Преобразователь 12 380в своими руками схема

Обновлено: 08.07.2024

Стандартным бытовым напряжением является 220 В 50 Гц, однако некоторые домашние мастера в своих гаражах и мастерских используют трёхфазные электродвигатели. Такое электропитание может использоваться так же в насосах, подающих воду из скважин или водоёмов на приусадебные участки и в частные дома.

Существуют различные способы подключения этих электродвигателей к бытовой сети, но при этом падает мощность аппарата, поэтому многие владельцы этих устройств задаются вопросом — как из 220 сделать 380 вольт?

Чем трехфазное напряжение отличается от однофазного

Современные жилые дома и абсолютное большинство промышленных предприятий подключены к сети по трёхфазной четырёхпроводной схеме электропитания.

Согласно новым стандартам для повышения безопасности потребителей к ним добавляется пятый заземляющий проводник, который используется только в аварийной ситуации и служит не для подачи напряжения, а для защиты от поражения электрическим током.

Все проводники в трёхфазной сети имеют своё обозначение:

L1, L2, L3 — линейные (фазные) провода, по которым подаётся напряжение;
N или PEN — рабочая нейтраль, служащая для соединения потребителей с глухозаземлённой нейтралью трансформатора;
РЕ — защитное заземление.

В такой схеме электроснабжения имеется две величины напряжения:

Линейное. Измеряется между двумя линейными проводами и достигает 380 В. На трансформаторных подстанциях и РП оно обозначается 0,4 кВ. Для него необходимы четыре проводника — три питающих L1, L2, L3 и нейтраль N, по которой протекает уравнительный ток.
Фазное. Измеряется между одним из линейных проводников и нейтралью. Оно составляет 220 В. Именно оно необходимо для большинства бытовых электроприборов и подаётся в квартиру по двум проводам — фаза L и нейтраль N.

Однофазное напряжение является частным случаем трехфазного напряжения и получается при подключении потребителя к фазному и нейтральному проводам. Многоквартирные дома и гаражные кооперативы подключаются к четырёхпроводной трёхфазной сети (с заземляющим проводом РЕ пятипроводной), а к отдельным потребителям подводятся только два провода.

Для частных домов и дач это разделение выполняется на линии электропередач, от которых отходит два или три провода. Третий проводник в бытовой электропроводке заземляющий (защитный) и не участвует в питании электроприборов.

Важно! При обрыве нейтрального проводника напряжение в розетке может колебаться от 0 до 380 В, что пагубно влияет на электроприборы. Это так же относится к электродвигателям, включённым в трёхфазную сеть. Для защиты от выхода аппаратуры из строя желательно установить реле напряжения РН, отключающее питание в аварийной ситуации.

Однако основное отличие между трёхфазной и однофазной сетями не в величине напряжения и количестве проводов. Главная особенность трёхфазной сети заключается в том, что напряжение в питающих проводниках сдвинуто относительно друг друга на 120°.

Этот сдвиг обеспечивается расположением обмоток в генераторах на электростанции и необходим для обеспечения вращающего момента в электродвигателях. Кроме того, сдвиг фаз позволяет уменьшить сечение нейтрального провода.

В трёхфазной сети по нему протекает не полный ток нагрузки, а только уравнительные токи, которые тем меньше, чем равномернее потребители распределены по отдельным фазам.

Меры безопасности

Основные правила безопасности при преобразовании энергии:

Необходимо работать только с проверенными и технически исправными приборами во избежание короткого замыкания или пожара;
Минимальная мощность в приборах должна быть больше 400 Вт для корректного преобразования напряжения;
В процессе преобразования необходимо пользоваться мультиметром, для того чтобы отслеживать результат;
В щитке необходимо установить устройство защитного отключения, чтобы при скачках напряжения бытовые приборы не вышли из строя;
При работе по подключению все помещения должны быть обесточены, а щиток отключен;
Если на проводах есть скрутки, то их необходимо заменить, чтобы они не закоротили в процессе работы;
Не должно быть оголенной изоляции в проводах, так как при соприкосновении может случиться короткое замыкание или электротравмы.

Преобразователь 220 в 380 своими руками с конденсатором
Внимание! Нельзя пренебрегать правилами безопасности, иначе это может привести не только к выходу из строя бытовых приборов, но и к возгоранию, порче проводки и щитка оборудования.

Вам это будет интересно Электрическое поле и его характеристики

Устройство защитного отключения

Итак, было расмотрено несколько методик преобразования тока. В заключении необходимо отметить, что процесс это достаточно сложный. В некоторых случаях необходимо специальное разрешение и допуск для работы. Некачественно выполненная работа может привести к КЗ и пожарам, нарушению целостности изоляции. Считается, что для подключения стандартных электроприборов в квартирах достаточно 220 В.

