S'utilitza un convertidor de tensió de 12 a 220 V quan cal connectar dispositius elèctrics que consumeixen corrent de xarxa estàndard a una font de tensió alterna. En molts casos, aquesta xarxa no està disponible. L'ús d'un generador de gasolina autònom requereix el compliment de les normes per al seu manteniment: control constant del nivell de combustible en funcionament, ventilació. L'ús de convertidors complets amb bateries de cotxe permet resoldre el problema de la millor manera.
Contingut
Finalitat i principi de funcionament
Què és un convertidor de tensió. Aquest és el nom d'un dispositiu electrònic que canvia la magnitud del senyal d'entrada. Es pot utilitzar com a dispositiu de pujada o baixada. La tensió d'entrada després de la conversió pot canviar tant la seva magnitud com la seva freqüència.Aquests dispositius que canvien la tensió de CC (la converteixen) en un senyal de sortida de CA s'anomenen inversors.
Els convertidors de tensió s'utilitzen tant com a dispositiu autònom que subministra energia de CA als consumidors, i poden formar part d'altres productes: sistemes i fonts d'alimentació ininterrompuda, dispositius per augmentar la tensió directa fins al valor requerit.
Els inversors són generadors de tensió d'oscil·lacions harmòniques. Una font de corrent continu que utilitza un circuit de control especial crea un mode de commutació periòdica de polaritat. Com a resultat, es genera un senyal de tensió CA als contactes de sortida del dispositiu al qual està connectada la càrrega. El seu valor (amplitud) i freqüència estan determinats pels elements del circuit convertidor.
El dispositiu de control (controlador) estableix la freqüència de commutació de la font i la forma del senyal de sortida, i la seva amplitud està determinada pels elements de l'etapa de sortida del circuit. Estan classificats per a la potència màxima que la càrrega consumirà al circuit de CA.
El controlador també s'utilitza per controlar la magnitud del senyal de sortida, que s'aconsegueix controlant la durada dels polsos (augmentant o disminuint l'amplada). La informació sobre els canvis en el valor del senyal de sortida a la càrrega entra al controlador a través del circuit de retroalimentació, sobre la base del qual es genera un senyal de control per guardar els paràmetres necessaris. Aquesta tècnica s'anomena senyals PWM (modulació d'amplada de pols).
En els circuits de tecles de sortida de potència d'un convertidor de tensió de 12 V, es poden utilitzar potents transistors bipolars compostos, tiristors semiconductors i transistors d'efecte de camp. Els circuits controladors s'implementen en microcircuits, que són dispositius preparats per al seu ús amb les funcions necessàries (microcontroladors), especialment dissenyats per a aquests convertidors.
El circuit de control proporciona la seqüència de funcionament de les tecles per proporcionar a la sortida de l'inversor el senyal necessari per al funcionament normal dels dispositius de consum. A més, el circuit de control ha de garantir la simetria de les semiones de la tensió de sortida. Això és especialment important per als circuits que utilitzen transformadors de polsos augmentadors a la sortida. Per a ells, l'aparició d'un component de tensió constant, que pot aparèixer quan es trenca la simetria, és inacceptable.
Hi ha moltes opcions per construir circuits d'inversor de tensió (VIN), però se'n distingeixen 3 principals:
- IN pont sense transformador;
- transformador IN amb cable neutre;
- circuit pont amb un transformador.
Cadascun d'ells troba aplicació en el seu camp, depenent de la font d'energia que s'utilitza i de la potència de sortida necessària per als consumidors. Cadascun d'ells ha de disposar d'elements de protecció i senyalització.
La protecció contra subtensió i sobretensió de la font de CC determina el rang de funcionament dels inversors "a l'entrada". La protecció contra la tensió de sortida alta i baixa és necessària per al funcionament normal dels equips de consum. El rang de funcionament s'estableix segons els requisits de la càrrega que s'utilitza.Aquests tipus de protecció són reversibles, és a dir, quan es recuperen els paràmetres de l'equipament a la normalitat, es pot restablir el treball.
Si la protecció s'encén a causa d'un curtcircuit a la càrrega o d'un augment excessiu del corrent de sortida, és necessària una anàlisi exhaustiva de les causes d'aquest esdeveniment abans de continuar en funcionament l'equip.
El convertidor de 12 V és el més adequat per crear una xarxa elèctrica local. La presència d'un gran nombre de cotxes i bateries de 12V DC permet utilitzar-los per satisfer les necessitats dels usuaris. Aquestes xarxes es poden crear en diversos llocs, començant pel vostre propi cotxe. Són mòbils i no depenen de l'aparcament.
Varietats de convertidors de 12 a 220 volts
Els convertidors simples de 12 a 220 estan dissenyats per a consumidors de baix consum. Els requisits per a la qualitat de la tensió d'alimentació de sortida i la forma del senyal són baixos. Els seus circuits clàssics no utilitzen microcontroladors PWM. El multivibrador, muntat sobre els elements lògics AND-NOT, genera impulsos elèctrics amb una freqüència de repetició de 100 Hz. S'utilitza un flip-flop D per crear un senyal anti-fase. Divideix la freqüència de l'oscil·lador mestre per 2. Es genera un senyal antifàsic en forma de polsos rectangulars a les sortides de disparador directe i inversa.
Aquest senyal, a través dels elements de memòria intermèdia dels elements lògics, NO controla el circuit de sortida del convertidor, construït sobre transistors clau. La seva potència determina la potència de sortida dels inversors.
