощности. Следовательно, лучше использовать более дорогие MPPT-контроллеры, обеспечивающие КПД солнечных панелей почти до 100%, либо увеличить банк батарей и, соответственно, площадь солнечных панелей еще на 20%.

Все эти факторы необходимо учитывать при расчетах в зависимости от того, какие составляющие элементы используются в системе солнечной генерации.

Аккумуляторы для автономных и резервных систем

Дополнительное оборудование → Аккумуляторы

Каталог аккумуляторов для гелиосистем и резервных систем здесь

Аккумулятор (лат. accumulator) — буфер для накопления электрической энергии за счет обратимых химических процессов . Эта обратимость химических реакций, протекающих внутри аккумулятора, дает ему возможность работать в циклическом режиме постоянных зарядов и разрядов. Чтобы зарядить аккумулятор. через него необходимо пропускать ток в направлении, противоположном направлению тока при разряде. Батареи можно объединять в моноблоки, и тогда они называются аккумуляторными батареями. Основным параметром, характеризующим аккумулятор, является его емкость. Емкость — это максимальный заряд, который может принять конкретный аккумулятор. Для измерения емкости аккумулятор разряжают за определенное время до определенного напряжения. Емкость измеряется в кулонах, джоулях и Ач (ампер-часах). Иногда, в основном в США, мощность измеряют в Втч. Соотношение между этими единицами равно 1 Вт*ч = 3600 Кл, а 1 Вт*ч = 3600 Дж. Правильная зарядка аккумулятора происходит в несколько этапов. В большинстве случаев это 4 стадии: стадия накопления (объемная), стадия абсорбции (абсорбция), стадия поддержки (флот) и стадия выравнивания (выравнивание). Стадия выравнивания актуальна только для батарей открытого типа (их еще называют залитыми), они выполняются по определенному графику. Эта операция сродни «кипячению» электролита в аккумуляторе, но позволяет перемешивать электролит, который со временем расслаивается. В конечном счете, правильное выравнивание продлит срок службы батареи. Основная причина выхода из строя аккумулятора – сульфатация рабочих пластин. Образование оксида на свинцовых пластинах называется сульфатацией. Производители аккумуляторов сообщают, что на эту причину приходится до 80% всех отказов аккумуляторов. Помимо перемешивания электролита выравнивание очищает пластины от сульфатов, и в последующем нагрузка на пластины распределяется равномерно. В процессе выравнивания выделяется значительное количество взрывоопасной смеси кислорода и водорода. Поэтому нужно уделить серьезное внимание вентиляции аккумуляторного помещения. Существуют современные промышленные аккумуляторы открытого типа, в которых электролит циркулирует принудительно. Помимо аккумуляторов с жидким электролитом, существуют еще и герметичные аккумуляторы. В таких аккумуляторах уравниловка не нужна, а на остальных стадиях заряда газовыделения не происходит.

Энергия многих источников энергии нужна не тогда, когда она есть (в первую очередь это касается солнечных батарей), поэтому ее приходится запасать. Работа нагрузки не должна зависеть от освещенности солнечных батарей, а потому даже в дневное время необходимо наличие аккумулятора. Конечно, в этом случае должен быть баланс между энергией, поступающей от СБ, и количеством энергии, идущей в нагрузку. Аккумуляторы, применяемые в различных энергосистемах, различаются: номинальным напряжением, номинальной емкостью, габаритами, типом электролита, ресурсом, скоростью заряда, стоимостью, диапазоном рабочих температур и др. Аккумуляторы в фотоэлектрических системах должны отвечать ряду требований: /разряд), малогабаритность саморазряд, максимально высокий зарядный ток (для гибридных систем с генераторами на жидком топливе), широкий диапазон рабочих температур, минимальное обслуживание. С учетом этих требований созданы аккумуляторы глубокого разряда для различных систем электроснабжения. Для солнечных систем существует их солнечная модификация. Такие аккумуляторы имеют огромный ресурс при циклической работе. Стартерные аккумуляторы малопригодны для работы в таких режимах. Они «не любят» глубокие разряды и разряды малыми токами, у них большой саморазряд. Срок их службы в таких условиях невелик. Нормальный их режим – кратковременный разряд большим током, сразу же восстанавливающий заряд, и ожидание следующего пуска стартера в заряженном состоянии. Если проводить аналогию со спортом, то стартовая батарея – это спринтер, а специализированная батарея – марафонец. Самыми популярными сегодня являются свинцово-кислотные аккумуляторы. Они имеют меньшую удельную стоимость 1 кВт*ч, чем их аналоги, произведенные по другим технологиям. Они имеют больший КПД и более широкий диапазон рабочих температур. Например, КПД свинцово-кислотного аккумулятора лежит в пределах 75-80%, а КПД щелочного аккумулятора не более 50-60%. По некоторым параметрам щелочные батареи все же превосходят «свинцовые». Это их огромный ресурс живучести, способность восстанавливаться заменой электролита, работа при очень низкой температуре. Но некоторые моменты делают их малопригодными в FES. К ним относятся низкий КПД и низкая восприимчивость к зарядке малым током. Это приводит к безвозвратной потере значительной части энергии, которая приходит с такими усилиями. Кроме того, очень сложно найти контроллер заряда для батареи щелочного типа, а контроллеры с регулируемыми режимами заряда стоят дорого.

Теперь перейдем к более подробному рассмотрению аккумуляторов, наиболее часто используемых в системах бесперебойного и автономного электроснабжения. Три основных типа: AGM, GEL и затопленная технология.

— Технология GEL Geled Electrolite появился в середине 20 века. В электролит добавляют SiO2, и через 3-5 часов электролит становится желеобразным. Это желе имеет массу пор, которые заполнены электролитом. Именно такая консистенция электролита позволяет гелевому аккумулятору работать в любом положении. Аккумулятор этой технологии не требует обслуживания.

— Технология AGM Absorbtive Glass Mat появилась 20 лет спустя. Вместо загустевшего до желе электролита используют стекломат, пропитанный электролитом. Электролит не полностью заполняет поры стекломата. Рекомбинация газа происходит в оставшемся объеме.

— Залитые — аккумуляторы с жидким электролитом (залитые) до сих пор широко используются. Оснащенные рециркуляционными клапанами, они становятся малообслуживаемой батареей. Такие клапаны предотвращают газовыделение, а уровень электролита нужно проверять только раз в год. Это снимает ограничения на размещение затопленных батарей внутри помещений. Аккумуляторы открытого типа более долговечны, чем необслуживаемые, их удельная стоимость Ач ниже и они лучше поддаются балансировке.

Каждый из вышеописанных типов батарей имеет подкласс бронированных батарей. Отличительной чертой таких аккумуляторов являются решетчатые пластины и трубчатые электроды. Эта технология значительно увеличивает количество циклов заряда-разряда. Причем глубокие разряды бывают до 80%. Электропогрузчики, ФЭС и другая силовая электротехника широко используют такие аккумуляторы. Они имеют маркировку OPzS и OPzV.

Увеличение емкости аккумуляторов достигается за счет того, что аккумуляторные моноблоки объединяются параллельным, последовательным или параллельно-последовательным соединением. Для последовательного соединения аккумуляторов необходимо использовать аккумуляторы одинаковой емкости. При этом общая емкость равна емкости одного аккумулятора, а напряжение равно сумме напряжений отдельных аккумуляторов. При параллельном соединении аккумуляторов, наоборот, емкости складываются и общая емкость увеличивается, а напряжение блока становится равным начальному напряжению отдельного аккумулятора. Параллельно-последовательное включение приводит к увеличению как напряжения, так и емкости блока. В одном блоке могут быть объединены только одинаковые аккумуляторы. Те. они должны быть одного напряжения, мощности, типа, возраста, производителя и, желательно, одной производственной партии (разница не более 30 дней). Со временем аккумуляторы, соединенные последовательно, а особенно последовательно-параллельно, подвержены разбалансировке. Это означает, что суммарное напряжение последовательных аккумуляторов соответствует стандартному для зарядного устройства, но в самой цепочке напряжения одиночных аккумуляторов существенно различаются. В результате часть аккумуляторов перезаряжается, а часть недозаряжается. Это значительно снижает их ресурс. Специальные балансировочные устройства помогают свести к минимуму это вредное явление. В крайнем случае необходимо заряжать каждую батарею по отдельности 1-2 раза в год. При последовательно-параллельном соединении аккумуляторов рекомендуется делать перемычки между средними точками (это несколько способствует самовыравниванию), а также снимать питание балансно: плюс нужно «брать» с ближайшей батареи, и минусовой контакт от диагонально расположенного. Чтобы батареи было удобно обслуживать и крепить, их размещают на металлических стеллажах.

Любой 12-вольтовый моноблок состоит из 6 блоков по 2В каждый. В связи с этим для сбора блока аккумуляторов большой емкости рекомендуется не параллельное соединение 12-вольтовых моноблоков, а последовательное соединение 2-вольтовых блоков большой емкости. Ресурс такой «сборки» гораздо выше. Кроме того, большинство производителей не рекомендуют распараллеливать более 4 цепей. Это происходит из-за проблемы дисбаланса и, как следствие, разной степени старения отдельных аккумуляторов. Но, например, немецкий концерн Sonnenschein позволяет параллельно включать до 10 цепей. При расчете ФЭС обычно закладывают такую ​​емкость аккумулятора, чтобы после автономной работы в течение заданного количества пасмурных дней при отсутствии подзарядки извне глубина разряда аккумулятора не превышала 50%, а лучше 30%. Однако эти цифры не догма, и все зависит от конкретного проекта. Подробнее об этом можно прочитать в разделе «Расчет фотоэлектрической системы». Правильное использование батареи подразумевает соблюдение:

1) Значения токов зарядки и разрядки не выше их номинального значения. Разряд батареи недопустимо большим током приведет к быстрому износу пластин и преждевременному старению батареи. Зарядка большим током уменьшает объем электролита. Более того, в герметичных батареях выкипание электролита необратимо — батарея высыхает и умирает.

2) Глубина разрядки аккумулятора. Глубокие разряды, а тем более систематические, являются причиной частой замены аккумуляторов и удорожания системы. Типичный график зависимости глубины разрядки аккумулятора от количества циклов заряда/разряда расположен ниже.

3) Величины напряжений зарядных ступеней и введение температурной компенсации в эти напряжения при нестабильной температуре в аккумуляторном помещении. Более подробно это описано на странице «Контроллеры заряда». Точно определить уровень заряда аккумулятора по напряжению аккумулятора невозможно, но можно сделать оценку уровня заряда. В таблице ниже показано это соотношение.

Тип батареи	25%	50%	75%	100%
Lead acid	12,4	12,1	11,7	10,5
Alkaline	12,6	12,3	12,0	10,0

Напряжения различных стадий зарядки также зависят от температуры. Производители указывают температурный коэффициент в документации на продукцию. Обычно этот коэффициент находится в пределах 0,3-0,5В/градус:

Battery temperature, Co	Voltage, V
0	15,0
10	14,7
20	14,4
30	14 ,1

Температура окружающей среды оказывает существенное влияние на параметры аккумулятора. Работа батареи при высоких температурах значительно сокращает срок службы батареи. Это связано с тем, что все негативные химические процессы ускоряются с повышением температуры. Повышение температуры батареи всего на 10°С ускоряет коррозию в 2(!) раза. Таким образом, аккумулятор, работающий при 35°С, будет жить в 2 раза меньше, чем такой же точно аккумулятор при 25°С. На следующем графике показана зависимость срока службы аккумулятора от его температуры.

Не забывайте, что аккумулятор при зарядке нагревается, и его температура может превышать комнатную на 10-15°С. Особенно это заметно при ускоренном заряде большим током. Поэтому не рекомендуется размещать батареи вплотную друг к другу, затрудняя естественный приток воздуха и охлаждение.

Следующим параметром свинцово-кислотных аккумуляторов является саморазряд. При хранении в стандартных условиях (20°C) аккумуляторы обычно разряжаются со скоростью 3% в месяц. Длительное хранение без подзарядки приводит к сульфатации отрицательных пластин. Подзарядки один или два раза в год достаточно, чтобы поддерживать аккумулятор в хорошем состоянии. Повышенная температура ускоряет саморазряд. Следующий график иллюстрирует зависимость саморазряда от температуры.

При расчете системы нужно помнить, что разрядная характеристика аккумулятора нелинейна. Это означает, что разрядка аккумулятора током в 2 раза большим током не уменьшит время нагрузки в 2 раза. Эта зависимость справедлива только для малых токов. Для больших токов необходимо использовать для расчета таблицу разрядных характеристик, предоставленную производителем. Ниже приведен пример одной из таких таблиц.

Коротко о тестировании батареи. Самыми простыми являются ЦТЗ (контрольный тренировочный цикл), проверка плотности электролита ареометром и проба с помощью нагрузочной вилки. К более современным методам относятся всевозможные тестеры емкости. У всех методов есть свои плюсы и минусы. CTC отнимает много времени, к тому же аккумулятор надо выводить из эксплуатации. Проверка уровня и плотности электролита не дает полной картины. Качественные тестеры проверяют аккумулятор за 3-5 секунд, разряжать аккумулятор нет необходимости, но стоят такие тестеры очень дорого. В зависимости от назначения системы мы используем в своей практике аккумуляторы таких производителей, как Sonnenschein, Fiamm, Haze, Rolls, Trojan, Ventura, Shoto, Delta. Эти компании производят очень широкий ассортимент продукции и есть возможность подобрать аккумулятор под любой проект.

В связи со значительным снижением цен на солнечные панели за последние 2-3 года аккумуляторы стали самым дорогим элементом ПВП, имеющим их в своем составе. Их первоначальная стоимость высока и к тому же они практически расходуемые. Из этого следует, что нужно уделить особое внимание выбору аккумуляторов для проекта, а также их последующей правильной эксплуатации. В противном случае стоимость системы будет расти как снежный ком. Обычно в документации на аккумулятор производители указывают срок службы в буферном режиме и при идеальных условиях эксплуатации (температура 20°С, редкие неглубокие разряды, постоянный оптимальный заряд). Даже в резервной системе такие условия обеспечить очень сложно. А в автономном режиме картина совсем другая. Непрерывная зарядка/разрядка — очень суровая среда.

Подводя итог всему вышесказанному, перечислим факторы, снижающие срок службы батареи

• Перезарядка. Опасно выкипанием электролита. Этого не допустит контроллер заряда или инверторное зарядное устройство; • Систематический недозаряд. Аккумулятор необходимо заряжать на 100% 1-2 раза в месяц; • Глубокий разряд. Нет необходимости глубоко разряжать аккумулятор. Это может помешать контроллеру заряда или инвертору установить напряжение отключения генерации или другое стороннее устройство. Глубокий разряд не так страшен, как хранение разряженного аккумулятора. Аккумулятор необходимо заряжать сразу после глубокого разряда; • Разряд батареи запредельными токами. При расчете емкости батареи необходимо учитывать нагрузки с пусковыми токами. В противном случае пластины внутри аккумулятора истончаются неравномерно и аккумулятор преждевременно придет в негодность; • Зарядка аккумулятора чрезмерными токами (более 20% его емкости) «высушивает» аккумулятор и сокращает срок его службы. Гелевые аккумуляторы особенно важны для этого. Ознакомьтесь с рекомендациями производителя по этому поводу; • Высокая рабочая температура. Оптимальная температура для аккумулятора 20-25°С. При температуре 35°С срок службы аккумулятора сокращается в 2 раза.

Для попытки восстановления «убитых» аккумуляторов рекомендуется заряжать их очень малым током (1-5% от емкости), а затем разряжать большим током (до 50% от емкости). емкость батареи). Эта процедура разрушает оксидный слой на пластинах и есть небольшой шанс восстановить часть емкости аккумулятора. Таких циклов необходимо провести не менее 5-10. «Каталог предлагаемых нами аккумуляторов» находится здесь. При обсуждении заказа могут быть предложены другие марки аккумуляторов, не вошедшие в каталог.

Берегите аккумуляторы и они прослужат вам положенный срок, а не окажутся на свалке раньше времени!

Правила эксплуатации аккумуляторов

Обслуживаемые аккумуляторы при работе выделяют газы, поэтому запрещается размещать их в жилых помещениях и необходимо оборудовать отдельное помещение с активной вентиляцией.

Необходимо постоянно контролировать уровень электролита и глубину заряда во избежание повреждения аккумулятора.

При круглогодичной эксплуатации во избежание глубокого разряда аккумуляторов в пасмурные дни необходимо предусмотреть возможность их подзарядки от внешних источников — сети или генератора. Многие модели инверторов могут реализовать этот автоматический переход.

Как выбрать инвертор для дачи: защиты и другие дополнения

Скажем прямо, инвертор — это такая вещь, что без автоматической защиты и ограничения не обойтись (слишком много факторов его работы, что человек приходится управлять без них). По умолчанию все устройства этого типа оснащены такими защитами, но, как говорится, бывают и исключения. При выборе инвертора необходимо обратить внимание на наличие следующих защит.

1. От чрезмерной нагрузки — без нее устройство может сгореть. Если, конечно, к нему подключать слишком мощные электроприборы.
2. Защита от перегрева. Это стандартная опция, которую можно найти в большинстве современных электроприборов.
3. Защита от полного разряда аккумулятора. Автолюбители знают, чем чревато падение напряжения в аккумуляторе ниже допустимого уровня.
4. Защита от запутывания входных клемм. По незнанию или невнимательности человек может перепутать плюс и минус, и без этой защиты некоторые компоненты устройства могут сгореть.

Это касается защитных механизмов инвертора. Помимо них, можно отдельно упомянуть о дополнительном оборудовании. В частности, следует отметить наличие системы охлаждения, представляющей собой обычный кулер — в одних инверторах они включены постоянно (вне зависимости от того, греется устройство или нет), а в других имеется интеллектуальная система для включение их. Кулеры запускаются только тогда, когда им действительно нужно работать — такие инверторы работают тихо, а если их не перегружать, то можно сказать, что они вообще бесшумны.

Краткая сводка

Для правильного расчета емкости банка батарей необходимо определить суточное потребление энергии, прибавить 40% фатальных потерь в батарее и инверторе, а затем увеличить расчетную мощность в зависимости от типа аккумуляторы и контроллер.

Если зимой будет использоваться солнечная генерация, то общая мощность банка должна быть увеличена еще на 50% и возможность подзарядки аккумуляторов от сторонних источников — сети или генератора, т. е. токи — должны быть предусмотрены. Это также повлияет на подбор аккумуляторов с определенными характеристиками.

Если вам сложно произвести самостоятельные расчеты или вы хотите убедиться в их правильности, обратитесь к специалистам ООО «Энергетический центр» — это можно сделать через онлайн-чат на сайте Слайт или по телефону. Мы имеем большой опыт сборки и установки систем солнечной генерации на различных объектах – от коттеджей и загородных домов до промышленных и сельскохозяйственных объектов.

Производители предлагают настолько широкий спектр оборудования, что собрать солнечную электростанцию ​​под свои требования и финансовые возможности не составит труда.

Как выбрать инвертор для дома и дачи: изучаем характеристики

Самый главный показатель данного типа устройств (разумеется, после формы выходного сигнала) — это его мощность. Скажем так — если купить инвертор мощностью 500Вт, то запитать через него тот же электрочайник, потребляющий от 2кВт и выше, не получится. Как минимум сработает защита и устройство выключится. Он будет максимально выгорать, и именно по этой причине в устройствах этого типа предусмотрена масса всевозможных защит, о которых мы поговорим позже, а пока вернемся к нашим силам.

Сегодня его почему-то стали обозначать не стандартными буквами W или W, а такой аббревиатурой, как ВА — это означает вольтамперная характеристика. По сути, если не учитывать реактивную мощность, возникающую при работе таких устройств, как электродвигатель, это то же самое, что и классические Ватты. Если речь идет о комплексной нагрузке, учитывающей потребление активной и реактивной мощности, то этот показатель меньше стандартных ватт. То есть, если речь идет о 1000ВА, то при переводе в Вт получается, что мощность того же инвертора меньше процентов на 15%. Именно этот момент забывают указать производители – просто необходимо учитывать его при подборе инвертора для дачи.

Второй момент (а точнее характеристики инвертора), который необходимо учитывать при его выборе, это значение входного напряжения. Здесь есть два варианта.

1. Инвертор, преобразующий 12 В в 220 В.
2. Инвертор, преобразующий 24 В в 220 В.

Здесь все довольно просто — если речь идет о маломощных источниках автономного или резервного электроснабжения дома, мощность которых не превышает 2-4 кВт, то вполне подойдут инверторы на 15В. Если говорить о более серьезных нагрузках, то лучше отдать предпочтение инвертору, предназначенному для преобразования напряжения в ток 24В. В общем, если энергопотребление от автономного источника превышает 2000Вт, то предпочтение уже лучше отдать второму варианту. Дело в том, что есть такой момент, как запас емкости — в батареях на 24В может храниться больше энергии.

Проект: корзина для запчастей, сделанная своими руками. Инвертор постоянного тока в переменный прямоугольный. нестандартного модифицированного синусоидального инвертора из Китая (и краткое упоминание об инверторах от другого члена сообщества element14). Я подумал про себя, почему бы не попробовать построить свой собственный инвертор из обрезков — может быть, сделать намеренно грубый инвертор

просто для удовольствия? Нет, я не превращаюсь в Симону Гирц… но, как и во всем, что я делаю, во всем этом есть смысл. На самом деле, эта идея вынашивалась так долго, что я думаю, что для этого мне придется перейти в режим рассказывания историй.

Это становится личным

Когда я впервые поступил в среднюю школу, я начал превращать свой интерес к компьютерам и электронике в практическое хобби. Наборы Funway от Dick Smith и другие более продвинутые наборы были частью моего пути к тому, чтобы стать любителем, ремонтником, радиолюбителем и многим другим. В более поздние годы в старшей школе мне посчастливилось работать с учителем электроники, имевшим опыт работы в отрасли, и пока мы все еще размышляли об абсолютных основах, это был фундамент, который превратился в нечто большее.

Поскольку у меня был интерес к электричеству, «самой безопасной» формой энергии для игр обычно считаются батарейки. Я уже давно перерос сухие элементы исключительно из экономических соображений (поскольку карманные деньги были ограничены), а перезаряжаемые элементы Ni-Cd/Ni-MH были целым миром неудобств. Примерно в это же время, как ни странно, один из наших автомобильных аккумуляторов начал выходить из строя и был заменен, поэтому я решил оставить старый для некоторых экспериментов, и у моих родителей с ним не было абсолютно никаких проблем (на удивление).

Очень быстро я узнал об уходе за залитыми свинцово-кислотными аккумуляторами, а также о том, как доливать воду в каждый аккумулятор и даже проливать немного серной кислоты на землю (эффекты сохраняются и по сей день). Начнем с того, что это была не очень хорошая батарея, но у нее было достаточно емкости, чтобы заинтересовать меня, и она служила практической цели — я использовал ее для сбора солнечной энергии и питания (относительно неэффективной) галогенной лампы накаливания, что было тенденцией день. Это сработало, даже несмотря на то, что я подключил его, используя старый провод динамика.

Но я хотел большего. Я знал, насколько плоха галогенная лампочка, но я также хотел сделать больше, чем просто зажечь одну лампочку. Я знал, что существуют автомобильные аксессуары, рассчитанные на 12 В, но неизбежно, что их обычно трудно найти, они плохо работают или стоят дорого. У устройств с питанием от сети было очень мало таких недостатков, и примерно в то же время первые потребительские автомобильные инверторы начали появляться на полках магазинов с блоком мощностью 150 Вт, который стоил большую часть недоступных 300 австралийских долларов или около того. Отдыхающие очень любили их, так как это буквально улучшили уровень жизни.

У меня не было этих денег. Но то, что у меня было, это галогенный трансформатор для потолочного освещения с 240 В на 12 В («тяжелый» тип с железным сердечником, а не более поздние популярные электронные типы), который поставлялся с галогенным потолочным светильником, который я использовал. Я поверхностно знал, что такое переменный ток и постоянный ток, и мог нарисовать вам синусоиду и пунктирную линию, чтобы представить их обоих. Но я не знал, какая практическая разница с в этом будет. 2 сетевого кабеля, который остался (спасенный из мусорного бака строительных отходов) и выброшенный автоматический выключатель Westinghouse 63A (который также был спасен от модернизации распределительного щита в школе). Я подключил цепь вместе с мультиметром к выходу и убедился, что между мной и трансформатором есть расстояние не менее двух метров.

Я щелкнул выключателем . Я смотрел. Цифровой мультиметр коротко мигнул числом, а затем зарегистрировал ноль. Озадаченный, я выключил его. Вроде бы не сработало. Вскоре после этого я попробовал еще раз, подозревая, что может просто понадобиться немного больше времени… на этот раз я стал свидетелем дыма, пузырения герметика внутри трансформатора и нескольких очень горячих проводов. Я быстро понял, что трансформатор поджарился, и выбросил его в мусор (но не раньше, чем слегка обжег пальцы, спеша его подобрать). В то время я почесал затылок, не зная ничего лучшего, все еще желая, чтобы однажды у меня был инвертор, с которым можно было бы поиграть.

Конечно, теперь, зная то, что я знаю… Я знаю, что эксперимент был действительно довольно глупым. Я, по сути, создал короткое замыкание на аккумуляторе, так как трансформатор почти мгновенно насыщался магнитным полем после замыкания переключателя, таким образом, полное сопротивление падало бы только до сопротивления обмоток постоянному току с высокой токовой способностью автомобильного аккумулятора. могло плохо кончиться. К счастью, я дожил до того, чтобы рассказать эту историю.

Прошло много лет, прежде чем я приобрел свой первый «модифицированный» синусоидальный инвертор в магазине Aldi — тот, который у меня есть до сих пор, после которого я приобрел чистый синусоидальный инвертор, который использую в качестве синтетической сети. поставка для некоторых экспериментов. Несмотря на то, что у меня нет машины и я не езжу в поход, эти устройства пригодились во время перебоев в подаче электроэнергии или просто для создания безопасной изолированной сети с ограниченной мощностью для испытаний оборудования.

Мотивация

Напрашивается вопрос, если у меня уже есть приличные инверторы, зачем мне строить примитивный инвертор? С личной точки зрения, я полагаю, что это большой личный вызов — просто продемонстрировать себе, что я улучшил свое понимание электричества и того, как оно работает. Это также своего рода приветствие аналогичному проекту, который я хотел сделать еще в школьные годы, но так и не закончил, а именно созданию драйвера люминесцентной лампы постоянного тока. В то время меня «отпугивало» отсутствие подходящих деталей для схемы, внешний вид полевых МОП-транзисторов как хрупких и дорогих, а также наличие высокого напряжения. Сборка простого инвертора в чем-то похожа, и теперь я чувствую себя очень комфортно с полевыми МОП-транзисторами.

Но, возможно, это также необходимо для удовлетворения потенциально растущей потребности. Во-первых, большинство промышленных инверторов имеют довольно высокую номинальную мощность (150 Вт+), и все они имеют вентиляторы, которые абсолютно раздражают , и в результате очень немногие из них имеют ток покоя ниже 400 мА (~ 4,8 Вт), что является довольно неэффективно, особенно для небольших нагрузок. Для небольших автономных систем солнечной энергии этот ток покоя был бы убийцей, требуя включения инвертора только в случае крайней необходимости.

После тестирования различных светодиодных шаров я понял, насколько мало качество электроэнергии имеет значение для большинства современных электронных устройств. Импульсные источники питания с универсальным входом обычно имеют паспортную табличку с номинальным напряжением от 100 до 240 В (но часто могут быть от 87 до 264 В с учетом допусков). Они действительно мало заботятся о напряжении (в пределах диапазона), но и частота не так уж важна. Световые шары немного менее щадящие — светодиодным шарам требуется, по крайней мере, прямое падение напряжения для струны плюс небольшое количество для регулятора, в то время как КЛЛ может потребоваться гораздо ближе к номинальному, чтобы шар мог загореться и обеспечить достаточное напряжение для поддержания дуги. , что связано с состоянием катодов и геометрией трубки.

Конструкция корзины для деталей

Что для меня простой инвертор? Прямоугольный инвертор! По сути, он превращает постоянный ток в переменный с помощью нескольких полевых МОП-транзисторов, а затем вставляет его в трансформатор, чтобы повысить его. Более того, мы можем управлять полевыми МОП-транзисторами с помощью небольшого микроконтроллера, который позволяет нам генерировать стробирующие сигналы частотой 50 Гц на фиксированной основе. Ключевым недостатком является то, что не будет регулировки напряжения, если мы это сделаем, но , если устройству все равно, мне тоже все равно!

Первое, что пришло на ум, это тороидальные трансформаторы, которые я купил на CCARC Wyong Field Day. К сожалению, вторичное напряжение (которое мы будем использовать в качестве первичного) имеет номинальное напряжение 16 В, а не 9-12 В (что было бы более идеальным), поэтому я ожидаю, что в результате выходное напряжение немного пострадает. Две первичные обмотки (которые будут нашими вторичными) могут быть соединены последовательно, чтобы сформировать одну обмотку 240 В, но если мы подаем 12 В RMS на обмотку 16 В, мы ожидаем только 180 В на выходе. На самом деле это может быть немного меньше , потому что мы, возможно, не сможем получить среднеквадратичное значение 12 В в трансформаторе, а также потому, что иногда напряжение вторичной обмотки немного выше, чем указано на этикетке, чтобы компенсировать потери в обмотке под нагрузкой или низким входом в сеть, что может работать против нам несколько.

Для коммутации я подумал, что будет лучше перепрофилировать мои тестовые платы PowerPAK SO-8 MOSFET и повторно использовать некоторые из них (вместе с запасными частями) для создания реализации H-моста с использованием дискретного p-канала и n- канальные МОП-транзисторы. Это означало отпайку некоторых тестовых соединений на плате, но это не имело большого значения. Это можно было бы сделать с помощью специального пакета H-bridge, но, поскольку у меня его нет под рукой, а это проект «мусорной коробки», я буду использовать то, что у меня есть. Хотя можно построить H-мост с многоканальными МОП-транзисторами, для этого потребуется напряжение управления затвором выше положительной шины, что потребует изолированного преобразователя мощности и, возможно, даже хорошей микросхемы дифференциального драйвера МОП-транзистора. не валяйся в моем ящике для мусора.

Использование драйвера H-моста необходимо, так как трансформатор имеет только одну вторичную обмотку, поэтому нам нужно будет изменить направление тока через эту обмотку, чтобы получить форму волны переменного тока. Это заметно отличается от вторичной обмотки с отводом от центра, которая имеет то преимущество, что вы можете генерировать переменный ток, используя всего два высокоэффективных N-канальных МОП-транзистора, как показано ниже (и используется в моем китайском инверторе).

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Инверторы могут генерировать высокое напряжение, которое может быть смертельным для животных, людей и имущества. Не экспериментируйте с этим, если у вас нет соответствующей квалификации или опыта. Я не несу ответственности за то, как вы используете или неправильно используете эту информацию.

Из опыта испытаний я знаю, что эти полевые МОП-транзисторы могут работать с приводом логического уровня (для n-канальных полевых МОП-транзисторов), но p-канальные полевые МОП-транзисторы нуждаются в некоторой помощи. Я решил использовать «теневой» метод, который включает в себя подтягивание их затвора к шине питания с помощью резистора и использование меньшего n-канального полевого МОП-транзистора для его опускания. Для этого я заручился парой BSS138 SMD MOSFET, которые у меня лежали (обычно для создания переключателей уровня). Из-за этого напряжение питания не должно превышать 20В, иначе оно перегорит затворы p-канальных МОП-транзисторов. Это также приводит к тому, что p-канальные МОП-транзисторы переключаются «жестче» (поскольку они получают полное напряжение питания на своем затворе) по сравнению с n-канальными МОП-транзисторами, которые получают только 5-вольтовый «логический уровень», но поскольку р-канальный МОП-транзистор имеет сравнительно худшие характеристики, это в какой-то степени нивелируется.

Я мог бы отразить это и с n-канальными МОП-транзисторами, поэтому их затворы подняты вверх, а BSS138 также используется для их опускания, но это имеет побочный эффект, заключающийся в том, что два нижних транзистора остаются включенными, когда нет входного сигнала. который «закорачивает» выходные линии вместе (например, электрическое торможение двигателя), требует активного входа для отключения моста и требует отдельных линий управления для каждого MOSFET. Я не мог сделать обратное и поднять вентили вверх, так как связь с логическим уровнем микроконтроллера не может быть гарантирована. Я отказался от этой схемы, хотя это означало бы, что n-канальные полевые МОП-транзисторы будут работать с большей нагрузкой, потому что это увеличивает количество деталей и сложность.

На входах есть резисторы «наводки» на землю, R3 и R4. Большинство из этих значений являются просто приблизительными оценками , но идея заключалась в том, чтобы гарантировать, что все полевые МОП-транзисторы будут отключены, если вход каким-либо образом отключится или не будет управляться (например, во время загрузки микроконтроллера). Это всего лишь дополнительная функция безопасности, но она также может служить для ускорения переходов.

Поскольку я делаю это очень просто, я решил отказаться от защиты от обратной полярности, для реализации которой может потребоваться еще один полевой МОП-транзистор (или ломовый диод и предохранитель в случае многих коммерческих инверторов), просто чтобы сделать ее максимально эффективной. . Я также обнаружил, что мне нужно добавить конденсатор (или три), чтобы источник питания был в хорошем состоянии. Подробнее об этом позже. Также неплохо, если питание не ограничено по току, добавить самовосстанавливающийся выключатель, предохранитель или многопредохранитель, чтобы обеспечить безопасность, если произойдет что-то катастрофическое.
Для управления этой штуковиной я решил использовать недорогую утилитарную плату Digispark, основанную на 8-битном микроконтроллере ATTiny85 AVR, обладающем достаточной мощностью. Он будет запрограммирован через Arduino IDE.

Несмотря на то, что это сборка из мусорной коробки, я решил суммировать основные части, чтобы посмотреть, сколько это будет стоить, и оказалось, что это почти так же дорого, как сомнительный инвертор из Китая. К счастью, я не заплатил столько за трансформатор, так что я сэкономил на этом, хотя должен добавить несколько долларов за платы, провода, обжимки, соединители, клей, гайки и болты, которые я также использовал. Ради обучения это не дорого.

Сборка устройства

К сожалению, поскольку я решил собрать устройство за один присест, я не сделал ни одного кадра. Вместо этого это очень грязная конструкция со случайным гнездом проводов, с досками, скрепленными болтами, образующими «модуль» H-образного моста.

Большое количество горячего клея необходимо . Это связано с тем, что SMD MOSFET BSS138, которые помогают управлять p-канальными MOSFET, на самом деле не имеют места для пайки. Из-за этого провода припаяны к крошечным ножкам, и напряжение от проводов привело к поломке некоторых ножек и соединений — горячий клей обеспечивает (уродливую) механическую поддержку проводов.

Первоначально, во время сборки, я решил быстро протестировать стек после сборки, чтобы обнаружить, что я сделал тупоголовую ошибку , не перекрещивая приводы затвора, поэтому вместо Н-моста у меня был . два переключаемых устройства короткого замыкания . Упс. Но благодаря чуду наличия приличных блоков питания с ограничением тока (спасибо Rohde&Schwarz HMP4040 и NGU401) ничего страшного не вышло!

В конце концов, я использовал несколько коннекторов Wago 221 для подключения к трансформатору и 3-мм разъемы типа «банан» с кольцевыми обжимными кольцами для подачи питания по силиконовому проводу. Интерфейс между стеком модулей H-bridge и Digispark был выполнен с помощью обычных перемычек «Dupont wire». Я поместил выход в патрон с байонетным цоколем, главным образом потому, что это будет одна из моих целевых нагрузок — сетевая розетка может быть более универсальной, но у меня не было под рукой запасной. Наконец-то своего рода инвертор… безвентиляторный и сделанный из «мусорных» деталей. Но сработает ли это?

Практический урок электромагнетизма

Так начались мои эксперименты, результатом которых стал практический урок электромагнетизма и переменного тока. Я определенно не эксперт в этой области, так как никогда не проходил курс по электромагнетизму, поэтому, возможно, некоторые из моих объяснений могут быть немного неверными. Но было довольно интересно испытать хотя бы некоторые из этих вещей — о многих из них я читал ранее на превосходных страницах Elliot Sound Products, посвященных Transformers.

Шаг первый заключался в создании сигнала управления затвором — кажется достаточно простым, приведенный выше код делает это, просто включив выход на 7 мс, выключив на 3 мс, затем другой выход на 7 мс, выключив на 3 мс и повторяя бесконечно. . Использование для этого микроконтроллера кажется излишним, но если бы вы хотели пойти «старой школой», вы, вероятно, посмотрели бы на почтенный таймер 555 или нестабильный мультивибратор с некоторым совершенством R-C и некоторыми триггерами Шмитта. Маршрут микроконтроллера очень прост.

Обслуживание первой загрузки

Но это была не первая моя попытка ввести код — первоначально у меня было 9 мс включено, 1 мс выключено для рабочего цикла 90%. Мертвое время было в основном связано с переключением и стабилизацией MOSFET — вы никогда не захотите ситуации, когда обе половины H-моста включены одновременно! Это означает, что вход 12 В приведет к 10,8 В переменного тока RMS, генерируемому H-мостом. Когда он входит в обмотку 16 В и выходит из обмотки 240 В, я ожидаю 162 В переменного тока на другом конце.

Но я обнаружил кое-что: цепь потребляла много тока при запуске, что приводило к срабатыванию ограничителя тока. Также пока без нагрузки шумел и гудел как бы в знак протеста.

Всплеск тока был настолько сильным, что микроконтроллер часто сбрасывался из-за большого потребления тока и выхода из строя шин напряжения. Это когда я вспомнил, что тороидальные трансформаторы знамениты своим пусковым током , отчасти из-за остаточного магнетизма в ядре. Вышеприведенная кривая показывает выход инвертора при запуске — посмотрите на этот всплеск и звон! В результате, возможно, было бы неплохо добавить еще несколько конденсаторов на вход, а также на Digispark и алгоритм плавного пуска. На данный момент медленное увеличение входного напряжения позволило достаточно смягчить бросок.

Переключение по шаблону 9 мс/1 мс при входном напряжении 16 В (только для небольшого повышения выходного напряжения) показало интересные результаты. Трансформатор гудел своей мощью, но края прямоугольной волны не были прямоугольными. Предполагалось, что жужжание было признаком попытки «переключить» поле слишком быстро, что привело к протеканию избыточного тока, когда мы увеличивали напряжение на катушке трансформатора.

Ситуация улучшилась, рабочий цикл сократился до 7 мс включено, 3 мс выключено, до такой степени, что я думал, что все идет хорошо.

При напряжении 16 В от HMP4040 он потреблял около 3,705 А (59,28 Вт).

Схема была подключена к лампе 240 В мощностью 100 Вт, так что это казалось достойным результатом, поскольку пониженное среднеквадратичное напряжение на выходе уменьшило бы потребляемую мощность. Тороид был рассчитан только на 50 ВА, так что это, вероятно, небольшая перегрузка, но большинство трансформаторов довольно устойчивы к небольшим перегрузкам. А хорошим признаком было то, что стек полевых МОП-транзисторов был в значительной степени каменно-холодным и тороид имел только самое слабое тепло… что означает хорошую эффективность !

Пришло время посмотреть, как выглядят выходные данные осциллографа Rohde & Schwarz RTM3004.

При входном напряжении 12 В выходное напряжение при нагрузке на лампу накаливания 100 Вт составило около 101 В (среднеквадратичное значение) при потреблении 36 Вт, что немного меньше, чем ожидаемое среднеквадратичное значение 126 В. Хотя форма волны приятная…

При входном напряжении 16 В нагрузка в цепи составляла около 60 Вт, выходное напряжение составляло 140 В RMS, что немного ниже ожидаемых 168 В. Возможно, вторичные обмотки имеют еще несколько витков, чтобы компенсировать низкое линейное напряжение или более высокое сопротивление обмотки, или эта перегрузка увеличивает потери.

Подняв входное напряжение до 18 В, что является максимальным значением, на которое я решился, выходное значение составило 169 В RMS, хотя пиковое напряжение немного выше, чем то, что мы привыкли видеть при напряжении 240 В.

Ради интереса я также попытался уменьшить мертвое время до 2 мс при входном напряжении 16 В. Потребление увеличилось на 5 Вт, так как выходное среднеквадратичное значение также увеличилось со 140 В до 153 В, как и ожидалось. Выходное напряжение по-прежнему выглядело хорошо, но это еще не конец истории.

Нагрузка покинула помещение

О боже… что происходит, когда на выходе нет нагрузки? Это больше не похоже на красивую «модифицированную» синусоиду (кхм, прямоугольную волну)… что, черт возьми, происходит?! Повредит ли эта лавина мои полевые МОП-транзисторы? Хм.

Потребовалось немного больше усилий, чтобы понять, что происходит. Поскольку мне нужно было протестировать управляющий микроконтроллер, для «безопасности» я переключил выход трансформатора на Ch4, используя высоковольтный дифференциальный пробник Micsig DP10013.

Из графика выше видно, что эта дополнительная «пилообразная» форма возникает, когда обе стороны H-моста отключены во время мертвого времени. Поскольку ненагруженный трансформатор в значительной степени является катушкой индуктивности, один из рисков заключается в том, что обратная ЭДС, возникающая при коллапсе поля, может пробить МОП-транзисторы, что может привести к разрушительным последствиям для МОП-транзисторов, если будет рассеяно достаточно энергии.

Вот и решил прощупать входную сторону трансформатора — к моему удовольствию, пилообразная часть не превышает напряжение на шине, так что, возможно, «медленность» привода затвора (из-за ограничений микроконтроллера и метод привода) делал мне одолжение. Имея это в виду, кажется, что это вряд ли что-то убьет, но это ненужные искажения на выходе, которые могут повлиять на легкие нагрузки.

Для дополнительного подтверждения я подключил адаптер токовых клещей Holdpeak HP-605C к каналу 5, чтобы проверить протекание тока в этот отрезок времени. Меня убедило то, что, несмотря на развиваемое напряжение, ток практически не течет, что указывает на то, что полевые МОП-транзисторы оставались постоянно «открытыми» в течение мертвого времени.

Немного поразмыслив, все становится понятным… максимальное изменение потока в сердечнике трансформатора происходит, когда он работает без нагрузки. Таким образом, это кажется мне результатом того, что «оставшееся» поле рушится после удаления привода, поэтому, когда оно затухает, оно создает противоположное напряжение, которое немного достигает пика после этого (предположительно, в зависимости от индуктивности обмотки).

Есть ли резонанс?

Мне потребовалось немного времени, но из приведенного выше результата кажется, что может быть резонанс , который можно было использовать. Конечно, если напряжение естественным образом направлено так, как мы хотим, в мертвое время, мы могли бы отрегулировать мертвое время точно так же, как , чтобы мы включались к противоположной полярности, как только развиваемое напряжение достигает пика в этом направлении?

К сожалению для меня, я уже упаковал описанную выше измерительную установку, так как был немного ограничен на рабочем столе. Но это не проблема, так как это дает мне отличный повод протестировать исходный измерительный блок Rohde & Schwarz NGU401, который у меня есть взаймы, и инструмент NGx Log & Chart. Функция FastLog позволяет собирать данные со скоростью 500 кСм/с, чего достаточно для проверки входного тока инвертора при различных конфигурациях мертвого времени.

Сначала я подумал, что, возможно, лучше всего установить мертвое время примерно на 1,2 мс, основываясь на кривых осциллографа. Мы видим, что на выходе FastLog есть короткий всплеск тока на каждой второй полуволне, который достигает ограничителя тока. Возможно, это означает, что нам все еще нужно более тщательно настраивать мертвое время.

На приведенном выше графике я оценил, что рассматриваемый всплеск затухает еще за 400 мкс, поэтому, возможно, добавление этого к существующему мертвому времени для достижения 1,6 мс было бы хорошим выбором. Результирующий ненагруженный сигнал показывает очень хорошее поведение — ток либо близок к нулю в мертвое время, либо близок к постоянному значению. Превосходно!

Что произойдет, если мы поместим на выход небольшую нагрузку, например светодиодный шар? Ну, кажется, у нас все еще есть пики тока на каждом полупериоде. Возможно, это из-за тока, идущего на зарядку конденсатора в импульсном преобразователе нагрузки, или, возможно, это проявление плохого коэффициента мощности в нагрузке? Я не уверен …

… но попытка использовать предыдущую тактику увеличения мертвого времени до 2 мс, похоже, только усугубляет ситуацию. Теперь пики тока достаточно длинные, чтобы натолкнуться на ограничитель тока в течение достаточного времени, чтобы заставить SMU регулироваться. Нисходящий «импульс» на удивление резкий — достигает пика в -12А (!!!). К счастью, SMU, похоже, не пострадал.

Одна последняя отчаянная попытка увеличить мертвое время до 3 мс избавила от отрицательного всплеска, но положительный всплеск только ухудшился, еще больше упираясь в ограничитель тока. В результате, мне кажется оптимальным для этого трансформатора является мертвое время около 1,6 мс.

В поддержку этого было несколько быстрых тестов энергопотребления в состоянии покоя . С Digispark в загрузчике (без прерывания) ток покоя составил 20,5 мА. При времени простоя 3 мс и без нагрузки ток покоя составил 42,77 мА . С мертвым временем 1,6 мс и без нагрузки ток покоя 33,12 мА , совсем неплохо! Я подозреваю, что если я удалю светодиоды из Digispark, , я смогу сократить еще 10 мА или около того, ! Это потенциально сделало бы его кандидатом на круглосуточную работу в моей небольшой автономной системе солнечной энергии.

У меня были некоторые опасения по поводу коммутации и потенциальных электромагнитных помех, поэтому я настроил свой анализатор спектра реального времени Tektronix RSA306 со случайной штыревой антенной. Настроив его в диапазоне 0-40 МГц, я не увидел любая разница между включенным и выключенным инвертором — возможно, шум просто недостаточно силен, чтобы преодолеть мою «шумную» среду, а ограниченная скорость привода затвора — скрытое благословение.

Смягчить (первоначальный) удар?

Инвертор по-прежнему имел очень неприятную привычку требовать лот тока для запуска. Чтобы помочь, я подумал, что добавление емкости 3000 мкФ рядом с H-мостом улучшит ситуацию, но этого оказалось недостаточно. В зависимости от того, когда я его выключил, иногда мне требовалось около 15 А от двух шин на HMP4040, чтобы он заработал. Виновником, вероятно, является остаточный магнетизм сердечника, поэтому необходим «мягкий пуск». Один из способов сделать это — медленно повышать входное напряжение (например, начиная с 5 В и постепенно повышая), но это было бы непросто сделать без усложнения.

Но я вспомнил — у меня есть мощность программного обеспечения , поэтому я решил запрограммировать короткую петлю, которая создает короткие импульсы (почти как ШИМ), увеличивая рабочий цикл до цели в течение нескольких секунд. Чтобы проверить это, я решил не использовать мои «качественные» настольные источники питания — давайте попробуем инвертор на более грубом импульсном блоке питания Manson HCS-3102 . К настоящему времени у меня есть некоторая уверенность, что не взорвет . Клещи RTM3004 и HP-605C будут следить за током.

Ток в обмотке трансформатора без нагрузки по-прежнему достиг пикового значения около 15 А, что больше, чем рабочий ток с подключенной нагрузкой 14-ваттной компактной люминесцентной лампы Philips Genie. Хотя у меня был плавный пуск, нагрузка все еще заряжала свой конденсатор, пока он разгонялся. Я не хотел продлевать его слишком долго, так как КЛЛ могут попытаться ударить и значительно разбрызгать свои электроды, если состояние низкого напряжения будет продолжительным.

Проверяем ток на проводе от блока питания, вроде конденсаторы не так уж сильно снижают пики… но продолжительность пиков, по крайней мере, достаточно коротка, чтобы Digispark не перезагружался во время попытки запуска. При этом, если нагрузка представляет собой серьезную перегрузку, Digispark все равно сработает при обнаружении снижения напряжения при падении входного напряжения, что заставит загрузчик снова запуститься (что приведет к 5-секундному «ожиданию» перед повторной попыткой). . Это типа , бесплатная защита от перегрузок с автоматическим повтором .

В итоге код выглядит так. Тайминги также были урезаны с использованием delayMicroseconds() вместо того, чтобы учитывать разницу во времени выполнения, поэтому выходная частота теперь довольно близка к 50 Гц. Некоторая неточность может быть специфичной для Digispark, так как будет иметь значение точность подстройки RC-генератора.

Почему настоящие инверторы не делаются такими?

Очевидно, что настоящие инверторы не такие грубые, как этот конкретный, поэтому, возможно, стоит вкратце упомянуть, почему они не построены таким образом.

Одноступенчатый инвертор, подобный этому, имеет очень ограниченные возможности регулирования выходного напряжения — в лучшем случае, при условии, что у вас есть встроенная обратная связь, вы, вероятно, могли бы отрегулировать рабочий цикл формы выходного сигнала, чтобы получить некоторый контроль над выходом, но пиковое напряжение будут фиксированы по отношению к вводу, и такие корректировки также могут иметь неприятные последствия для вашей эффективности.

Другая ключевая причина заключается в том, что простое переключение на частоте 50 Гц очень расточительно. Высокочастотное переключение позволяет использовать более легкие трансформаторы меньшего размера, используя меньше железа и меди, обеспечивая при этом такое же количество энергии.

В результате большинство инверторов имеют две ступени. Первый каскад, вероятно, будет похож на схему с центральным отводом, которую я показал ранее, с двумя n-канальными полевыми МОП-транзисторами, управляющими трансформатором. Обычно это приводится в действие на высокой частоте и управляется для регулирования выходного напряжения, которое обычно будет около пикового выходного напряжения переменного тока на выходе (например, около 325 В постоянного тока для инвертора на 230 В). Выходной сигнал этого первого каскада выпрямляется и сохраняется в конденсаторе, который действует как «звено постоянного тока» для выходного каскада. Выходной каскад работает на этом высоковольтном постоянном токе, разделяя его (обычно с помощью Н-моста, но для эффективности часто состоящего из всех n-канальных полевых МОП-транзисторов) непосредственно на выходе. В случае инверторов с чистой синусоидой, вместо того, чтобы подключать этот прерываемый выход непосредственно к нагрузке, вероятно, будет использоваться индуктор для фильтрации высокочастотных компонентов, оставляя более чистую синусоиду.

Таким образом, несмотря на то, что мой инвертор очень грубый, он все же имеет некоторое сходство с инверторами промышленного производства.

Заключение

Этот небольшой проект по созданию грубого инвертора был успешным проектом, хотя бы для того, чтобы показать себе, что я могу это сделать. Но делать это практически и своими руками было блестящим практическим введением в электромагнетизм и трансформаторы (и напоминанием о некоторых фактах, которые я, возможно, уже читал ранее, но не применял на практике). Мое тестовое оборудование оказалось неоценимым, поскольку помогло мне понять и увидеть, что происходит.

Конечно, этот инвертор не является чем-то особенным, что изменит жизнь, и я это знаю. Но это не так грубо, как это делалось раньше — подключение двигателя к генератору! Это был забавный маленький проект, но теперь у меня есть грубый инвертор, который кажется довольно эффективным, сделанным из обрезков, которые в противном случае лежали бы в ящике для мусора. Тороидальный трансформатор не идеален — возможно, 12-вольтовый галогенный трансформатор даунлайта идеально подходит в этом случае, хотя потери могут быть выше. Возможно, это то, что позволит мне запустить свой Google Nest Hub от моей системы солнечной энергии (не прибегая к необходимости специального повышающего напряжения для его странного напряжения)? Или, может быть, это то, что позволит мне использовать старые КЛЛ, работающие от «бесплатной» солнечной энергии. Как бы то ни было, я просто рад, что ток покоя низкий, и нет необходимости в вентиляторе, так как шум вентилятора большинства инверторов, мягко говоря, неприятен!

Эта запись была опубликована в рубрике DIY, Электроника с метками электроника, мощность, проект, rohde&schwarz, схемы, испытательное оборудование. Добавьте постоянную ссылку в закладки.

Предпродажная цена на портативную электростанцию ​​Growatt Infinity 1500

Эксперт по мобильным энергетическим решениям Growatt собирается представить портативную электростанцию ​​Infinity 1500 мощностью 1512 Втч и максимальной выходной мощностью 2000 Вт. Мы сами рассмотрели его ниже и можем многое рассказать об этом мощном устройстве, которое сегодня начало эксклюзивную раннюю распродажу. Однако поторопитесь, потому что специальные предпродажные цены ограничены. Проверьте это.

Growatt Portable уже более десяти лет разрабатывает экологически чистые и высококачественные энергетические решения, зарекомендовав себя как один из ведущих брендов в области интеллектуальных энергетических решений на сегодняшний день.

Независимо от того, проводите ли вы время на природе, работаете в автономном режиме или готовитесь к чрезвычайным ситуациям, линейка передовых технологий накопления энергии и солнечной зарядки от Growatt предлагает функциональные, интеллектуальные и мощные функции, где бы вы ни находились.

Последним продуктом компании является портативная электростанция Growatt Infinity 1500, которая официально запущена сегодня и будет поставляться с множеством мощных возможностей и интуитивно понятных функций. Посмотреть на себя.

Growatt Infinity 1500 обеспечивает мощность 2000 Вт и многое другое

Как вы увидите в нашем видеообзоре ниже, Growatt Infinity 1500 предлагает огромную мощность при небольшом размере. При весе всего 36,4 фунта (16,5 кг) эта портативная электростанция по-прежнему обладает мощным потенциалом. Его мощность 1512 ватт-часов может обеспечить максимальную выходную мощность 2000 ватт — энергии, достаточной для питания вашего ноутбука более двадцати часов.

Когда вы не берете его с собой для получения энергии в дороге, электростанция служит источником бесперебойного питания (ИБП) и способна поддерживать холод в вашем холодильнике во время отключения электричества более восьми часов. Благодаря двенадцати розеткам различных стилей вы можете одновременно заряжать или заряжать несколько устройств, будь то вне дома или дома.

Когда в Growatt Infinity 1500 заканчивается энергия, пополнить ее не только легко, но и очень быстро. Встроенный инвертор переменного тока позволяет электростанции полностью заряжаться от сетевой розетки в течение двух часов.

Сверхбыстрая солнечная зарядка и дополнительные характеристики

Нет розетки? Без проблем. Growatt Portable использует одну из самых быстрых технологий солнечной зарядки на рынке. В сочетании с входной солнечной мощностью 800 Вт и технологией отслеживания точки максимальной мощности (MPPT) Growatt Infinity 1500 может эффективно собирать солнечный свет, который он собирает с 9КПД преобразования солнечной энергии 9%. В результате солнечная технология Growatt Portable может восполнить мощность электростанции в течение 2,5 часов (солнечные панели продаются отдельно).

Еще одна интересная функция — это возможности приложения myGro, которое позволяет вам удаленно получать доступ к вашему устройству в любое время и в любом месте. Вы можете проверить состояние зарядки и разрядки вашей электростанции, а также включить или выключить ее. Вы также можете установить различное время зарядки и разрядки или уровни эффективности, чтобы увеличить мощность или продлить срок службы батареи, в зависимости от вашей ситуации.

Как и было обещано, вот более подробные характеристики Growatt Infinity 1500:

• Емкость/химия аккумулятора
  • 1512 Втч
  • Литий-ионный
• Выходная мощность
  • 1800 Вт (стандарт)
  • 2000 Вт (макс.)
• Максимальное потребление переменного тока
  • 1500 Вт
• Максимальное потребление солнечной энергии
  • 800 Вт
• Розетки постоянного тока
  • 2 порта USB-A
  • 2 порта USB-A для быстрой зарядки
  • 2 порта USB-C (PD 60 Вт)
  • 1 прикуриватель
  • 1 беспроводное зарядное устройство
• Розетки переменного тока
  • 4 розетки переменного тока
• Срок службы батареи
  • 800 циклов до 60 %
• Размеры
  • 16,5 x 9,1 x 11,3 дюйма (418,7 x 230 x 287 мм)
• Вес
  • 36,4 фунта. (16,5 кг)
• Гарантия
  • 2 года

Оформите предзаказ сегодня и ознакомьтесь с нашим обзором

Хотите приобрести себе Growatt Infinity 1500? Почему бы и нет? Начиная с сегодняшнего дня, вы можете воспользоваться преимуществами раннего бронирования: включает скидку 200 долларов на .

Вам лучше поторопиться, потому что предложение действует до 14 сентября и ограничено только первыми 70 приобретенными портативными электростанциями.

FTC: Мы используем автоматические партнерские ссылки, приносящие доход. Еще.

---

Подпишитесь на Electrek на YouTube, чтобы получать эксклюзивные видео и подписывайтесь на подкасты.

Будьте в курсе последних новостей, подписавшись на Electrek в Новостях Google.