Использовать преобразователь напряжения (инвертор)

Самый простой способ, как сделать 380 Вольт, — это приобрести и установить трёхфазный преобразователь напряжения (инвертор). На вход этого аппарата подаётся однофазное напряжение 220В, а на выходных клеммах устройства появляются три фазы 380 В. Это самый лучший, хотя и самый дорогой метод получения трёхфазного питания.

Конструктивно инвертор состоит из четырёх узлов — выпрямителя и трёх преобразователей, превращающих постоянное напряжение 220 В в переменное. За счёт соответствующих настроек и соединений узлов отдельные фазы сдвинуты на 120°, что даёт в итоге линейное напряжение 380 В.

В большинстве инверторов имеются встроенные стабилизатор напряжения и различные виды защит, отключающие питание при перегрузке, коротком замыкании или повышенном входном напряжении.

Информация! Кроме преобразователей напряжения, которые подключаются к сети 220 В 50Гц, существуют инверторы, работающие от автомобильного аккумулятора =12В.

Способы преобразования энергии

В данном разделе описаны основные методы преобразования 220 Вольт в увеличенную трёхфазную энергию с напряжением 380 В. Существует множество способов, однако опытные специалисты выделяют только пять основных:

Использование электрического преобразователя энергии;
Использование трансформаторов тока;
Преобразование тока из двухфазного в трёхфазный;
Применение трёхфазного мотора в роли генератора;
Использование преобразователя конденсаторного плана.

Инвертор напряжения

Преобразователь энергии

Одно из самых простых устройств для моментального преобразования энергии – это инвертор, устройство, повышающее номинальное напряжение в сети до требуемых показателей, величина которых зависит от технических характеристик конкретного прибора.

Бытовые инверторы формируют стабильное напряжение и не требуют специальных навыков при эксплуатации. К сожалению, мощность подобных приборов невысока, но в то же время они подходят почти для всех трёхфазных бытовых устройств.

Подключение звездой и треугольником

Внутри прибор оснащен опцией защиты от скачков напряжения и коротких замыканий, что позволяет стабилизировать частоту подачи тока, исключив внезапное изменение амплитуды в электрической цепи, нередко приводящее к поломкам.

Внимание! Постоянная энергия с минимумом перепадов напряжения получается благодаря принципу действия преобразователя. Первым делом, он обеспечивает снижение частотности переменного тока, после чего формирует трёхфазное напряжение с необходимой частотой.

Способ применения трех фаз

При стандартном инженерном оснащении в распределительных этажных щитах подключено три фазы, но в каждое обособленное жилое помещение заводится лишь одна из них.

Щитки, как правило, устанавливают в коридорах, либо на лестничных клетках, откуда можно подвести в помещение две дополнительные фазы, однако для этого необходимо заручиться письменным разрешением эксплуатирующих служб.

Документ на подведение двух фаз можно запросить у энергоснабжающей организации или согласовать с управляющей компанией дома. Также необходимо установить трёхфазный прибор для коммерческого учета электроэнергии.

Схема преобразования

Метод использования трех фаз

Ещё один способ получения трёхфазного напряжения — это замена вводного кабеля и электросчётчика. В этом случае однофазное питание квартиры или частного дома меняется на трёхфазное с подключением дополнительных фаз от подъездного щитка или уличной линии электропередач.

Эту работу допускается выполнять только после согласования с электрокомпанией, самовольное подключение считается хищением электроэнергии и влечёт за собой наложение штрафа.

Замену электропитания целесообразно выполнять при установке электроплиты или электроотопления и выполняется для разделения нагрузки по разным фазам и уменьшения потребляемого тока и сечения подводящего кабеля.

Подключение к трёхфазной сети электродвигателей в этом случае будет дополнительным бонусом. Подача питания к одному электродвигателю является финансово невыгодной.

Подключение электродвигателя через конденсатор

Чаще всего вопрос можно ли получить 380 Вольт из 220 задают владельцы небольших трёхфазных двигателей. Такие электромашины можно подключить к сети 220В через два конденсатора — пусковой и рабочий.

При включении такого двигателя на 220 В к одной из обмоток подключается питание, а параллельно одной из оставшихся присоединяется рабочий конденсатор. Для реверса его необходимо подключить к другой обмотке.

Ёмкость этого конденсатора рассчитывается по формуле:

Эти элементы необходимо использовать только предназначенные для работы в сети переменного тока. На время пуска электромашины параллельно рабочему конденсатору кратковременно подключается пусковой:

Совет! В качестве пусковых допускается применять электролитические конденсаторы.

Как делается преобразователь из 220в в 380 самостоятельно с помощью трансформатора

Преобразователь энергии – одно из самых распространенных устройств, которое может применяться как новичками, так и опытными мастерами. При помощи трансформаторов можно добиться любого напряжения в пределах допустимого ресурса устройства, в том числе и 380 Вольт. Что касается использования конденсатора для накопления энергии, то его необходимость всегда остаётся на усмотрение самого потребителя.

Вам это будет интересно Особенности изоляционной ленты

Для того, чтобы обеспечить стабильное электропитание на трёх фазах, следует использовать специальный трёхфазный трансформатор. Основная функция агрегата, помимо изменения напряжения, – это преобразование однофазного тока в трехфазный. Подобные приборы в ассортименте представлены в большинстве магазинах электротехники.

Катушки преобразователя напряжения скреплены треугольным зажимом. Напряжение будет подаваться на обе первичные катушки напрямую, а на последнюю с помощью накопительного устройства. Конденсатор должен выбираться исходя из 7 мкФ, которые приходятся на каждые 100 Ватт мощности.

Процесс работы без конденсатора

Внимание! Важно, чтобы минимальная заводская мощность прибора была не менее 400 Ватт. Кроме того, следует учесть, что подобные устройства запрещено переводить в рабочий режим без нагрузки.

Если подобное случается, то требуемое напряжение будет достигнуто, но мощность электромотора при этом будет понижена, а коэффициент полезного действия, в свою очередь, начнёт резко стремиться к нулю.

Применение трёхфазного трансформатора

При этом к двум клеммам первичной обмотки однофазное питание подаётся напрямую, а к третьей через конденсатор. Его параметры рассчитываются аналогично включению в однофазную сеть трёхфазной электромашины.

Такая схема применяется достаточно редко из-за необходимости использовать дополнительное устройство.

Возможно ли сделать из 220В 380В

На различных промышленных предприятиях или в помещениях со специальным функционалом генераторы выдают в основном трёхфазный ток, что позволяет увеличить его напряжение в несколько сотен раз при использовании особого оборудования. По установкам ДЭП энергия подаётся потребителям, но перед этим она должна попасть на силовой трансформатор, который увеличит напряжение до 380 В. Из распределительной подстанции энергия будет перемещаться на потребительскую линию.

Подключение двигателя

На трех фазах ток передается таким образом, что его частички движутся по перпендикулярным траекториям. Внутри проводника величина напряжения 380 Вольт, а между фазами — 220 Вольт, что является нормальным показателем для жилых помещений. Учитывая, что подавляющее большинство квартир электрифицируются по однофазной схеме, две недостающие фазы можно завести в помещение с ближайшего распределительного щита.

Внимание! На сегодняшний день на рынке доступно множество преобразователей, способных повысить мощность электрического тока. Но при работе с ними необходимо придерживаться определённых правил безопасности.

Многих обывателей, не изучавших особенности преобразования электрического тока, волнует вопрос, как из 380 вольт получить 220 вольт и наоборот, какие типы переходников необходимо при этом использовать? Cовременный рынок электротехники предлагает массу устройств для преобразования напряжения. В зависимости от мощности подключаемого оборудования, каждый потребитель может выбрать как простой бытовой инвертор, так и высокотехнологичную промышленную установку.

Вам это будет интересно Измерение потребляемой мощности

Электродвигатель в качестве генератора

Кроме разного способа преобразований есть ещё один метод, как из 220 Вольт сделать 380. Это получение такого питания по системе двигатель-генератор.

При этом в качестве двигателя используется однофазная машина, например, от стиральной машины или пылесоса, а в качестве генератора необходимо установить синхронный генератор или двигатель. Вместо синхронной машины можно использовать асинхронную, но для этого в роторе необходимо разместить постоянные магниты большой мощности.

Такой способ реализовать достаточно сложно из-за трудности согласования скорости вращения электромашин и невозможности регулировки выходного напряжения.

На практике намного проще взять готовый дизельный или бензиновый генератор, предназначенный для резервного питания при отключении электроэнергии, а при наличии такого аппарата с неисправным двигателем его просто заменить новым или отремонтировать.

Для подключения электрического прибора в домашнюю сеть хватит одного сетевого фильтра или блока бесперебойного питания. Эти приборы уберегут технику от скачков напряжения. Но как быть в случае сильного провисания напряжения в сети, либо в том случае, если электросеть предполагает использования более высокого ил низкого вольтажа. Для таких ситуаций можно собрать самодельный преобразователь электрического тока с 12В на 220В. Чтобы его сделать, необходимо разобраться в базовых принципах работы данного устройства.

Преобразователи и их типы

Преобразователем называют устройство, которое способно повышать или понижать напряжение электрической цепи. Так можно изменить вольтаж цепи с 220В на 380В, и наоборот. Рассмотрим принцип построения преобразователя с 12В на 220В.

Данные устройства можно разбить на несколько классов/типов, в зависимости от их функционального предназначения:

Выпрямители. Работают по принципу преобразования переменного в постоянный ток.
Инверторы. Работают в обратном порядке, преобразовывая постоянный ток в переменный.
Преобразователи частоты. Изменяют частотные характеристики тока в цепи.
Преобразователи напряжения. Изменяют напряжения в большую или меньшую сторону. Среди них различают:
- Импульсные блоки питания.
- Источники бесперебойного питания (ИБП).
- Трансформаторы напряжения.
Также все устройства делятся на две группы — по принципу управления:

Распространенные схемы

Чтобы преобразовать напряжение одного уровня в другое, используют импульсные преобразователи с установленными индуктивными накопителями энергии. Исходя из этого, различают три типа схем преобразования:
- Инвертирующие.
- Повышающие.
- Понижающие.
Во всех перечисленных схемах используются электрические компоненты:
1. Основной коммутирующий компонент.
2. Источник питания.
3. Конденсатор фильтра, который подключают параллельно сопротивлению нагрузки.
4. Индуктивный накопитель энергии (дроссель, катушка индуктивности).
5. Диод для блокировки.
Комбинирование данных элементов в определенной последовательности позволяет построить любую из вышеперечисленных схем.

Простой импульсный преобразователь

Самый элементарный преобразователь можно собрать из ненужных деталей от старого системного блока компьютера. Существенный недостаток данной схемы — выходное напряжение 220В далеко от идеала по своей форме синусоиды, имеет частоту, превышающую стандартные 50 Гц. Не рекомендуется подключать к такому аппарату чувствительную электронику.

В данной схеме применено интересное техническое решение. Для подключения к преобразователю техники с импульсными блоками питания (например, ноутбук) используют выпрямители со сглаживающими конденсаторами на выходе из устройства. Единственный минус — адаптер будет работать только в случае совпадения полярности выходного напряжения розетки с напряжением выпрямителя, встроенного в адаптер.

Для простых потребителей энергии подключение можно осуществить напрямую к выходу трансформатора TR1. Рассмотрим основные компоненты данной схемы:
- Резистор R1 и конденсатор C2 — задают частоту работы преобразователя.
- ШИМ-контролер TL494. Основа всей схемы.
- Силовые полевые транзисторы Q1 и Q2 — используются для большей эффективности. Размещаются на алюминиевых радиаторах.
- Транзисторы IRFZ44 можно заменить близким по характеристикам IRFZ46 или IRFZ48.
- Диоды D1 и D2 также можно заменить на FR107, FR207.
Если в схеме предполагается использование одного общего радиатора, необходимо установить транзисторы через изоляционные прокладки. По схеме, выходной дроссель наматывают на ферритовое кольцо от дросселя, которое также извлекают из блока питания компьютера. Первичную обмотку изготавливают из провода 0,6 мм. Она должна иметь 10 витков с отводом от середины. Поверх нее наматывают вторичную обмотку, состоящую из 80 витков. Выходной трансформатор можно также изъять из ненужного ИБП.

Схема очень проста. При правильной сборке она начинает работать сразу, не требует точной настройки. Отдавать в нагрузку она сможет ток до 2,5 А, но оптимальным режимом работы будет ток не более 1,5 А — а это более 300 Вт мощности.

ИНТЕРЕСНО: В магазине подобный преобразователь стоит в районе 3-4 тысяч рублей.

Схема преобразователя с выходом переменного тока

Данная схема известна еще радиолюбителям СССР. Однако это не делает ее неэффективной. Наоборот, она очень хорошо себя зарекомендовала, а главный ее плюс — получение стабильного переменного тока с напряжением 220В и частотой 50 Гц.

В качестве генератора колебаний выступает микросхема К561ТМ2, представляющая из себя D-тригер сдвоенного типа. Этот элемент можно заменить зарубежным аналогом CD4013.

Сам преобразователь имеет два силовых плеча, построенных на биполярных транзисторах КТ827А. Они имеют один существенный недостаток по сравнению с новыми полевыми транзисторами — данные компоненты сильно нагреваются в открытом состоянии, что происходит из-за высоких показателей сопротивления. Преобразователь работает на низкой частоте, поэтому в трансформаторе используют мощный стальной сердечник.

В данной схеме используется старый сетевой трансформатор TC-180. Он, как и остальные инверторы на основе несложных ШИМ-схем, выдает значительно отличающуюся синусоидальную форму напряжения. Однако этот недостаток немного сглаживается большой индуктивностью обмоток трансформатора и выходным конденсатором С7.

ВАЖНО: Иногда трансформатор может издавать ощутимый гул во время работы. Это говорит о неполадках в работе схемы.

Простой инвертор на транзисторах

Эта схема не сильно отличается от представленных выше. Основное отличие — использование генератора прямоугольных импульсов, построенного на биполярных транзисторах.

Главное преимущество данной схемы заключается в способности преобразователя сохранять работоспособность даже на сильно посаженном аккумуляторе. При этом диапазон входного напряжения может находиться в пределах от 3.5 до 18В. Но есть и минусы подобного инвертора. Так как в схеме отсутствует какой-либо стабилизатор на выходе, то возможны просадки напряжения, например, при разрядке аккумулятора. Так как данная схема также является низкочастотной, трансформатор для нее подбирают, аналогичный установленного в инверторе на основе микросхемы К561ТМ2.

Усовершенствования схем инверторов

Указанные выше схемы не идут в сравнение с заводскими изделиями. Они просты и слабо функциональны. Для улучшения их характеристик можно прибегнуть к довольно несложным переделкам, повышающим показатели устройства.

ВНИМАНИЕ: Любой монтаж электрики и электроники производится при отключенном источнике питания. Перед проверкой схемы прозвоните все входы и выходы мультиметром — это позволит избежать неприятных последствий.

Увеличение выходной мощности

Рассмотренные выше схемы базируются на одной основе — первичная обмотка трансформатора подключается через ключевой компонент (выходной транзистор плеча). Она соединяется с входом источника питания на время, заданное частотой и скважностью задающего генератора. При этом генерируются импульсы магнитного поля, возбуждающие во вторичной обмотке трансформатора синфазные импульсы с напряжением, равным напряжению в первичной обмотке, умноженному на отношение числа витков в обмотках.

Соответственно, ток проходит через выходной транзистор. При этом он равен току нагрузки, помноженному на обратное соотношение витков (коэффициент трансформации). Получается, что тот максимальный ток, который может пропускать через себя транзистор, задает максимальную мощность преобразователя.

Для увеличения выходной мощности используют два метода:
- Установка более мощного транзистора.
- Использование параллельного подключения нескольких маломощных транзисторов в одно плечо.
Для самодельного преобразователя предпочтительней использование второго способа, так как он позволяет сохранять работоспособность устройства при выходе из строя одного из транзисторов. К тому же, подобные транзисторы стоят меньших денег.

При условии отсутствии внутренней защиты от перегрузки, данный способ значительно повышает живучесть преобразователя. Также уменьшается общий нагрев внутренних компонентов при работе на прежней нагрузке.

Автоматическое отключение при разряде аккумулятора

Указанные схемы имеют один существенный недостаток. В них не предусмотрен компонент, который сможет автоматически отключить преобразователь в случае критического падения напряжения. Но решить данную проблему довольно просто. Достаточно установить обычной автомобильное реле в качестве автоматического выключателя.

Реле имеет собственное критическое напряжение, при котором происходит замыкание его контактов. При помощи подбора сопротивления резистора R1, которое будет составлять примерно 10% от сопротивления обмотки реле, настраивают момент разрыва контактов. Этот вариант продемонстрирован на схеме.

Данный вариант довольно примитивен. Для стабилизации работы преобразователь дополняют простой схемой управления, поддерживающей порог отключения намного лучше и точнее. Настройка порога срабатывания в этом случае рассчитывается методом подбора резистора R3.

Обнаружение неисправностей инвертора

Описанные выше схемы часто имеют два специфических дефекта:
1. Отсутствие напряжения на выходе трансформатора.
2. Малое напряжение на выходе трансформатора.
Рассмотрим способы диагностики данных неисправностей:

Заключение

Сделать преобразователь в домашних условиях не сложно. Главное — соблюдать последовательность соединений и грамотно подбирать компоненты. Лучше всего собирать преобразователь со встроенными механизмами защиты, которые обезопасят устройство при падении напряжения в аккумуляторе.

Схема подключения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть 220 вольт. Принцип работы и устройство трехфазного асинхронного двигателя, способы подключения обмоток.

Несовершенство электрических сетей вынуждает хозяев ставить разнообразную защиту. Поговорим об устройствах для дома, которые предотвращают скачки напряжения 220В, и способах их установки.

Как собрать электрощиток: составление схемы, расчёт количества мест, сборка и монтаж, организация ввода кабелей и их разделка внутри щитка, подключение групп потребителей, пусконаладочные работы и эксплуатация.

Как сделать простой преобразователь напряжения своими руками — схема, необходимые элементы, советы по монтажу и пошаговые фото помогут разобраться в этом вопросе.