Els transistors poden ser bipolars i de camp compostos. Els circuits d'aigüera o col·lector inclouen la meitat del bobinat primari del transformador. El seu bobinatge secundari està dissenyat per a una tensió de sortida de 220 V.Com que el flip-flop va dividir la freqüència del multivibrador de 100 Hz per 2, la freqüència de sortida serà de 50 Hz. Aquest valor és necessari per alimentar la gran majoria dels equips elèctrics i de ràdio domèstics.
Tots els elements del circuit són alimentats per la bateria del vehicle, utilitzant elements addicionals per a l'estabilització i la protecció contra les interferències d'alta freqüència. La pròpia bateria també està protegida d'ells.
En els circuits de convertidors simples no es proporcionen elements de protecció i control automàtic. La freqüència del senyal de sortida ve determinada per l'elecció de la capacitat del condensador i la resistència de la resistència inclosa al circuit de l'oscil·lador mestre. Com a protecció més senzilla contra un curtcircuit a la càrrega, s'utilitza un fusible al circuit de la bateria del cotxe que alimenta el circuit. Per tant, sempre és necessari tenir un joc de fusibles de recanvi.
Els convertidors DC-AC moderns més potents es fabriquen segons altres esquemes. El controlador PWM estableix el mode de funcionament. També determina l'amplitud i la freqüència del senyal de sortida.
El circuit convertidor de 2000 W (12 V+220 V+2000 W) utilitza la connexió en paral·lel d'elements actius de potència en les seves etapes de sortida per obtenir la potència de sortida requerida. Amb aquest circuit, es resumeixen els corrents dels transistors.
Però una manera més fiable d'augmentar el paràmetre de potència és combinar diversos convertidors DC / DC com a senyal d'entrada d'un inversor DC / AC (corrent continu / corrent altern) comú, la sortida del qual s'utilitza per connectar una càrrega potent.Cadascun dels convertidors DC/DC consta d'un inversor amb sortida de transformador i un rectificador per a aquesta tensió. Als terminals de sortida hi ha una tensió constant d'uns 300 V. Tots ells estan connectats en paral·lel a la sortida.
És difícil obtenir més de 600 W de potència d'un inversor. Tot el circuit del dispositiu està alimentat per la tensió de la bateria.
Aquests circuits disposen de tot tipus de protecció, inclosa la tèrmica. Els sensors de temperatura es munten a la superfície dels radiadors dels transistors de sortida. Generen tensió en funció del grau d'escalfament. El dispositiu llindar el compara amb el establert en l'etapa de disseny i emet un senyal per aturar el dispositiu amb l'alarma corresponent. Cada tipus de protecció està equipada amb el seu propi dispositiu de senyalització, sovint sonor.
També s'utilitza un refredament forçat addicional amb l'ajuda d'un refrigerador d'aire instal·lat a la caixa, que entra en funcionament automàticament a l'ordre del sensor tèrmic corresponent. A més, la caixa en si és un dissipador de calor fiable, ja que està fet de metall ondulat.
Segons la forma d'ona de la tensió de sortida
Els convertidors de tensió monofàsics es poden dividir en dos grups:
- amb una ona sinusoïdal pura a la sortida;
- amb una ona sinusoïdal modificada.
En els inversors del primer grup, el convertidor d'alta freqüència crea una tensió constant. El seu valor és proper a l'amplitud del senyal sinusoïdal, que cal obtenir a la sortida del dispositiu.En un circuit pont, un component que està molt a prop d'una forma sinusoïdal es separa d'aquesta tensió de corrent continu mitjançant la modulació d'amplada de pols del controlador i un filtre de pas baix. Els transistors de sortida s'obren diverses vegades en cada semicicle durant un temps que varia segons la llei harmònica.
Una ona sinusoïdal pura és necessària per als dispositius que tenen un transformador o motor a l'entrada. La part principal dels dispositius moderns permet el subministrament de tensió, la forma del qual s'assembla aproximadament a una sinusoide. Els productes amb fonts d'alimentació commutades imposen requisits especialment baixos.
Dispositius transformadors
Els convertidors de tensió poden contenir transformadors. En els circuits inversors, participen en el funcionament d'oscil·ladors de bloqueig mestres que generen polsos de forma propera a rectangular. Com a part d'aquest generador, s'utilitza un transformador d'impulsos. Els seus bobinatges estan connectats de manera que es creen una retroalimentació positiva, donant lloc a la creació d'oscil·lacions no amortides.
El circuit magnètic (nucli) està fet d'un aliatge amb una gran capacitat de camp magnètic. A causa d'això, el transformador funciona en un mode insaturat. Diversos tipus de ferrites, permalloy tenen aquestes propietats.
Els multivibradors han substituït els generadors de bloqueig de transformadors. Utilitzen una base d'elements moderns i tenen una estabilitat de freqüència més alta en comparació amb els seus predecessors. A més, en els circuits multivibradors, el canvi de freqüència de funcionament del generador s'aconsegueix d'una manera senzilla.
En els models moderns d'inversors, els transformadors funcionen a les etapes de sortida.A través de la sortida des del punt mitjà del bobinatge primari als col·lectors o drenatges dels transistors utilitzats en ells, es subministra la tensió d'alimentació de la bateria. Els bobinatges secundaris es calculen utilitzant la relació de transformació per a una tensió alterna de 220 V. Aquest valor s'utilitza per alimentar la majoria dels consumidors domèstics.
Articles semblants:
