Даже в отдалении от цивилизации мы хотим пользоваться привычными вещами: телефоном, ноутбуком, телевизором, микроволновой печью и другими электроприборами. Но как это сделать, когда из источников электроэнергии под рукой есть только автомобильный аккумулятор? Очень просто — с помощью автомобильного преобразователя напряжения, или инвертора, о котором и пойдет речь в этой статье.
Что такое автомобильный преобразователь напряжения (инвертор)?
Автомобиль — это не только средство передвижения, но и мобильный источник энергии. Но если возможность отбора мощности от мотора для приведения в движение разнообразных механизмов реализована только в тракторах, то возможность использования электрической энергии, запасенной в аккумуляторе, доступна любому автовладельцу. Для этого необходимо особое устройство — автомобильный преобразователь напряжения или, как его чаще называют в наше время, инвертор.
В широком смысле инвертор — это электронное устройство, преобразующее постоянный ток низкого напряжения в переменный ток высокого напряжения. В интересующем нас смысле инвертор — это преобразователь постоянного тока напряжением 12 или 24 вольта от автомобильного аккумулятора в переменный ток напряжением 220 вольт и частотой 50 Гц.
Подключая инвертор к прикуривателю или непосредственно к клеммам аккумулятора, можно получить переменный ток напряжением 220 В и даже вдалеке от цивилизации пользоваться привычными электрическими приборами.
Принцип работы инвертора
Как известно, нет ничего проще преобразования переменного тока — для этой цели служат трансформаторы, поднимающие или повышающие напряжение. С постоянным током все гораздо сложнее — просто так трансформировать его невозможно. Тогда как же постоянный ток, который дает автомобильный аккумулятор, преобразуется в переменный? На помощь приходит импульсная силовая электроника.
В любом инверторе, независимо от его типа, схемы и устройства, присутствуют три главных блока: задающий генератор, силовые ключи и силовой трансформатор. Задающий генератор обычно реализован на микросхеме, силовые ключи — это мощные транзисторы, а силовой трансформатор — это повышающий трансформатор, с выхода которого и снимается переменный ток напряжением 220 вольт.
Работа инвертора сводится к следующему. Задающий генератор создает импульсы с частотой 50 или 100 Гц (зависит от типа преобразователя), во время которых силовые ключи на очень короткое время открываются, подавая напряжение от источника питания (аккумулятора) на первичную обмотку трансформатора. Во время короткого импульса ток через обмотку постепенно нарастает и ведет себя подобно переменному, а значит, трансформатор может преобразовать его.
Вот так, 50 раз в секунду силовые ключи открываются и закрываются, подавая короткие импульсы тока напряжением 12 вольт от аккумулятора на первичную обмотку трансформатора. А на вторичной обмотке возникает такой же импульсный ток, но имеющий напряжение уже 220 вольт.
Нужно отметить, что силовую импульсную электронику не зря называют силовой: во время работы через транзисторы проходят большие токи, нередко достигающие десятков ампер, поэтому приборы испытывают значительный нагрев. И те ребристые радиаторы, которые в большинстве автомобильных преобразователей напряжения образуют боковые стенки, служат для отвода тепла от силовых транзисторов. В более мощных инверторах дополнительное охлаждение обеспечивается кулерами (вентиляторами).
Характеристики инверторов
Существует несколько основных характеристик преобразователей напряжения, на которые необходимо обращать внимание в первую очередь:
- Номинальная мощность;
- Предельная мощность;
- Форма выходного напряжения.
Номинальная мощность. Этот параметр говорит о том, нагрузку какой мощности инвертор может питать длительное время. Сейчас можно найти инверторы мощностью от 75-80 Вт, и вплоть до 3-5 кВт.
Предельная мощность. Этот параметр говорит о том, какую мощность инвертор может отдать кратковременно, в течение нескольких миллисекунд. Запас мощности необходим для работы устройств с электродвигателями, пусковой ток которых (а значит и потребляемая во время пуска мощность) в два-три раза превышает номинальный.
Мощность инвертора определяет его способ подключения к аккумулятору. Инверторы мощностью до 150-200 Вт могут без проблем подключаться к прикуривателю. Более мощные устройства необходимо подключать только непосредственно к клеммам аккумулятора, причем использовать для этого нужно провода большого сечения. Все дело в известной взаимосвязи мощности, силы тока и напряжения: повышение потребляемой мощности при неизменном напряжении приводит к повышению силы тока, а чем выше ток, тем сильнее нагрев проводников. Так что высокую нагрузку во избежание срабатывания предохранителей и оплавления проводки нельзя подключать к прикуривателю.
Форма выходного напряжения. Переменный ток в осветительной сети имеет правильную синусоидальную форму, однако в инверторе обеспечить правильный синус очень сложно, поэтому во многих преобразователях выходной ток имеет форму, лишь приближенную к синусоидальной.
Большинству электроприборов форма напряжения не важна, однако некоторые виды нагрузок (телекоммуникационное оборудование, профессиональная аудио- и видеотехника, измерительные приборы, медицинская техника и т.д.) очень чувствительны к этому параметру и могут нормально работать только при питании переменным током синусоидальной формы.
В инверторах получить чистый синус достаточно сложно, поэтому таких устройств на рынке мало, а их стоимость в 10-15 раз превышает стоимость инверторов, дающих ток упрощённой формы.
Как правильно выбрать преобразователь напряжения
Для выбора инвертора нужно, в первую очередь, руководствоваться показателем мощности. Если Вы планируете использовать инвертор только для питания ноутбука, зарядного устройства телефона или телевизора, то достаточно будет устройства с номинальной мощностью 150-250 Вт. А если Вы хотите на природе использовать пылесос, микроволновую печь, утюг или электроинструмент, то здесь поможет инвертор мощностью 2-3 кВт.
Также при выборе нужно обратить внимание на способ подключения инвертора к аккумулятору. Если Вы выбираете маломощное устройство, то в комплекте должен быть адаптер для подключения к прикуривателю. А мощный инвертор должен иметь зажимы с проводниками большого сечения для подключения непосредственно к клеммам аккумулятора.
При выборе необходимо обратить внимание и на другие характеристики инвертора: наличие электронной защиты от перегрузок, сигнализации разряда аккумуляторной батареи, дополнительных розеток и выходов (например, полезным будет наличие отдельного USB-входа для зарядки плееров, телефонов и других устройств) и т.д.
Сделав правильный выбор инвертора, Вы обеспечите себя источником энергии, который сделает пребывание вдали от благ цивилизации более комфортным.