Схема преобразователя напряжения 12–220 В

Схема преобразователя напряжения 12–220 В

Данная схема работает по принципу преобразователей типа Push-Pull. Сердцем устройства будет служить плата CD-4047. Именно она будет выполнять роль задающего генератора, а также управлять полевыми транзистор ами, которые работают в режиме ключей.

Стоит учитывать, что открыт может быть всего один транзистор. В случае, если в одно время будут открыты 2 транзистора, случится замыкание, в результате которого транзисторы сгорят. Также это может произойти в случае неправильного управления.

Рекомендации по подбору радиоэлементов для преобразователя напряжения 12–220 В

Плата CD-4047 не рассчитана на высокоточное управление полевыми транзисторами, но с данным заданием справляется отлично. Также для работы устройства потребуется трансформатор из старого ИБП на 250 или 300 Вт с первичной обмоткой и средней точкой подключения плюса от источника питания.

Трансформатор имеет достаточно большое количество вторичных обмоток. Нужно будет с помощью вольтметра измерять все отводы и найти сетевую обмотку на 220В. Нужные провода будут выдавать наибольшее электросопротивление приблизительно 17 Ом, лишние отводки можете удалить.

Перед тем, как начать паять, желательно все еще раз перепроверить. Рекомендуется выбирать транзисторы с одной партии и одинаковыми характеристиками. Их можно определить специальным тестером.

Поскольку у платы CD-4047 нет аналогов, необходимо приобрести именно ее, а вот полевые транзисторы можно при необходимости поменять на n-канальные с напряжением от 60В и током минимум 35А. Подходят из серии IRFZ.

Ограничительно затворные резисторы должны обладать сопротивлением 10–100 Ом, но предпочтительнее использовать резисторы на 22–47 Ом, мощность которых составляет 250 мВт.

Часто задающая цепь собирается исключительно из элементов, указанных на схеме, которая имеет точные настройки на 50 Гц.

Монтаж преобразователя напряжения 12–220 В своими руками

Все элементы устанавливаем в корпус блока питания для компьютеров, транзисторы следует установить на раздельные радиаторы.

Если будет установлен общий теплоотвод, обязательно изолируйте корпус транзисторов от радиатора. Кулер подключаем к шине на 12В.

Одним из существенных недостатков данного инвертора считается отсутствие защиты от замыкания. Если КЗ произойдет, то все транзисторы сгорят. Чтобы этого не допустить, на выходе обязательно нужно установить предохранитель на 1А.

Для запуска инвертора используется кнопка, через которую будет подаваться плюс на плату. Силовые шины трансформатора следует прикрепить прямо к радиаторам транзисторов.

Если подключить к выходу преобразователя энергометр, то на нем можно увидеть, что исходящая частота и напряжение в рамках допустимого. Если получилось больше или меньше 50 Гц, то частоту нужно настроить, используя многооборотный переменный резистор, он установлен на плате.

Без нагрузки устройство издает достаточно сильный шум, который с нагрузкой существенно уменьшается, это норма.

Получившееся устройство не стабилизировано, но практически все бытовые приборы могут работать с напряжением 90–280В. В случае если на выходе у вас получается больше 300В, необходимо на выход в дополнение к основной нагрузке подключать лампочку на 25 Вт, чтобы снизить напряжение до необходимого предела.

Первый запуск и тестирование простого преобразователя напряжения с 12 на 220 В

Если вы правильно соберете прибор, он будет работать с первых секунд, но при первом запуске важно подстраховаться. Для этого вместо предохранителя (смотреть схему) нужно установить резистор номинал которого составляет 5–10 Ом или лампочку на 12 В, чтоб избежать взрыва транзисторов, если были допущены ошибки.

Если устройство работает стабильно, то трансформатор будет издавать звук, но ключи греться не будут. Если все работает правильно, резистор (лампочку) нужно убрать. Питание подается через предохранитель.

В среднем при работе на холостых преобразователь потребляет энергии от 150 до 300 мА в зависимости, какой источник питания и тип трансформатора.

Главный плюсовой провод следует подключить к средней точке трансформатора, но чтобы устройство начало работать, к плате нужно подключить слаботочный плюс. Благодаря этому запустится генератор импульсов.

К данному простому преобразователю напряжения 12–220В не рекомендуется подключать асинхронные двигатели.

Видео о монтаже ещё одного простого преобразователя напряжения своими руками:

Можно вспомнить много случаев, когда пригодился бы преобразователь из 12 вольт постоянного тока в 220 вольт переменного – например, приехав на дачу на автомобиле, можно вечером включить освещение или запитать от аккумулятора насос для полива. Также такой инвертор – неотъемлемая часть ветряных генераторов.

