Автомобиль под напряжением

Преобразователи напряжения (инверторы)

16.06.2008
10:50
Алексей Созонтов

 

Устройства, специально выпускаемые для использования в автомобиле, рассчитаны на питание от сети 12 В и снабжены переходниками для подключения к бортовой электросети через прикуриватель. Как же быть в ситуациях, когда требуется подключить обычный бытовой прибор, требующий напряжения 220 В, если поблизости нет ни привычных розеток, ни линий электропередач? Не возить же с собой повсюду электрогенератор: громоздко, тяжело, требует постоянного запаса топлива, да и время готовности, мягко говоря, не маленькое. А решение есть: эффективное, функциональное и удобное — использование преобразователей напряжения.

 

В зависимости от класса устройства в нем может быть реализовано несколько функций:

- преобразователь напряжения (инвертор) автомобильного аккумулятора и/или автомобильного генератора с постоянным напряжением 12 В (существуют варианты устройств на 24 В или 48 В) в переменное 220 В с частотой 50 Гц.

- источник бесперебойного питания устройств, требующих подключения к стандартной сети 220 В (в том числе персональных компьютеров), от энергии автомобильных аккумуляторов и/или автомобильного генератора.

- зарядное и пуско-зарядное устройство автомобильных аккумуляторов, питающееся от стандартной сети 220 В (обратное преобразование из переменного напряжения 220 В в постоянное 12 В).

 

Другими словами, преобразователи превращают любой автомобиль в передвижную электростанцию даже при выключенном двигателе. В качестве инвертора преобразователь напряжения позволяет получить 220 В при наличии источника 12 В: аккумулятора, солнечных батарей, ветряного генератора, солнечных панелей и т.д. Также, совместно с несколькими аккумуляторами большой емкости, преобразователь может работать как автономный источник бесперебойного питания: при подключении к электросети он просто пропускает ток «сквозь» себя и заряжает аккумуляторы, а при отключении электричества - мгновенно начинает генерировать 220 В от аккумуляторов.

 

Принцип работы

 

Инверторы - это преобразователи напряжения постоянного тока в переменное. Источниками постоянного тока могут служить аккумуляторные или солнечные батареи, топливные и другие генераторы, гидрогенераторы малой мощности и т.д. Значение и частота выходного переменного напряжения могут быть различны в зависимости от сферы применения преобразователя. В быту наиболее востребовано напряжение питания 220 В (реже 120 В) с частотой 50 Гц.

 

Инверторы различаются по форме генерируемого напряжения переменного тока. Если форма напряжения прямоугольная (меандр), ступенчатая или трапециевидная, то такие инверторы называются несинусоидальными. Такие инверторы подойдут для питания большинства обычных бытовых приборов: утюгов, электрических плиток и т.д.

 

Но существуют приборы, требовательные к форме напряжения. К ним относится любая электроника (ноутбук, телевизор, DVD-плеер, мобильный телефон и т.д.) и электроинструменты (перфоратор, дрель, болгарка и т.д.). Для таких устройств необходимо использовать синусоидальный инвертор. Форма напряжения на выходе такого инвертора максимально приближена к синусоиде, то есть практически идентична форме напряжения в бытовой электросети. Эти инверторы сложнее в производстве и, соответственно, дороже.

 

Расчет мощности

 

Чтобы преобразователь смог обеспечить работу подключаемых приборов и не выйти из строя от перегрузок, необходимо хотя бы приблизительно рассчитать нагрузку и выбрать инвертор необходимой мощности. Потребляемую мощность электроприбора можно найти в его технической документации, а в расчетах следует учесть, что при одновременном подключении нескольких приборов (например, через тройник или удлинитель) общая потребляемая мощность суммируется.

 

Пиковая стартовая нагрузка многих электроприборов при включении и начале работы может превышать предельную постоянную нагрузку в несколько раз (примерами таких приборов могут быть электродвигатели или блоки питания мощных устройств). Конечно, современные преобразователи напряжения имеют защиту и от кратковременных, и от длительных перегрузок, однако эта защита не рассчитана на постоянное срабатывание. Следовательно, при приобретении инвертора лучше ориентироваться на двойной или даже на тройной запас по мощности.

 

Время работы

 

Время работы электроприбора от инвертора, подключенного к аккумулятору, зависит от потребляемой мощности электроприбора, емкости аккумулятора и КПД инвертора и рассчитывается по формуле:

 

T=12*C*КПД/P,

 

где T – время работы (в часах),

12 – напряжение аккумулятора (в вольтах),

C – емкость аккумулятора (в А*ч),

P – мощность нагрузки (в Вт),

КПД – коэффициент полезного действия инвертора (указан в технических характеристиках).

 

Рассчитаем приблизительное время работы некоторых приборов от стандартного автомобильного аккумулятора емкостью 55 А*ч с КПД = 0,9 (90%). Для примера взяты максимальные показатели потребляемой мощности, однако следует учитывать, что многие электроинструменты развивают максимальную мощность только во время непосредственного использования (дрели, болгарки и т.п.), поэтому реальное время работы подобных устройств будет намного превышать приведенное.

 

Преимущества и недостатки

 

Преимущества:

- Легкость и компактность. Автомобильные преобразователи напряжения миниатюрны и легки и не займут много места в салоне или багажнике автомобиля.
- Универсальность и удобство. Можно легко и быстро подключить любой электроприбор.
- Экономичность. КПД преобразователей достигает 90%, что позволяет значительно экономить энергию.

 

Недостатком является восприимчивость инверторов к повышенной влажности (за исключением преобразователей, специально разработанных для работы на водном транспорте). Не рекомендуется использовать инверторы напряжения на влажных поверхностях или рядом с источником воды.