Купить готовое устройство не составит проблем – а автомагазинах можно найти автомобильные инверторы (импульсные преобразователи напряжения) различной мощности и цены.

Однако, цена подобного устройства средней мощности (300-500 Вт) составляет несколько тысяч рублей, а надежность многих китайских инверторов достаточно спорна. Изготовление своими руками простого преобразователя – это не только способ ощутимо сэкономить, но и возможность улучшить свои знания в электронике. В случае отказа же ремонт самодельной схемы окажется ощутимо проще.

Распространенные схемы

Простой импульсный преобразователь

Схема этого устройства очень проста, а большинство деталей могут быть извлечены из ненужного блока питания компьютера. Конечно, у нее есть и ощутимый недостаток – получаемое на выходе трансформатора напряжение 220 вольт далеко по форме от синусоидального и имеет частоту значительно больше, чем принятые 50 Гц. Напрямую подключать к нему электродвигатели или чувствительную электронику нельзя.

Для того, чтобы иметь возможность подключать к этому инвертору содержащую импульсные блоки питания технику (например, блок питания ноутбука), применено интересное решение – на выходе трансформатора установлен выпрямитель со сглаживающими конденсаторами. Правда, работать подключенный адаптер сможет только в одном положении розетки, когда полярность выходного напряжения совпадет с направлением встроенного в адаптер выпрямителя. Простые потребители типа ламп накаливания или паяльника можно подключать непосредственно к выходу трансформатора TR1.

Основа приведенной схемы – это ШИМ-контроллер TL494, наиболее распространенный в таких устройствах. Частоту работы преобразователя задают резистор R1 и конденсатор C2, их номиналы можно брать несколько отличающимися от указанных без заметного изменения в работе схемы.

Для большей эффективности схема преобразователя включает в себя два плеча на силовых полевых транзисторах Q1 и Q2. Эти транзисторы нужно разместить на алюминиевых радиаторах, если предполагается использовать общий радиатор – устанавливайте транзисторы через изоляционные прокладки. Вместо указанных на схеме IRFZ44 можно использовать близкие по параметрам IRFZ46 или IRFZ48.

Выходной дроссель наматывается на ферритовом кольце от дросселя, также извлекаемого из компьютерного блока питания. Первичная обмотка мотается проводом диаметром 0,6 мм и имеет 10 витков с отводом от середины. Поверх нее наматывается вторичная обмотка, содержащая 80 витков. Также можно взять выходной трансформатор из сломанного источника бесперебойного питания.

Вместо высокочастотных диодов D1 и D2 можно взять диоды типов FR107, FR207.

Так как схема очень проста, после включения при правильном монтаже она начнет работать сразу и не потребует никакой настройки. Отдавать в нагрузку она сможет ток до 2,5 А, но оптимальным режимом работы будет ток не более 1,5 А – а это более 300 Вт мощности.

Готовый инвертор такой мощности стоил бы порядка трех-четырех тысяч рублей.

Схема преобразователя с выходом переменного тока

Эта схема выполнена на отечественных комплектующих и достаточно стара, но это не делает ее менее эффективной. Главное ее достоинство – это получение на выходе полноценного переменного тока с напряжением 220 вольт и частотой 50 Гц.

Здесь генератор колебаний выполнен на микросхеме К561ТМ2, представляющей собой сдвоенный D-триггер. Она является полным аналогом зарубежной микросхемы CD4013 и может быть заменена ей без изменений в схеме.

Преобразователь также имеет два силовых плеча на биполярных транзисторах КТ827А. Их главный недостаток по сравнению с современными полевыми – это большее сопротивление в открытом состоянии, из-за чего нагрев при той же коммутируемой мощности у них сильнее.

Так как преобразователь работает на низкой частоте, трансформатор должен иметь мощный стальной сердечник. Автор схемы предлагает использовать распространенный советский сетевой трансформатор ТС-180.

Как и другие инверторы на основе простых ШИМ-схем, этот преобразователь имеет на выходе достаточно отличающуюся от синусоидальной форму напряжения, но это несколько сглаживается большой индуктивностью обмоток трансформатора и выходным конденсатором С7. Также из-за этого трансформатор во время работы может издавать ощутимый гул – это не является признаком неисправности схемы.

Простой инвертор на транзисторах

Этот преобразователь работает по тому же принципу, что и перечисленные выше схемы, но генератор прямоугольных импульсов (мультивибратор) в нем построен на биполярных транзисторах.

Особенность этой схемы в том, что она сохраняет работоспособность даже на сильно разряженном аккумуляторе: диапазон входных напряжений составляет 3,5…18 вольт. Но, так как в ней отсутствует какая-либо стабилизация выходного напряжения, при разрядке аккумулятора будет одновременно пропорционально падать и напряжение на нагрузке.

Так как эта схема также является низкочастотной, трансформатор потребуется аналогичный используемому в инверторе на основе К561ТМ2.

Усовершенствования схем инверторов

Приведенные в статье устройства крайне просты и по ряду функций не могут сравниться с заводскими аналогами. Для улучшения их характеристик можно прибегнуть к несложным переделкам, которые к тому же позволят лучше понять принципы работы импульсных преобразователей.

Увеличение выходной мощности

Все описанные устройства работают по одному принципу: через ключевой элемент (выходной транзистор плеча) первичная обмотка трансформатора соединяется с входом питания на время, заданное частотой и скважностью задающего генератора. При этом генерируются импульсы магнитного поля, возбуждающие во вторичной обмотке трансформатора синфазные импульсы с напряжением, равным напряжению в первичной обмотке, умноженному на отношение числа витков в обмотках.

Следовательно, ток, протекающий через выходной транзистор, равен току нагрузки, помноженному на обратное соотношение витков (коэффициент трансформации). Именно максимальный ток, который может пропускать через себя транзистор, и определяет максимальную мощность преобразователя.

Существуют два способа увеличения мощности инвертора: либо применить более мощный транзистор, либо применить параллельное включение нескольких менее мощных транзисторов в одном плече. Для самодельного преобразователя второй способ предпочтительнее, так как позволяет не только применить более дешевые детали, но и сохраняет работоспособность преобразователя при отказе одного из транзисторов. В отсутствие встроенной защиты от перегрузок такое решение значительно повысит надежность самодельного прибора. Уменьшится и нагрев транзисторов при их работе на прежней нагрузке.

На примере последней схемы это будет выглядеть так:

Автоматическое отключение при разряде аккумулятора

Отсутствие в схеме преобразователя устройства, автоматически отключающего его при критическом падении напряжения питания, может серьезно подвести Вас, если оставить такой инвертор подключенным к аккумулятору автомобиля. Дополнить самодельный инвертор автоматическим контролем будет крайне полезно.

Простейший автоматический выключатель нагрузки можно сделать из автомобильного реле:

Как известно, каждое реле имеет определенное напряжение, при котором замыкаются его контакты. Подбором сопротивления резистора R1 (оно будет составлять около 10% от сопротивления обмотки реле) настраивается момент, когда реле разорвет контакты и прекратит подачу тока на инвертор.

ПРИМЕР: Возьмем реле с напряжением срабатывания (U_р) 9 вольт и сопротивлением обмотки (R_о) 330 ом. Чтобы оно срабатывало при напряжении выше 11 вольт (U_min) , последовательно с обмоткой нужно включить резистор с сопротивлением R_н, рассчитываемым из условия равенства U_р/R_о=(U_min—U_р)/R_н. В нашем случае потребуется резистор на 73 ома, ближайший стандартный номинал – 68 ом.

Конечно, это устройство крайне примитивно и является скорее разминкой для ума. Для более стабильной работы его нужно дополнить несложной схемой управления, которая поддерживает порог отключения гораздо точнее:

Регулировка порога срабатывания осуществляется подбором резистора R3.

Предлагаем посмотреть видео по теме

Обнаружение неисправностей инвертора

Перечисленные простые схемы имеют две наиболее распространенных неисправности – либо на выходе трансформатора отсутствует напряжение, либо оно слишком мало.
- Первый случай – это либо одновременный отказ обоих плеч преобразователя, что маловероятно, либо отказ ШИМ-генератора. Для проверки воспользуйтесь светодиодным пробником, какой можно приобрести в любом магазине радиодеталей. Если ШИМ работает, на затворах транзисторов Вы увидите наличие сигнала по быстрым пульсациям свечения диода (особенно хорошо это заметно в низкочастотных схемах). При наличии управляющего сигнала проверьте, нет ли обрывов в соединениях трансформатора и целостность его обмотки.
- Большое падение напряжения – это явный признак отказа одного из силовых плеч инвертора. Найти отказавший транзистор можно простейшим образом – его радиатор останется холодным. Замена ключа вернет инвертору работоспособность.
Заключение

Как можно понять из материалов статьи, сделать своими руками несложный преобразователь 12 – 220 вольт не так и трудно.

И, хотя такие устройства и не смогут сравниться по набору дополнительных функций или привлекательности внешнего вида с заводскими, они обойдутся хозяину значительно дешевле. При соблюдении правил эксплуатации самодельный преобразователь будет работать очень долго, ведь в таком простом устройстве практически нечему ломаться.

Читайте также: