Чистая синусоида из модифицированной своими руками

Чистая или модифицированная синусоида — какой генератор выбрать

Инверторы применяются как составная часть ИБП переменного напряжения 220 В и 380 В. Применение инновационных электронных технологий дало возможность создавать компактные и легкие агрегаты с высоким КПД. Главным отличием инверторных генераторов от классических является чистота вырабатываемого электротока.

Не вникая глубоко в физические свойства, следует отметить, что для подключения большинства привычных домашних электроприборов (лампочки, утюга, телевизора) вполне подойдет квазисинус (модифицированный). А вот электронные системы газовых котлов, высоконапорные насосы, блоки питания ноутбуков и жк-дисплеев не смогут работать или же выйдут из строя при таком напряжении. Не рекомендуется квазисинус также и для дорогой техники: плазм, видеопроекторов, аудиофильной аудиоаппаратуры, поскольку последствия такого эксперимента могут быть непредсказуемы.

О плюсах инверторных ГУ с чистой синусоидой

Траектория волны выходного электротока 220 В практически не имеет отличий от обычного сетевого напряжения 220 В. Гармонические искажения предельно малы. Бытовые приборы с индуктивными электродвигателями, в частности СВЧ-печи, питаясь электричеством с чистой синусоидой, работают быстрее и меньше нагреваются. Фены, усилители, приставки для игр, лампы дневного освещения, мониторы, факсы меньше шумят. ПК меньше зависают, принтеры выдают более качественную печать.

Перечень электроприборов, которые не могут функционировать с электротоком квази-синусоиды:

• строительные электрические инструменты с переменным вращением двигателя;
• лазерные принтеры;
• устройства с микропроцессорами;
• копиры;
• зарядные для беспроводных инструментов;
• современные швейные машины с микропроцессором и переменным вращением мотора;
• кислородные концентраторы и некоторое другое медицинское оборудование;
• магнитно-оптические дисководы;
• цифровые часы;
• лампы дневного света (некоторые модели;
• электронный розжиг и насосы в газовых котлах.

Что касается компьютеров и ноутбуков, то большинство из них может работать на квази-синусоиде, хотя возможны помехи на мониторе. И все же для такой техники тоже предпочтительнее чистый синус.

Если вы ставите перед собой задачу обеспечения бесперебойного освещения для самых простых бытовых электроприборов первой необходимости, то более экономически оправданным решением будет покупка генератора с квази-напряжением. Агрегаты с чистым синусом оптимальны для обеспечения электротоком высокочувствительной аппаратуры.

Как выбрать аккумуляторы для инверторной ГУ?

Есть два вида батарей – стартерные и глубокого цикла. Оптимальный выбор для инверторов – профессиональные АКБ глубокого цикла, главные достоинства которых – долговечность и надежность, способность справляться с периодами продолжительной зарядки / разрядки. Чтобы не возникало проблем со взрывоопасными химическими испарениями, лучше всего подключать герметичные необслуживаемые АКБ. Что касается емкости, то чем она больше, тем надежнее работа генератора. Рекомендуемый минимум – 12 Вт.

Можно ли подключать автомобильные аккумуляторы?

Портативные инверторы для автомобиля номинальной мощностью 500 Вт способны выдавать электроток 220 В на протяжении 30-ти-60 минут, даже при выключенном двигателе машины. Время работы зависит от состояния АКБ и мощности подключенных пользователей. При использовании инвертора следует помнить, что батарея быстро разряжается и для ее подзарядки нужно включать двигатель автомобиля минимум на 8 минут каждый час. Кроме того, простые стартерные АКБ выходят из строя примерно после десяти рабочих циклов.

АКБ глубокого разряда, рекомендуемые для использования в системах резервного энергообеспечения, переносят до нескольких сотен циклов полной зарядки/разрядки. Если вам необходим постоянный передвижной источник питания в автомобиле, есть смысл приобрести отдельную АКБ глубокого цикла и соединить ее с главным аккумулятором или генератором для зарядки. Если же вы обходитесь автомобильным АКБ, то во время работы инвертора лучше оставляйте двигатель включенным, поскольку есть риск потом не завестись.

Параллельное использование двух АКБ одного типа на 12 Вольт дает в два раза большую емкость, а значит, продолжительность автономной работы. Путем соединения двух 6-вольтовых батарей можно получить емкость 12 Вольт, но такие АКБ должны подсоединяться попарно.

Особенности работы некоторых электроприборов от инвертора

Мощность СВЧ-печи характеризуется скоростью разогрева или приготовления блюд. Что касается потребляемой мощности, то обычно в руководстве по эксплуатации производители указывают более низкий уровень в сравнении с реальным. Более точное значение можно увидеть на задней панели микроволновки. Это нужно учитывать, если вы хотите подключать ее к инверторной ДУ.

Несколько советов для улучшения качества сигнала телевизоров и радиоприемников при подключении к инвертору:

• убедитесь, что антенна исправна и не выдает помех при работе от сети;
• измените месторасположение ТВ, антенны и инвертора по отношению друг к другу;
• сверните провода инвертора, АКБ и ТВ кольцом;
• убедитесь в удаленности проводов постоянного электротока от ТВ;
• установите фильтр на телевизионный провод.

При работе с инвертором недорогие радиоприемники могут немного фонить. К сожалению, в данном случае может помочь только приобретение более качественного приемника.

Источник: https://www.GeneraTorg.ru/articles/vybor-invertornogo-generatora-po-tipu-sinusoidy-chistaya-ili-modificirovannaya/

Необходимость схем инверторов с чистой синусоидой

Разработкой схем инвертора с чистой синусоидой заняты не только многие народные умельцы, но и научно-технические центры. Инверторы, или блоки бесперебойного питания, приобрели популярность с развитием компьютерных технологий.

Сбои в программном обеспечении, потеря информации при внезапном отключении питания вынудили принять необходимые меры безопасности. Первые устройства выдавали импульсное напряжение прямоугольной формы – меандр.

Они обеспечивали небольшой промежуток времени, в течении которого можно было сохранить информацию и выполнить штатное выключение компьютера. Дальнейшие разработки позволили создать усовершенствованные модели преобразователей.

Конструкция инвертора.

Увеличение емкости аккумуляторов, номинальной мощности инверторов позволило не только увеличить время работы компьютеров, но и применить ИБП для работы других устройств и приборов при перебоях в электроснабжении.

Первый опыт эксплуатации показал, что длительная работа оборудования на импульсном напряжении приводит к ускоренному износу и отказу техники. Определенные категории оборудования оказались не способными работать на напряжении, отличающемся от синусоиды. Мощность источников питания не позволяла подключать несколько устройств одновременно.

Возникла необходимость в инверторах с синусоидальной формой напряжения, способных выдержать нагрузку в несколько киловатт. Частичное решение проблемы было найдено. Производители предложили преобразователи с квази – синусом. Такая форма представляет собой синусоиду, состоящую из множества небольших ступенек.

Естественная и искусственная синусоида

Рисунок 1. Схема питания преобразователя.

Синусоидальная форма напряжения, вырабатываемая промышленными генераторами, создается вращением полюсов магнитного поля. Работа электродвигателей основана на создании электроэнергией вращающегося магнитного поля для воздействия на ротор. При форме напряжения, отличающейся от синусоиды, вращение ротора будет происходить неравномерно, с ускорением или замедлением, что отразится на техническом состоянии двигателя и рабочей части.

Использование напряжения искаженной формы пока не прошло достаточных испытаний на практике, поэтому использовать его для питания дорогостоящего оборудования без гарантий производителя нежелательно. Большинство ИБП предназначено для поддержания основных жизненно необходимых функций.

Сетевое напряжение не всегда имеет идеальную форму. Повышающие и понижающие трансформаторные станции, различные виды потребляющего оборудования создают определенные изменения в форму сетевого напряжения. Преобладающее использование индуктивных нагрузок без компенсационных конденсаторных установок создает в сети определенный сдвиг фаз, влияющий на форму синусоиды. Массовое подключение импульсных блоков питания также вносит свою долю искажений, несмотря на наличие фильтров.

Рисунок 2. Установка на выходе фильтра.

Получить чистый синус при использовании радиоэлектронных компонентов довольно сложно. Решение вроде бы лежит на поверхности. Прямоугольный импульс в упрощенном представлении состоит из гармонического ряда синусоид, первая из которых соответствует частоте импульсов. Требуется всего лишь установить на выходе соответствующий фильтр.

Эффективность эксплуатации такого устройства довольно низкая. Значительная часть энергии задержится на элементах фильтра и преобразуется в тепло. Вес и габаритные размеры преобразователя значительно возрастут. Выделить и использовать отфильтрованную энергию для зарядки также довольно сложно. Схема значительно усложнится, возрастет ее стоимость, снизится надежность.

Большинство экспериментаторов сходится во мнении, что модифицированная синусоида вполне приемлема для большинства бытовых и промышленных устройств, приборов.

Схема инвертора с чистым синусом

Питание преобразователя (рис.1) может быть от источника со сложной формой напряжения или постоянного тока. При использовании аккумулятора фильтр Ф и диодный мост М можно не устанавливать. Для работы низковольтной части схемы используется мост М1, собранный на маломощных диодах. Изготовить такую схему своими руками довольно сложно. У исполнителя должен быть определенный опыт выполнения подобных работ.

Рисунок 3. Подгонка катушек под напряжением 220 В.

Схема работает следующим образом. Задающий генератор на микросхеме D5 создает синусоидальный сигнал с частотой 50 Гц. Его схема представляет собой модифицированный вариант генератора Вина. Изменения внесены для увеличения надежности схемы и уменьшения потребления энергии. Контроллеры D1, D2 модулируют синусоидальный сигнал. Для модуляции на микросхемах используются различные входы: прямой и инвертирующий. Поэтому одна сторона запускается при положительной волне, вторая – при отрицательной. С контроллеров выходной сигнал поступает на микросхемы D3, D4, формирующие сигнал для управления транзисторами.

Силовая часть собрана по принципу мостовой схемы. Нагрузка подключается в одну диагональ моста, питающее напряжение – в другую. При прохождении одного из полупериодов ток проходит от минусовой клеммы через VT4, обмотку L1, нагрузку, VT1, плюсовую клемму источника питания. При другом полупериоде работают транзисторы VT2, VT3.

Защита по превышению максимально допустимого тока собрана на резисторах R17-19, R22 и диодах VD11,12. При превышении падения напряжения на резисторах в силовой цепи разница поступает на соответствующие контакты D1, D2, и схема прекращает работу.

Дополнительный фильтр

Схема чистой синусоиды.

Имеющийся в наличии преобразователь с прямоугольным импульсным напряжением можно модернизировать, установив на выходе фильтр (рис.2), отсеивающий высшие гармоники. Точный расчет и тщательное изготовление деталей помогут снизить потери на фильтре до минимума.

При изготовлении следует учитывать, что устройство используется для силовых цепей. Все элементы и комплектующие должны выдерживать максимально допустимый ток.

В состав входят два LC контура с резонансной частотой 50 Гц. В одном из них емкость с индуктивностью подключены последовательно, во втором – параллельно. Дроссели для контуров рассчитываются и изготавливаются идентично, конденсаторы также должны иметь одинаковые параметры. Оптимальная емкость для конденсаторов 100 мкФ, допустимое напряжение не меньше 300 В. Электролитические полярные конденсаторы использовать нельзя.

Общую площадь намотки необходимо сравнить с размерами окна в сердечнике. После сборки необходимо выполнить подгонку катушек, подключив сетевое напряжение 220 В (рис.3). Сопротивление нагрузки представляет собой лампу накаливания, измерительный прибор можно использовать любого типа с необходимым диапазоном. Правильная настройка определяется по максимальному напряжению.

В зазор нужно уложить прокладки несколько больше расчетной величины. Затем следует убавлять толщину прокладок, контролируя напряжение по вольтметру. Значение должно увеличиваться при изменении толщины зазора, затем снижаться. Зазор при максимальном напряжении является самым оптимальным вариантом. При наладке необходимо стягивать железо сердечника до плотного контакта с прокладочным материалом.

После подгонки следует собрать и подключить фильтр.

При наличии осциллографа можно проверить форму напряжения до и после фильтра. При наличии всех необходимых деталей и определенного опыта устройство вполне доступно для изготовления своими руками.

Источник: https://expertsvarki.ru/oborudovanie/sxema-invertora-s-chistoj-sinusoidoj.html

Ибп с правильной (чистой) синусоидой (для котлов и не только)

Источники бесперебойного питания  (ИБП, UPS) — востребованная продукция, особенно этой зимой. Но больше всего заказов поступает на ИБП с правильной синусоидой — их покупают для котлов отопления, серверов, насосов. Что это, почему именно они, чем такие бесперебойники отличаются от других видов? Мы постараемся ответить в этой статье на наиболее частые вопросы наших покупателей.

В представлении многих ИБП — это устройство, которое при отключении питания некоторое время поддерживает работу подключенной к нему техники. Все верно, но не все так просто. От того, КАК ИМЕННО происходит эта поддержка и какие дополнительные «плюшки» для вашего электрооборудования может обеспечить бесперебойник, зависит:

• срок службы оборудования;
• вероятность его (оборудования) скорого выхода из строя;
• цена ИБП и другое.

К примеру, обычный UPS, к которому подключают домашние/офисные компьютеры не подойдет в качестве источника бесперебойного питания для газового котла отопления, или чувствительного серверного или телекоммуникационного оборудования. А все потому, что есть такой значимый параметр, как форма выходного сигнала.

Выходной сигнал

Одной из важных характеристик источников бесперебойного питания является тип сигнала, который выдается при работе от батарей. Грубо говоря, он может иметь прямоугольную форму (меандр) и форму синусоиды (ее также называют чистой или правильной синусоидой).

На практике форма выходного сигнала в виде «чистого» меандра не встречается из-за очень негативного влияния на работу электрооборудования. Чаще всего вместо него — меандр с паузой (небольшие «ступеньки» при смене полярности сигнала):

Или вот еще более приближенный к синусоиде вариант:

Важен этот параметр потому, что для многих видов электрооборудования, в частности: с трансформаторными блоками питания или объемными индукционными катушками, с электродвигателями, с дросселями, с блоками питания APFC — любая форма выходного напряжения/ сигнала КРОМЕ ПРАВИЛЬНОЙ (ЧИСТОЙ) СИНУСОИДЫ — может оказаться губительной. Какая-то техника сгорит через несколько часов работы на таком электропитании, какая-то — вообще не будет работать, у другой срок службы существенно сократится.

Именно в этом причина сегодняшней популярности ИБП с правильной синусоидой. В основном они приобретаются для котлов отопления, но не стоит также забывать, что для работы дорогого серверного и телекоммуникационного оборудования также требуется синусоидальная форма сигнала.

Для электрооборудования с импульсными блоками питания (как в большинстве компьютеров) форма сигнала не имеет большого значения, поэтому для них подойдут и бесперебойники со ступенчатым сигналом.

Как определить — правильная синусоида в ИБП или нет?

Вот здесь начинается интересное. Если правильная синусоида может еще называться чистой, в крайнем случае — немоделированной, или «синусоидальная форма», то в обозначении формы сигнала, не соответствующей синусоиде, фантазия производителей не знает границ. Вместо того, чтобы увидеть единое простое и понятное обозначение, мы читаем в характеристиках:

• модифицированная синусоида,
• модифицированный синус,
• моделированная синусоида (синус),
• квази-синусоида,
• аппроксимированная синусоида,
• ступенчатая синусоида,
• или ничего не читаем — производитель не считает нужным упоминать об этом вообще.

Как тут не запутаться?

Строго говоря, все, что не обозначено в паспорте источника бесперебойного питания как правильная синусоида (чистый, гладкий синус или синусоидальная форма) — ею не является. Возьмем, к примеру, часто встречающийся тип сигнала — аппроксимированную или ступенчатую синусоиду. На картинке ниже наглядно видно ее отличие от чистого синуса.

Поверьте, если ИБП выдает на выходе правильную синусоиду, производитель обязательно постарается указатьтакое важное преимущество модели.

Точный способ определения, насколько форма выходного напряжения/ сигнала соответствует синусоидальной — это значение параметра «коэффициент нелинейных искажений» (или гармоник, от английского обозначения параметра Total Harmonic Distortion). Правила говорят о том, что:

• значение коэффициента — 0 % — идеальная синусоида;
• значение коэффициента около 3 % — форма сигнала очень близка к синусоиде;
• значение коэффициента около 5 % — форма сигнала приближена к синусоиде;
• значение коэффициента

Источник: https://lantorg.com/article/ibp-s-pravilnoj-chistoj-sinusoidoj-dlya-kotlov-i-ne-tolko

Модифицированная синусоида инвертора что это

Подбирая инвертор для солнечной электростанции или для системы резервного питания возникает вопрос: что выбрать — дешевую модель с псевдосинусоидой (трапецией, прямоугольником) или дорогую с чистым синусом на выходе?

Попробуем рассмотреть, в чем состоит отличие синусоидальных инверторов от прочих с точки зрения пользователя:

Основное отличие этих инверторов заключается в форме выходного напряжения (чистый синус, квазисинусоида или прямоугольная форма). Однако, что это значит для конечного пользователя, мало разбирающегося в физике и электронике?

Вероятно, ни для кого не секрет, что форма напряжения в электрической сети (в домашней розетке) — чистый синус. Соответственно, все электроприборы десятилетиями разрабатывались с учетом этого.

И если Вы уверены, что совместно с инвертором будут работать только электроприборы с импульсными блоками питания (например, энергосберегающие лампы, большинство телевизоров, магнитофонов, зарядных устройств для телефонов и т.п.), то Вы можете купить любую модель.

Однако и по сей день остается большая группа электроприборов, которая либо совсем не будет работать при форме напряжения инвертора, отличной от чистого синуса, либо будет работать, но при этом характеристики этих приборов ухудшатся и сократится их срок службы. К этой группе приборов относятся так называемые индуктивные нагрузки (холодильники, насосы, кондиционеры, синхронные электродвигатели, приборы с трансформаторными блоками питания, некоторые модели LCD-телевизоров и т.п.).

Таким образом, если Вы планируете подключать к инвертору холодильник или насос, а эти приборы вероятно есть в каждом доме или на даче, то Вам необходим инвертор с чистым синусом. Если же у Вас не будет индуктивных нагрузок, то Вам вполне подойдет недорогая модель с прямоугольником, трапецией или псевдосинусоидой на выходе.

Стоит отметить, что среди несинусоидальных инверторов самыми близкими по характеристикам являются модели с квазисинусоидой (псевдосинусоидой или модифицированной синусоидой) и в некоторых случаях работа таких инверторов будет аналогична работе более дорогих моделей с чистой синусоидой . Квазисинусоида — это своего рода компромиссное решение — почти чистый синус. Поэтому, если Вашей целью является экономия средств, то Вы вполне можете выбрать и это решение. Хотя, экономия получится незначительной.

Надеемся, описание синусоидального инвертора поможет Вам сделать выбор!

Инверторы

Отличие ИБП от Инвертора

Основные ошибки при выборе инвертора

В чем отличие инверторов с чистой и модифицированной синусоидой ?

Отличие ИБП от Инвертора

Многие клиенты Центра Альтернативной Энергетики «АльтЦентр» зачастую путают понятия «инвертор» и «ИБП” (Источник Бесперебойного Питания). Вследствие чего, у них возникают вопросы к работе данных устройств. Это приводит к тому, что автономные энергосистемы, с подобранным неправильно оборудованием, в ответственный момент просто отключаются. Разберем по порядку, что представляют собой эти два, на первый взгляд, аналогичных устройства.Инвертор предназначен для преобразования тока постоянного напряжения в ток переменного напряжения (DC-AC). Обычно инвертор изготавливают для преобразования тока по стандартам 12В, 24В, 48В и 96В в общепринятый ток с переменным напряжением 220В с частотой 50Гц. Более сложные и дорогие, чаще промышленные, инверторы с тремя каналами преобразования способны преобразовывать в трехфазное напряжение 380В, которое необходимо для работы асинхронных двигателей.Простой инвертор состоит из трансформатора и коммутатора. В коммутаторе задается частота переключения постоянного тока, к примеру, +12В, 0В, -12В с частотой 50Гц, а в трансформаторе происходит повышение величины напряжения до 220В. На выходе получается переменное напряжение 220В с частотой 50Гц.По форме выходного напряжения инверторы подразделяются на:– инверторы с модифицированной синусоидой. Такое напряжение подходит для простых электропотребителей, использующих импульсный блок питания.– инверторы с чистой синусоидой. Такое напряжение необходимо для требовательных к качеству сигнала электроприборов (холодильники, котлы отопления, асинхронные двигатели, дроссели и т.д).При правильном подборе мощности инвертора, и его условий эксплуатации, инвертор можно использовать непрерывно.ИБП – более сложное устройство. ИБП, в первую очередь, предназначен для бесперебойного питания электропотребителей переменным напряжением. Он не допускает кратковременную потерю питающего сигнала, а также скачки и изменение других параметров сигнала. ИБП используется только при наличии электросетевого напряжения, которое сначала проходит через блок ИБП, и с него поступает к электропотребителям.– Блока мощных быстродействующих реле для мгновенного переключения нагрузки с внешней электросети на внутренний источник, порядка нескольких миллисекунд (2-6) для исключения разрыва в электропитании потребителей.– Инвертора, который служит для преобразования постоянного тока с аккумуляторов в переменное напряжение 220В.– Встроенного зарядного устройства, для заряда аккумуляторных батарей от внешней электросети.– Блока управления и отображения информации, для управления и регулировки работы ИБП.Также, как и инверторы, ИБП подразделяются по форме выходного напряжения на:– ИБП с модифицированной синусоидой. Такое напряжение подходит для простых электропотребителей, использующих импульсный блок питания.– ИБП с чистой синусоидой. Такое напряжение необходимо для требовательных к качеству сигнала электроприборов (холодильники, котлы отопления, асинхронные двигатели, дроссели и т.д).Как мы видим, инвертор и ИБП – совершенно разные устройства, однако, почему же их путают?Во-первых, ИБП известные широкому кругу потребителей, так как они часто используются для безопасной работы компьютеров. Поэтому у всех потребителей возникает ошибочное мнение, что ИБП – это «что-то для компьютера»Во-вторых, есть доля «лукавства» самих производителей. Большинство производителей инверторов пытаются сделать их более универсальными, особенно это касается инверторов с их узкой направленностью. В инвертор добавляют возможность работать от электросети переменного напряжения, внедряют блок реле переключения с аккумуляторных батарей на внешнюю электросеть. Соответственно, в них появляется зарядное устройство и блок управления, что увеличивает номинальную стоимость устройства, но не всегда удовлетворяет требованиям клиента

Основные ошибки при выборе инвертора

При выборе инвертора для автономной электростанции на солнечных батареях или ветрогенераторе на своем объекте у клиентов Центра Альтернативной Энергетики «АльтЦентр» часто возникает вопрос, как правильно выбрать инвертор и не совершить ошибок при выборе.Основные ошибки выбора инвертора:Выбор инвертора с мощностью впритык.Подключение и длительная работа нагрузки с мощностью обозначенной на корпусе инвертора. Часто производители инверторов пишут на корпусе инвертора максимальную или пиковую мощность инвертора, на которой инвертор может работать не более 10-30 минут на максимальной мощности и не более 5-15 секунд на пиковой. При этом номинальная мощность инвертора составляет на 30-50% меньше максимальной мощности, и на 50-100 % меньше пиковой мощности. Использование нагрузки с постоянной номинальной мощностью равной максимальной или пиковой мощности инвертора приведет либо к отключению инвертора по защите, если такая имеется, либо к перегреву и выходу из строя инвертора, проще говоря перегоранию. Также большинство подключаемых нагрузок имеют пусковую мощность от 1,5 до 10 раз превышающей номинальную мощность, соответственно для такого оборудования необходимо выбирать инвертор с максимальной мощностью равной пусковой мощности нагрузки, либо ее превышающей. К примеру, номинальная мощность двигателя компрессора холодильника 150-300 Вт, а пусковая мощность двигателя компрессора достигает 2000 Вт. Соответственно для работы холодильника от инвертора, максимальная мощность инвертора должна быть не менее 2000 Вт.Использование инвертора с неидеальной синусоидой.Инверторы подразделяются на два типа с идеальной синусоидой и с модифицированной синусоидой. Инверторы с модифицированной или аппроксимированной синусоидой можно применять для питания простых устройств типа лампочек, нагревателей или для устройств имеющих импульсный блок питания, компьютеры, цифровая техника, и другие устройства нетребовательные к качеству питающего тока. Инверторы же с идеальной синусоидой формы выходного сигнала необходимы для питания устройств, требовательных к питающему напряжению. К ним относятся, насосы отопительного оборудования, холодильники, асинхронные двигатели, дроссели и т.д). Для данных электроприборов ступенчатая форма питающего сигнала наводит помехи в работе, приводит к перегреву и выходу из строя. Лучше всего использовать инверторы с идеальной синусоидой, они подходят ко всему оборудованию, вследствие чего не возникает проблем.Использование источника бесперебойного питания компьютера (UPS) вместо инвертора.Часто многие пользователи пытаются из источников бесперебойного питания для компьютеров, которые значительно дешевле автономных инверторов, сделать инвертор для питания электрооборудования в автономной электростанции, путем увеличения количества аккумуляторных батарей. Источники бесперебойного питания для компьютерной техники не подходят (. ) для этого по следующим причинам:а) ИБП для компьютера не рассчитан на длительное время работы. Его рабочее время не более 15-30 минут, для сохранения данных на компьютере и безопасного завершения работы. Потом он автоматически выключится по перегреву, так как его номинальная мощность, указанная производителем, фактически равна максимальной. Соответственно и аккумуляторы у него используются встроенные небольшой емкости, рассчитанные на его рабочее время при номинальной мощности. Если убрать защиту то он просто сгорит, что может привести к пожару.б) Увеличение емкости аккумуляторных батарей приведет к большему времени работы, если нет защиты, то инвертор может перегреться и сгореть что может привести к пожару.в) Увеличение емкости аккумуляторных батарей приведет к повышенной нагрузке на встроенное зарядное устройство ИБП, вследствие чего оно перегреется и сгорит, что может привести к пожару.Так как мощность компьютерного ИБП фактически указана максимальная и составляет менее 1500 Вт, а суммарная мощность стационарного компьютера не более 1000 Вт, и практически нет пусковых токов, то при подключении холодильника, ИБП не выдержит пусковой мощности двигателя компрессора холодильника и сгорит, что может привести к пожару, в чем, к сожалению, убедились многие «умельцы».ИБП для компьютера почти все имеют модифицированную синусоиду. Так как компьютер и его устройства имеют импульсные блоки питания, которым не важна форма синусоиды питающего напряжения. Соответственно подключение к таким ИБП холодильника, газового котла, и другого оборудования, чувствительного к форме сигнала питающего напряжения, приведет к их поломке, или от неправильной работы и помех они перегреются и сгорят, что может привести к пожаруОсновная функция источника бесперебойного питания для компьютера – поддержание работы компьютера при колебаниях электрического сигнала в электросети и безопасное завершение работы компьютера с сохранением информационных данных при отключении электроэнергии.Использование простого автомобильного инвертора, вместо автономного инвертора.Большинство автомобильных инверторов не имеют ограничения по разряду подключенных аккумуляторов, соответственно при отсутствии контроля, аккумуляторные батареи будут полностью разряжены, что значительно сократит их последующий срок службы. В автономных инверторах есть контроль заряда аккумуляторных батарей, и программное обеспечение, следящее за уровнем их заряда, величиной нагрузки. Автономный инвертор автоматически отключит питание от акб либо отключит питание части неосновной нагрузки в случае падения уровня заряда до установленного. Также в таких инверторах возможна ручная настройка уровня остаточного заряда АКБ. Данная функция позволят сохранять остаточный заряд АКБ, продляя срок службы аккумуляторных батарей.

Источник: https://fishing-mityaevo.ru/info/modificirovannaja-sinusoida-invertora-chto-jeto/

Применение электрических инверторов 12-220: обзор популярных моделей

Для выполнения каждой из этих задач выбирают соответствующие модели преобразователей. Чаще всего инверторы 12/220 используются автомобилистами.

Устройства с входным напряжением 12 В и 24 В не являются взаимозаменяемыми!

Классификация

Основными критериями классификации этих приборов являются мощность, форма тока и входное напряжение. Выбор конкретной модели зависит от целей, с которыми приобретается устройство.

Для подключения к автомобильному прикуривателю используются простейшие компактные преобразователи небольшой мощности. От них могут получать питание гаджеты с низким потреблением электроэнергии (телефоны, ноутбуки, вентиляторы, фонарики).

Мощность инвертора, включаемого в прикуриватель, не должна превышать 150 Вт. В противном случае можно вывести из строя всю электропроводку автомобиля.

Преобразователи для питания приборов мощностью от 150 Вт присоединяют напрямую к клеммам аккумулятора. Чтобы снизить потери КПД, не рекомендуется использовать «крокодильчики», которые входят в комплектацию некоторых моделей. Для стабильного и надёжного подключения больше подойдут медные клеммы с винтовым соединением.

Номинальная и пиковая мощность

При выборе преобразователя следует суммировать мощность всех потребителей, которые будут к нему подключены. К полученному результату прибавляют ещё 20%, так как прибор не сможет долго работать на пределе возможностей. Кроме того, возможны потери вследствие плохого контакта в соединениях или низкого качества кабеля. Также нужно учитывать ёмкость аккумулятора.

Рассчитывать мощность инвертора необходимо по двум характеристикам: номинальной и пиковой. Первая из них определяет нагрузку, под которой прибор может работать длительное время. У бытовых моделей она обычно составляет от 60 до 1000 Вт. Однако существуют модификации, у которых этот показатель превышает 1 кВт. С их помощью можно обустроить мобильную мини-электростанцию. Их целесообразно покупать, например, для подключения электроинструментов.

Пиковая мощность характеризует максимальную нагрузку, которую инвертор может выдержать в течение короткого промежутка времени. Она варьируется в пределах 150 – 10000 Вт. Ток, потребляемый некоторыми электроприборами при начале работы, в несколько раз превышает номинальное значение. Выбирая преобразователь, нужно обязательно обратить внимание на этот момент, иначе подключенное к нему оборудование может не запуститься.

Для бытовых нужд (например, путешествий на автомобиле) обычно бывает достаточно инвертора мощностью до 600 Вт. Этого хватит, чтобы включить холодильник, зарядить телефон, ноутбук или фонарик. Ток нагрузки такого прибора составляет примерно 50 А, что значительно меньше показателей современных автомобильных генераторов.

Форма тока

Важным критерием выбора преобразователя является форма тока, получаемая на выходе. От этого параметра зависит, какие приборы к нему можно подключить.

Существует два вида формы:

1. Чистая (непрерывная) синусоида. Диаграмма тока представляет собой ровную синусоиду. Такие приборы обеспечивают безопасное подключение любого оборудования. В схему этих устройств входят дорогостоящие комплектующие, поэтому цена на них достаточно высока.
2. Модифицированная (изменённая) синусоида. Диаграмма тока – ступенчатая. Такие инверторы нельзя использовать для подключения электроинструмента с асинхронными двигателями, компрессоров и приборов, восприимчивых к помехам. Оборудование либо вообще не запустится, либо будет работать в экстремальном режиме, что приводит к снижению КПД и сокращению срока службы. Преобразователи с модифицированной синусоидой подходят для питания ламп, обогревателей, коллекторных двигателей, телефонов, ноутбуков, телевизоров. Повысить качество работы можно за счёт дополнительной установки устройства плавного пуска.

Стоимость инверторов с чистым синусом достаточно высока. Приобретать их целесообразно только при необходимости подключить оборудование, несовместимое с модифицированной синусоидой.

Защита

Инверторы оснащаются различными видами защиты, которые при достижении критических значений отключают прибор или подают звуковой сигнал, при следующих ситуациях:

• Слишком высокое или слишком низкое напряжение на входе.
• Короткое замыкание.

Чем выше стоимость устройства, тем больше внимания уделяется защитным мерам.

Какая форма тока у Вашего электрического инвертора?

ЧистаяМодифицированная

Количество выходов каждого типа зависит от конкретной модели.

В комплектацию инвертора входит кабель для подключения. Его длина может достигать 100 м. Это обеспечивает мобильность устройства, однако приводит к дополнительным потерям мощности. Рекомендуется обращать внимание не на длину, а на качество кабеля: он должен иметь достаточно большое сечение и быть гибким.

Также существуют комбинированные варианты (алюминий с пластиком и сталь с пластиком).

Алюминиевый корпус лучше других обеспечивает пассивное охлаждение. Изделия из стали обладают повышенной прочностью. Вариант из пластика подходит только для маломощных инверторов.

Вне зависимости от материала корпуса и типа охлаждения, устанавливать инвертор необходимо только на открытом пространстве, чтобы обеспечить беспрепятственное отведение тепла.

Наиболее значимое влияние на стоимость преобразователя оказывает его мощность.

Мощность – 900 Вт (отключение происходит при достижении 1300 Вт). Оснащается цифровым дисплеем и большим набором разнообразных настроек и функций. Может использоваться в качестве ЗУ для автомобильного АКБ. Средняя стоимость – 28000 руб.

Прибор с пультом ДУ, активным охлаждением и высоким КПД (92%). Корпус выполнен из стали. Нагрузка – до 500 Вт. Чистая синусоида. Защита от слишком высокого и слишком низкого входного напряжения. Стоимость – около 26000 руб.

Может работать от прикуривателя, аккумулятора или солнечных батарей. Отличается высокой мощностью и небольшими габаритами. Стоит порядка 7000 руб. Выдаёт чистую синусоиду.

Сочетает в себе функции выпрямителя, зарядного устройства для автомобильной АКБ и автономного источника питания. Стоит порядка 5000 руб.

Мощность – 150 Вт. На выходе оснащается разъёмом USB и обычной розеткой. Имеется защита от перегрузки. Включается в прикуриватель. Стоимость – около 1000 руб.

Мощность – до 1 кВт. Чистая синусоида. Высокий уровень защиты. КПД – 90%. Ремонтопригодность. Стоимость – от 8000 руб.

Мощность – 300 Вт. Истая синусоида. Подключается к аккумулятору или прикуривателю. Средняя стоимость – 7500 руб.

Чтобы продлить срок службы преобразователя, следует тщательно выбрать место для его установки.

Источник: https://tehno-gid.net/power/primenenie-elektricheskih-invertorov-12-220-obzor-populyarnyh-modelej.html

Чистый синус или модифицированный меандр | Полезные статьи TEPLOCOM

Что такое «чистый синус» электропитания, и зачем он нужен? Давайте разбираться.

Качество электроэнергии, поставляемой в наши дома, отвечает определенным требованиям. Один из важных показателей качества — вид графика напряжения. График напряжения электрического сигнала в сети должен иметь правильную синусоидальную форму. Для такого графика часто используют определение «чистый синус».

В случае отключения сетевого электропитания используются источники бесперебойного питания. Однако далеко не все ИБП обеспечивают электропитание правильной синусоидальной формы.

Вид графика напряжения выходного сигнала источника бесперебойного питания зависит от типа и конструкции данного устройства.

Большинство обычных компьютерных ИБП генерируют на выход сигнал, называемый «модифицированный синус» или «меандр».

Различные типы графиков выходного сигнала, полученные с помощью осциллографа, представлены на следующем рисунке.

Методы аппроксимации графика чистого синуса

В этом разделе мы ознакомимся с различными методами аппроксимации графика чистого синуса, применяемыми на практике.

График напряжения в форме правильной синусоиды на следующих рисунках представлен красным цветом. Графики напряжения, имеющие приближенную к синусоиде форму, представлены другим цветом.

Самым простым приближением является график меандра. Меандр — простая ломаная линия, в данном случае имеющая форму прямоугольника в каждом полупериоде графика синуса. График простого меандра представлен на рисунке 1. На практике преобразователи такого типа не используются по причине резкого изменения значения напряжения в точках пересечения нулевого значения напряжения. Электрический сигнал такой формы создает большие электрические помехи  и может вывести из строя подключенное оборудование.

Для снижения негативных эффектов применяется преобразование типа «меандр» с дополнительными «паузами» в точках смены полярности сигнала. График такого модифицированного меандра представлен на рисунке 2.

Более совершенные методы аппроксимации графика синусоиды напряжения позволяют получать график с большим количеством «ступенек». Такой подход позволяет снизить амплитуду перехода на следующую ступень и ближе подойти к графику «чистого синуса». Такой график носит название «модифицированный синус» и представлен на рисунке 3.

Когда нужен «чистый синус», а когда достаточно и «модифицированного»

Различные электроприборы и электрооборудование имеют разные требования к качеству электропитания. Ряд устройств корректно работает только с сигналом «чистый синус», другие приборы могут без проблем использовать электропитание в форме «модифицированного синуса». С другой стороны, источники бесперебойного питания с выходным сигналом в форме чистого синуса существенно дороже, чем ИБП с модифицированным синусом.

Не критичны к форме графика напряжения и могут использовать «модифицированный синус» следующие приборы:

• нагревательные приборы;
• компьютеры;
• бытовые приборы, имеющие импульсные источники питания.

Требуют использования питания форме чистого синуса следующие приборы:

• электродвигатели;
• котлы отопления;
• циркуляционные и погружные насосы;
• компрессоры;
• приборы и оборудование, имеющие трансформаторные источники питания;
• приборы и оборудование, чувствительные к электрическим помехам в сети.

Отклонения от правильной синусоидальной формы напряжения приводят к перегреву такого оборудования, повышенному трению и биению подвижных частей конструкции, к возможным авариям и поломкам. Использование источников питания с модифицированным синусом выходного сигнала приводит к существенному сокращению срока эксплуатации приборов, имеющих трансформаторные источники питания или электродвигатели.

Ибп с чистым синусом для питания котлов отопления

Для правильного и безопасного электропитания газовых котлов отопления необходимо использовать только ИБП с синусоидальной формой сигнала. 

В конструкцию современного котла отопления входят: электронный блок управления, циркуляционные насосы, насосы или компрессоры для обогащения воздухом горючей смеси. Все эти устройства требуют правильного синусоидального электропитания.

Использование источников бесперебойного питания с формой сигнала в виде модифицированного синуса приведет к сбоям в работе электронного блока и повышенному износу и перегреву насосов котла отопления.

Надёжные российские источники бесперебойного питания компании БАСТИОН представлены в разделе Бесперебойное питание.

Источник: https://teplo.bast.ru/articles/chistyj-sinus-modificirovannyj-meandr

Инвертор чистый синус

Инвертор – это техническое устройство, служащее для преобразования напряжения одного типа в другое.

В системах преобразования альтернативной энергии в электрическую (солнечные электростанции, ветровые установки), инвертор преобразует напряжение 12 Вольт постоянного тока в напряжение питания бытовых приборов 220 Вольт частотой 50 Гц.

Форма получаемого напряжения на выходе может быть различной конфигурации: синусоидальное, приближенное к синусоидальной (квазисинусоида) и прямоугольное (импульсное). Вид синусоиды определяет конструкция прибора и его предназначение (возможность использования).

Инвертор чистый синус – это более сложный прибор, чем его аналоги, обеспечивающий параметры напряжения, необходимые для нормальной работы сложных технических устройств, чувствительных к качеству напряжения питающей сети (медицинская и прочая сложная техника, автоматика газового и иного оборудования, сложные бытовые приборы).

Принцип работы

Работа аппаратов типа «чистый синус», обеспечивающих параметры напряжения на выходе, соответствующие параметрам внешних электрических сетей, осуществляется следующим образом:

• Постоянное напряжение, подается на прибор с аккумуляторных батарей (12,0 В) и проходит предварительную обработку, в процессе которое его значение достигает значения цепи питания нагрузки (220,0 В);
• Электрическая энергия, преобразованная в требуемые значения напряжения, поступает на мостовой инвертор, где напряжение постоянного тока преобразуется в переменное.

Форма выходного сигнала близка к чистой синусоиде, что достигается путем использования транзисторов, управляемых по методу многократной широтно-импульсной модуляции;

• Установленный в приборе высокочастотный фильтр низких частот придает выходному сигналу вид чистой синусоиды.

Плюсы и минусы

К достоинствам инверторов типа «чистый синус» можно отнести их следующие свойства:

1. Синусоида на выходе близка к форме кривой напряжения бытовой сети 220 Вольт промышленного способа производства электрической энергии.
2. Форма выходного сигнала позволяет подключать к приборам данного типа различные технические устройства, работа которых зависит от качества напряжения питающей сети.
3. Использование инверторов типа «чистый синус» увеличивает сроки эксплуатации бытовых приборов и технических устройств, чувствительных к качеству напряжения.
4. Улучшаются условия эксплуатации подключенной нагрузки: снижается шум при работе циркуляционных насосов и их нагрев, работа различных источников света и электронных устройств, не происходит «зависание» компьютера и электронных гаджетов.

Основным недостатком инверторов «чистый синус» является их высокая стоимость, в сравнении с приборами, выдающими выходной сигнал иной формы.

Схема

Инверторы данного типа могут устанавливаться для преобразования напряжения в сетях, в которых имеются аккумуляторные батареи служащие накопителями электрической энергии, а также в прочих электрических сетях, когда форма напряжения (выходного сигнала) не соответствует требуемой конфигурации.

Ниже приведена принципиальная схема инвертора типа «чистый синус» в которой учтены разные варианты использования.

Фильтр «Ф» и диодный мост «М» работают, когда инвертор улучшает качество напряжения и не требуются — при подключении прибора к аккумуляторам.

При работе с накопителями энергии (аккумуляторными батареями), выпрямление напряжения осуществляет диодный мост М1.

Генератор, задающий сигнал напряжением 220 В частотой 50 Гц, построен на основе микросхемы D5, а контроллеры D1, D2 формируют сигнал синусоидальной формы.

С контроллеров, выходной сигнал поступает на микросхемы D3, D4, где формируется сигнал управления транзисторами.

Силовая схема построена по мостовому принципу. Нагрузка подключается в одно плечо диодного моста, питающее напряжение – в другое.

Защита по тока собрана на резисторах R17-19, R22 и диодах VD11,12.

Где купить

Инвертор — это прибор, который не относится к товарам повседневного спроса, поэтому его нельзя приобрести в простом магазине или супермаркете. Реализацией подобных изделий занимаются специализированные организации и торговые сети, ориентированные на альтернативные виды энергии, используемые для автономного электроснабжения объектов различных типов.

Если у потребителя уже установлена солнечная электростанция или ветровой генератор, то лучше всего приобрести модель того производителя, оборудование которого уже используется. Для этого необходимо найти дилера этой компании и заключить с ним договор поставки.

Если создается новая система автономного электроснабжения и пользователь самостоятельно выполняет ее комплектацию, то можно пойти несколькими путями, это:

1. Опять же найти дилера компании, производящей подобные устройства и приобрести товар у него.
2. Обратиться в торговую компанию, реализующую приборы из этой группы товаров.
3. Поискать необходимое устройство в сети интернет, где представлен достаточно широкий ассортимент подобных устройств.

Как сделать своими руками

При желании изготовить инвертор типа «чистый синус» своими руками, необходимо помнить, что это достаточно сложное электронное устройство. При самостоятельном изготовлении необходимо не только уметь работать с паяльником, а также нужно знать, как правильно монтировать микросхемы и прочие электронные комплектующие. Уметь работать с электронными приборами, с помощью которых можно отслеживать форму выходного сигнала, а также подстраивать элементы схемы, обеспечивающие соответствие формы и силы выходного сигнала, предъявляемым требованиям.

Ниже, приведена одна из схем, используя которую, можно самостоятельно собрать подобный прибор. Это достаточно простая схема, но тем не менее, она широко используется и промышленными производителями таких устройств.

В качестве генератора сигналов используется микросхема КР1211ЕУ1, а в качестве ключей — транзисторы IRL2505. Повышающий трансформатор повышает напряжение на выходе до 220 вольт, а снижение высокочастотных помех осуществляет конденсатор.

Источник: https://alter220.ru/elektro/invertor-chistyj-sinus.html

Это конечно отдалённо относится к теме светодиодных прожекторов и ламп, но такой мобильный источник питания широко применяется дома и в автомобиле. Бюджетные модели автомобильных инверторов 12 в Вольт имеют не особо качественную синусоиду на выходе. Модели помощней на вт, вт, вт с чистой синусоидой стоят уже слишком дорого, хотя отличаются только на 6 транзисторами на выходе. Делать преобразователь с 12 на своими руками на вт не особо рационально, а делать мощный выгодно, стоимость в магазине будет от руб.

Поиск данных по Вашему запросу:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Модернизация инвертора с модифицированной синусоидой на чистую.

Резонансный фильтр, преобразователь меандр — синус, синусоида. Отзыв, опыт изготовления

Разработкой схем инвертора с чистой синусоидой заняты не только многие народные умельцы, но и научно-технические центры. Инверторы, или блоки бесперебойного питания, приобрели популярность с развитием компьютерных технологий.

Сбои в программном обеспечении, потеря информации при внезапном отключении питания вынудили принять необходимые меры безопасности. Первые устройства выдавали импульсное напряжение прямоугольной формы — меандр. Они обеспечивали небольшой промежуток времени, в течении которого можно было сохранить информацию и выполнить штатное выключение компьютера.

Дальнейшие разработки позволили создать усовершенствованные модели преобразователей. Увеличение емкости аккумуляторов, номинальной мощности инверторов позволило не только увеличить время работы компьютеров, но и применить ИБП для работы других устройств и приборов при перебоях в электроснабжении.

Первый опыт эксплуатации показал, что длительная работа оборудования на импульсном напряжении приводит к ускоренному износу и отказу техники. Определенные категории оборудования оказались не способными работать на напряжении, отличающемся от синусоиды.

Мощность источников питания не позволяла подключать несколько устройств одновременно. Возникла необходимость в инверторах с синусоидальной формой напряжения, способных выдержать нагрузку в несколько киловатт. Частичное решение проблемы было найдено. Производители предложили преобразователи с квази — синусом. Такая форма представляет собой синусоиду, состоящую из множества небольших ступенек.

Синусоидальная форма напряжения, вырабатываемая промышленными генераторами, создается вращением полюсов магнитного поля. Работа электродвигателей основана на создании электроэнергией вращающегося магнитного поля для воздействия на ротор. При форме напряжения, отличающейся от синусоиды, вращение ротора будет происходить неравномерно, с ускорением или замедлением, что отразится на техническом состоянии двигателя и рабочей части.

Использование напряжения искаженной формы пока не прошло достаточных испытаний на практике, поэтому использовать его для питания дорогостоящего оборудования без гарантий производителя нежелательно.

Большинство ИБП предназначено для поддержания основных жизненно необходимых функций. Сетевое напряжение не всегда имеет идеальную форму. Повышающие и понижающие трансформаторные станции, различные виды потребляющего оборудования создают определенные изменения в форму сетевого напряжения. Преобладающее использование индуктивных нагрузок без компенсационных конденсаторных установок создает в сети определенный сдвиг фаз, влияющий на форму синусоиды. Массовое подключение импульсных блоков питания также вносит свою долю искажений, несмотря на наличие фильтров.

Получить чистый синус при использовании радиоэлектронных компонентов довольно сложно. Решение вроде бы лежит на поверхности. Прямоугольный импульс в упрощенном представлении состоит из гармонического ряда синусоид, первая из которых соответствует частоте импульсов. Требуется всего лишь установить на выходе соответствующий фильтр. Эффективность эксплуатации такого устройства довольно низкая. Значительная часть энергии задержится на элементах фильтра и преобразуется в тепло.

Вес и габаритные размеры преобразователя значительно возрастут. Выделить и использовать отфильтрованную энергию для зарядки также довольно сложно. Схема значительно усложнится, возрастет ее стоимость, снизится надежность. Большинство экспериментаторов сходится во мнении, что модифицированная синусоида вполне приемлема для большинства бытовых и промышленных устройств, приборов.

Питание преобразователя рис. При использовании аккумулятора фильтр Ф и диодный мост М можно не устанавливать. Для работы низковольтной части схемы используется мост М1, собранный на маломощных диодах.

Изготовить такую схему своими руками довольно сложно. У исполнителя должен быть определенный опыт выполнения подобных работ. Схема работает следующим образом. Задающий генератор на микросхеме D5 создает синусоидальный сигнал с частотой 50 Гц.

Его схема представляет собой модифицированный вариант генератора Вина. Изменения внесены для увеличения надежности схемы и уменьшения потребления энергии. Контроллеры D1, D2 модулируют синусоидальный сигнал. Для модуляции на микросхемах используются различные входы: прямой и инвертирующий. Поэтому одна сторона запускается при положительной волне, вторая — при отрицательной. С контроллеров выходной сигнал поступает на микросхемы D3, D4, формирующие сигнал для управления транзисторами.

Силовая часть собрана по принципу мостовой схемы. Нагрузка подключается в одну диагональ моста, питающее напряжение — в другую. При прохождении одного из полупериодов ток проходит от минусовой клеммы через VT4, обмотку L1, нагрузку, VT1, плюсовую клемму источника питания. При другом полупериоде работают транзисторы VT2, VT3. Защита по превышению максимально допустимого тока собрана на резисторах R, R22 и диодах VD11, При превышении падения напряжения на резисторах в силовой цепи разница поступает на соответствующие контакты D1, D2, и схема прекращает работу.

Имеющийся в наличии преобразователь с прямоугольным импульсным напряжением можно модернизировать, установив на выходе фильтр рис. Точный расчет и тщательное изготовление деталей помогут снизить потери на фильтре до минимума. При изготовлении следует учитывать, что устройство используется для силовых цепей. Все элементы и комплектующие должны выдерживать максимально допустимый ток. В состав входят два LC контура с резонансной частотой 50 Гц.

В одном из них емкость с индуктивностью подключены последовательно, во втором — параллельно. Дроссели для контуров рассчитываются и изготавливаются идентично, конденсаторы также должны иметь одинаковые параметры. Оптимальная емкость для конденсаторов мкФ, допустимое напряжение не меньше В. Электролитические полярные конденсаторы использовать нельзя. Сердечники для катушек индуктивности должны быть из трансформаторного железа. Для точной подгонки дросселя в железе нужно вырезать зазор.

Необходимое количество витков можно рассчитать, используя соотношения для расчета резонансной частоты контура. Для намотки желательно использовать гибкий медный провод. Минимальное сечение должно быть не менее 2,5 мм 2. Общую площадь намотки необходимо сравнить с размерами окна в сердечнике. После сборки необходимо выполнить подгонку катушек, подключив сетевое напряжение В рис.

Сопротивление нагрузки представляет собой лампу накаливания, измерительный прибор можно использовать любого типа с необходимым диапазоном. Правильная настройка определяется по максимальному напряжению. В зазор нужно уложить прокладки несколько больше расчетной величины.

Затем следует убавлять толщину прокладок, контролируя напряжение по вольтметру. Значение должно увеличиваться при изменении толщины зазора, затем снижаться. Зазор при максимальном напряжении является самым оптимальным вариантом.

При наладке необходимо стягивать железо сердечника до плотного контакта с прокладочным материалом. После подгонки следует собрать и подключить фильтр. При наличии осциллографа можно проверить форму напряжения до и после фильтра. При наличии всех необходимых деталей и определенного опыта устройство вполне доступно для изготовления своими руками. Главная Оборудование. Конструкция инвертора. Рисунок 1. Схема питания преобразователя.

Рисунок 2. Установка на выходе фильтра. Рисунок 3. Подгонка катушек под напряжением В. Схема чистой синусоиды. Автор: Андрей. Поделись статьей:. Оцените статью: Статьи по теме. Последние статьи. Интернет-магазин климатической техники. Разнообразие коллекций кафеля российского производителя Ceramica Classic. Методы сварки блока цилиндров из чугуна.

Популярные статьи. Изготовление дросселя для сварочного аппарата своими руками. Изготовление тороидального трансформатора своими руками. Как сделать плазморез своими руками из инвертора?

Стабилизатор напряжения с чистым синусом или его альтернатива

Вопрос только на первый взгляд может показаться идиотским. Есть ли в этом резон можно будет сказать лишь оценив затраты на изготовление подобного фильтра. Как фильтр должен выглядеть, простите — пока понятия не имею. Наверняка, кто-то понимает Есть подозрения, что высших гармоник в модифицированном синусе, на самом деле, не так уж и много. В любом случае, применение фильтров, содержащих реактивности, предъявляет требования к нагрузке, основное из которых — линейность. MikeSchir, лучше знаниями блесните

Правильная синусоида, модифицированная синусоида. Особенности выбора автомобильного инвертора. Power Invertor.

Модифицированная или чистая синусоида. Что выбрать?

Всем привет. У товарища на фазенде часто отключают электричество. Система отопления не позволяет обогревать помещения без циркуляционного насоса, который соответственно без электричества не алё. В общем интересно просто насколько такое решение имеет право жить. Бп к тому же отключается через 5мин работы может реле какое стоит. Может кто что мастерил уже похожее. Компьютерный ИБП бытовой не рекомендовано если нужно могу объяснить почему использовать для эл. Нужно знать — что пусковой ток эл. Я обычно ставлю бензиновые -дизельные генераторы и монтирую систему авто запуска с АВР. Всяко дешевле чем ИБП.

Необходимость схем инверторов с чистой синусоидой

Переходи на новый уровень освещения! LED-лампы головного света — твой комфорт и безопасность. Для любой марки и модели авто! Само совершенство.

Разработкой схем инвертора с чистой синусоидой заняты не только многие народные умельцы, но и научно-технические центры.

Инвертор: синусоида или модифицированная синусоида?

Помощь — Поиск — Пользователи — Календарь. Полная версия этой страницы: какой тип ИБП применить для техники. Добрый день. Возник вопрос. Какой тип источника бесперебойного питания применить для работы бытовой техники с трансформаторным питанием. On-line с чистой синусоидой понятно, но дорого.

Преобразователь с 12 на 220 своими руками

Многие владельцы домов, применяющие для отопления газовые котлы , имеют проблемы с их неисправностями. Котел может выйти из строя в морозный зимний день, а причина неисправности не совсем понятна. Наиболее частой причиной неисправности газовых отопительных котлов становится внезапное отключение электричества в сети, либо недостаточное качество снабжения электроэнергией. Оно может проявляться низким или высоким напряжением сети, внезапными скачками напряжения, возникающими высокочастотными помехами, а также неправильной формой синусоиды напряжения сети. Недостаточно чистая синусоида напряжения не дает возможности электрическим устройствам обеспечить функциональность в полном объеме, что может привести к неисправностям и снижению эксплуатационного периода. Это может относиться и к функционированию газовых отопительных котлов. Такие проблемы часто возникают на даче или в загородном доме. Чувствительными к качеству питания элементами, обеспечивающими функционирование газового котла, являются:.

Как получить чистую синусоиду из модифицированной. Делать нечего, осторожно ступаешь во мраке, пытаясь нащупать заветный.

Как получить чистую синусоиду из модифицированной. Часть 1

Как получить чистую синусоиду вольт от автомобильного аккумулятора, чтобы запитать бытовые и специальные электроприборы. Применяем инвертор и оригинальную схему фильтра. Предлагаю Вашему вниманию устройство, позволяющее получить синусоидальное напряжение вольт приемлемого качества, от автомобильной системы электропитания 12 вольт.

Как получить чистую синусоиду от ИБП для насоса котла отопления.

Здравствуйте, Гость. Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь. Golik Участник Сообщений: Всем доброго времени суток.

Помнится МММ, разгул криминала, веерные отключения электроэнергии.

Почему синусоида?

Инверторной системой называют систему, функционирующую в роли резервного накопителя электроэнергии. Когда энергия присутствует, то ее накапливают в батареях, а когда сеть отсутствует, то нагрузка перебрасывается на наполненные аккумуляторы. Данная система может обеспечить бесперебойность и автономную работу устройств переменного тока, когда случаются аварии во внешней сети. Инверторы могут преобразовывать ток напряжением 12 или 24 вольт в вольт напряжение. Аккумуляторные батареи чаща все дают напряжение 12 вольт, а солнечные — 24 вольта. При этом батареи могут быть глубокого цикла, что является более предпочтительными, в отличие от иных аккумуляторов.

Синусоидальный инвертор

Сейчас на многих форумах можно прочесть о большом вреде модифицированной синусоиды и предложения скорее бежать прочь, как только эта надпись появится в зоне видимости или описании прибора. Но при всей осторожности, которую надо соблюдать, подбирая инвертор к тем приборам, с которыми вы их собираетесь использовать, не надо наводить заранее панику. Лучше внимательно прочитать инструкцию или паспорт электроприбора, а также выяснить как можно больше информации о конкретной марке инвертора, который вы присмотрели для покупки. Такие инверторы успешно и без вреда справятся с подзарядкой телефонов или ноутбуков, подключением осветительных приборов и большинства кухонной бытовой техники кроме холодильника.

Модифицированная синусоида. «Чистый синус» своими руками.

Журнал РАДИОЛОЦМАН, ноябрь 2013

Валентин Володин

Вступление

Еще не стерлись из памяти события «лихих» 90-х. Помнится МММ, разгул криминала, веерные отключения электроэнергии. На Украине, например, во второй половине 90-х дело доходило до того, что свет в жилых районах выключали на 2 часа через каждые 2 часа. Помнится, наиболее коварным был зимний период темноты между пятью и семью часами вечера. Как раз, когда народ возвращался с работы. Выгружаешься на остановке, автобус уезжает, и ты остаешься в полной темноте. Пытаешься привыкнуть, трешь глаза, давишь на глазные яблоки. Все безрезультатно, вокруг полная темнота. Делать нечего, осторожно ступаешь во мраке, пытаясь нащупать заветный забор, который должен вывести к родной калитке и потихоньку, на ощупь, домой.

Однако в этих мытарствах были и положительные элементы. Например, резко возрос спрос на разные бензо- и дизель-генераторы, а также на электронные преобразователи и бесперебойные источники тока. Последнее обстоятельство позволило людям творческим применить свои профессиональные навыки и даже немного улучшить на этом поприще свое финансовое положение. А там, глядишь, появились различные фирмочки, выпускающие эти самые преобразователи и бесперебойники. Какой-никакой подъем в экономике образовался, дополнительные рабочие места и т. п. Собственно, и Ваш покорный слуга, примерно в те времена, из электроники слабосильной подался в электронику силовую.

Нельзя сказать, что тогда с этой самой электроникой сильно мудрили. Делали, чтобы было просто, надежно и дешево. В принципе, для того чтобы питать одну-две лампочки, больше ничего и не требовалось. Однако по мере развития процесса конкуренция ужесточалась. Народу уже стало из чего выбирать. Особо привередливые начали интересоваться формой напряжения на выходе преобразователей и бесперебойников. На что им очень обтекаемо отвечали, что форма там практически синусоидальная, но лишь слегка модифицированная. Более честные говорили, что там присутствует синусоида, но только квадратная. А уж совсем честные говорили напрямую, что их преобразователи и бесперебойники формируют на выходе прямоугольное напряжение с паузой. Но параметры этого напряжения (амплитудное и действующее значение, а также частота) практически соответствуют аналогичным параметрам однофазного переменного напряжения бытовой электросети. В принципе, такое напряжение вполне подходило для основных бытовых электропотребителей, таких телевизоры, компьютеры, а также накальные и люминесцентные лампы. Те же электропотребители, которые требовали чисто синусоидального напряжения (асинхронные двигатели, например), были в меньшинстве и погоды особой не делали.

Однако такое положение не могло длиться вечно. Количество отключений сокращалось и в какой-то момент они практически вообще прекратились. Однако параллельно на рынке бытовых товаров стали появляться отопительные котлы, оборудованные циркуляционными насосами, приводными задвижками и электронным управлением. Такие котлы требовали высококачественного бесперебойного электропитания. В противном случае, при отключении электричества работа системы отопления полностью нарушалась.

И вот тут возникала некая дилемма. Многие владельцы отопительного чуда уже обладали бесперебойными источниками, мощности которых с лихвой хватало для питания котла. Однако, вот беда, циркуляционные насосы ни в какую не хотели крутиться от «прямоугольной синусоиды». Для чудо-котла надо было приобретать новый чудо-бесперебойный источник, формирующий на выходе чистейшую синусоиду. А куда же теперь девать старый, к которому уже душой прикипели. Нехорошо как-то все это!

Но положение не безвыходное и старый друг нам еще послужит! Для питания асинхронного двигателя от прямоугольного напряжения можно использовать фильтр Отто. Есть множество положительных примеров практического воплощения такого подхода. Однако такой вариант не самый простой и, уж точно, не универсальный. После продолжительной и утомительной настройки фильтр можно будет использовать только с конкретным двигателем. Хотелось бы чего-то более универсального. Таким более универсальным решением будет использование в качестве фильтра феррорезонансного или подобного ему стабилизатора. При этом феррорезонансный стабилизатор, включенный после бесперебойного источника, будет не только исправлять форму его выходного напряжения в периоды отсутствия сети (работа от аккумулятора), но и будет стабилизировать напряжение сети в моменты его присутствия.

Ниже приводится описание и принципиальная электрическая схема феррорезонансного стабилизатора мощностью 1000 Вт. В статье приведены формулы и методика расчета, которая позволит вам пересчитать стабилизатор на другую мощность, если это потребуется.

Феррорезонансный стабилизатор

Феррорезонансные стабилизаторы имеют ряд достоинств, таких как высокая надежность и быстродействие, широкий диапазон входных напряжений, хорошая стабильность выходного напряжения, способность к исправлению формы сильно искаженного входного напряжения. Однако, не смотря на все свои достоинства, эти стабилизаторы имеют и некоторые недостатки, к которым можно отнести относительно низкую удельную мощность и высокий уровень шумов, создаваемых при работе.

Не так давно, в 60-80-х годах прошлого века, феррорезонансные стабилизаторы широко использовались в быту для питания ламповых телевизоров. И старшее поколение читателей, скорей всего, до сих пор помнит тот надрывный гул, которым сопровождалась работа этих аппаратов, которые различались формой и расцветкой, но имели вес 10-15 кг при мощности 250-350 Вт.

Основным источником шумов в феррорезонансном стабилизаторе является насыщающийся дроссель. В работе сердечник этого дросселя постоянно насыщается, что приводит к изменению его линейных размеров. Это явление называется магнитострикционным эффектом. О «шумности» этого эффекта говорит хотя бы тот факт, что он широко используется в гидроакустике для генерации мощных акустических волн. Следовательно, если мы хотим построить тихий стабилизатор, то в первую очередь должны избавиться от насыщающегося дросселя. Однако нельзя просто так выбрасывать неугодные комплектующие из стабилизатора. В этом случае мы рискуем потерять его функциональность. Чтобы этого не произошло, сначала нужно найти достойную замену. И на нашу удачу такая достоянная замена имеется. Еще в 70-х годах прошлого столетия была доказана возможность замены насыщающегося дросселя последовательной цепочкой, состоящей из линейного дросселя и двух встречно-параллельных тиристоров [1]. Такая цепь ведет себя аналогично насыщающемуся дросселю, но в отличие от него имеет меньшие размеры и массу, может оперативно регулироваться за счет управления тиристорами, обеспечивает меньшие потери и, самое главное, гораздо меньше шумит. В технической литературе такая цепочка зачастую называется резонансным тиристорным регулятором (РТР) [2]. При необходимости, два встречно-параллельных тиристора РТР можно с успехом заменить одним симистором.

Работа стабилизатора

Функциональная схема стабилизатора с РТР [2] изображена на Рисунке 1.

Стабилизатор с РТР имеет практически тот же принцип действия, что и феррорезонансный стабилизатор. Выходное напряжение U_Н поддерживается на требуемом уровне (220 В). Когда напряжение питающей сети U_С имеет минимальное значение, симистор VS1 заперт. При этом напряжение U_Н поднимается до требуемого уровня за счет резонанса в колебательном контуре L1C1. Если же напряжение питающей сети U_С имеет максимально допустимое значение, то симистор VS1 постоянно открыт. При этом дроссели L1 и L2 образуют делитель переменного напряжения, уменьшающий сетевое напряжение до требуемого уровня. В феррорезонансном стабилизаторе насыщающийся дроссель также максимально используется при максимальном входном напряжении, и минимально при минимальном. Дроссель L3 совместно с конденсатором С1 образует фильтр третьей гармоники, улучшающий форму выходного напряжения стабилизатора.

Рассмотрим подробнее работу стабилизатора с РТР. На Рисунке 2 изображены осциллограммы основных напряжений и токов стабилизатора с РТР. Выходное напряжение стабилизатора U_Н выпрямляется при помощи выпрямителя В2. Выпрямленное напряжение U_В2 поступает на фильтр Ф, который выделяет из него среднее, действующее или амплитудное значение, в зависимости от того, какое значение выходного напряжения U_Н требуется стабилизировать. Далее напряжение с выхода фильтра поступает на сумматор, где сравнивается с опорным напряжением U_ОП. С выхода сумматора напряжение ошибки поступает на регулятор Рег, который формирует управляющий сигнал, призванный компенсировать отклонение выходного напряжения стабилизатора. Выходное напряжение регулятора U_ПОР поступает на вход порогового устройства ПУ и определяет его порог срабатывания. На другой вход порогового устройства подается синхронизирующее напряжение U_В1, привязанное к моментам перехода через ноль выходного напряжения U_Н стабилизатора. На выходе порогового устройства ПУ формируются импульсы управления U_УПР, которые усиливаются усилителем мощности УМ и в требуемой полярности поступают на управляющий электрод симистора VS1. Синхронизирующее напряжение создается при помощи интегратора Инт и выпрямителя В1. Благодаря интегратору, импульсы выпрямленного напряжения U_В1 отстают от импульсов U_В2 на 5 мс (фазовый сдвиг –90°).

Импульсы управления U_УПР формируются на нарастающем фронте U_В1 между нулевым и амплитудным значением этого напряжения. При увеличении порогового напряжения U_ПОР импульсы управления максимально сдвигаются к амплитудному значению U_В1 и, соответственно, к нулевому значению U_В2. В этом случае симистор открывается в районе нулевого значения U_Н и через линейный дроссель L2 протекает незначительный ток I_L2, который не оказывает существенного влияния на выходное напряжение стабилизатора. При уменьшении порогового напряжения Uпор импульс управления сдвигается в сторону амплитудного значения U_Н и через линейный дроссель L2 начинает протекать существенный ток, который шунтирует выход стабилизатора и уменьшает величину его выходного напряжения.

Если выходное напряжение стабилизатора меньше требуемого, то регулятор Рег увеличивает пороговое напряжение U_ПОР. В результате ток, протекающий через дроссель L2, уменьшается, и выходное напряжение стабилизатора возрастает за счет резонанса в колебательном контуре L1C1. Если выходное напряжение больше требуемого, то регулятор Рег уменьшает пороговое напряжение U_ПОР. В результате ток, протекающий через дроссель L2, увеличивается и выходное напряжение стабилизатора уменьшается.

Расчет силовой схемы стабилизатора

Рассмотрим практическую методику расчета стабилизатора мощностью 1000 ВА. Такой стабилизатор может использоваться как независимое устройство или совместно с устаревшими источниками бесперебойного питания для получения синусоидальной формы напряжения.

Принципиальная электрическая схема силовых цепей стабилизатора с РТР мощностью S_Н = 1000 ВА изображена на Рисунке 3. Стабилизатор рассчитан на работу от сети переменного тока 220 В 50 Гц c нагрузкой, имеющей коэффициент мощности cos φ_Н ≥ 0.7, и формирует выходное напряжение U_Н = 220 В ±1% во всем диапазоне нагрузок при изменении входного напряжения от 150 до 260 В.

Первым делом необходимо определить емкость резонансного конденсатора. Реактивную мощность резонансного конденсатора для стабилизатора без фильтра третьей гармоники можно найти по формуле:

где:

– угловая частота сетевого напряжения, рад/с.

Зная реактивную мощность резонансного конденсатора, найдем его емкость:

Найдем индуктивность линейного дросселя L1:

Найдем индуктивность линейного дросселя L2:

Найдем индуктивность линейного дросселя L3:

Так как в стабилизаторе для улучшения формы выходного напряжения установлен фильтр третьей гармоники, емкость резонансного конденсатора можно уменьшить:

В качестве C1 можно использовать компенсирующие конденсаторы типа К78-99 или аналогичные, предназначенные для коррекции коэффициента мощности электромагнитных дросселей газоразрядных ламп. Например, можно использовать два включенных параллельно конденсатора К78-99 емкостью 50 мкФ, рассчитанных на напряжение 250 В переменного тока. Для этой же цели можно использовать конденсатор типа МБГВ 100 мкФ на напряжение 1000 В.

Окончание

Как получить чистую синусоиду из модифицированной. Часть 1

Однако в этих мытарствах были и положительные элементы. Например, резко возрос спрос на разные бензо- и дизель-генераторы, а также на электронные преобразователи и бесперебойные источники тока. Последнее обстоятельство позволило людям творческим применить свои профессиональные навыки и даже немного улучшить на этом поприще свое финансовое положение. А там, глядишь, появились различные фирмочки, выпускающие эти самые преобразователи и бесперебойники. Какой-никакой подъем в экономике образовался, дополнительные рабочие места и т. п. Собственно, и Ваш покорный слуга, примерно в те времена, из электроники слабосильной подался в электронику силовую.

Нельзя сказать, что тогда с этой самой электроникой сильно мудрили. Делали, чтобы было просто, надежно и дешево. В принципе, для того чтобы питать одну-две лампочки, больше ничего и не требовалось. Однако по мере развития процесса конкуренция ужесточалась. Народу уже стало из чего выбирать. Особо привередливые начали интересоваться формой напряжения на выходе преобразователей и бесперебойников. На что им очень обтекаемо отвечали, что форма там практически синусоидальная, но лишь слегка модифицированная. Более честные говорили, что там присутствует синусоида, но только квадратная. А уж совсем честные говорили напрямую, что их преобразователи и бесперебойники формируют на выходе прямоугольное напряжение с паузой. Но параметры этого напряжения (амплитудное и действующее значение, а также частота) практически соответствуют аналогичным параметрам однофазного переменного напряжения бытовой электросети. В принципе, такое напряжение вполне подходило для основных бытовых электропотребителей, таких телевизоры, компьютеры, а также накальные и люминесцентные лампы. Те же электропотребители, которые требовали чисто синусоидального напряжения (асинхронные двигатели, например), были в меньшинстве и погоды особой не делали.

Однако такое положение не могло длиться вечно. Количество отключений сокращалось и в какой-то момент они практически вообще прекратились. Однако параллельно на рынке бытовых товаров стали появляться отопительные котлы, оборудованные циркуляционными насосами, приводными задвижками и электронным управлением. Такие котлы требовали высококачественного бесперебойного электропитания. В противном случае, при отключении электричества работа системы отопления полностью нарушалась.

И вот тут возникала некая дилемма. Многие владельцы отопительного чуда уже обладали бесперебойными источниками, мощности которых с лихвой хватало для питания котла. Однако, вот беда, циркуляционные насосы ни в какую не хотели крутиться от «прямоугольной синусоиды». Для чудо-котла надо было приобретать новый чудо-бесперебойный источник, формирующий на выходе чистейшую синусоиду. А куда же теперь девать старый, к которому уже душой прикипели. Нехорошо как-то все это!

Но положение не безвыходное и старый друг нам еще послужит! Для питания асинхронного двигателя от прямоугольного напряжения можно использовать фильтр Отто. Есть множество положительных примеров практического воплощения такого подхода. Однако такой вариант не самый простой и, уж точно, не универсальный. После продолжительной и утомительной настройки фильтр можно будет использовать только с конкретным двигателем. Хотелось бы чего-то более универсального. Таким более универсальным решением будет использование в качестве фильтра феррорезонансного или подобного ему стабилизатора. При этом феррорезонансный стабилизатор, включенный после бесперебойного источника, будет не только исправлять форму его выходного напряжения в периоды отсутствия сети (работа от аккумулятора), но и будет стабилизировать напряжение сети в моменты его присутствия.

Ниже приводится описание и принципиальная электрическая схема феррорезонансного стабилизатора мощностью 1000 Вт. В статье приведены формулы и методика расчета, которая позволит вам пересчитать стабилизатор на другую мощность, если это потребуется.

Феррорезонансный стабилизатор

Феррорезонансные стабилизаторы имеют ряд достоинств, таких как высокая надежность и быстродействие, широкий диапазон входных напряжений, хорошая стабильность выходного напряжения, способность к исправлению формы сильно искаженного входного напряжения. Однако, не смотря на все свои достоинства, эти стабилизаторы имеют и некоторые недостатки, к которым можно отнести относительно низкую удельную мощность и высокий уровень шумов, создаваемых при работе.

Не так давно, в 60-80-х годах прошлого века, феррорезонансные стабилизаторы широко использовались в быту для питания ламповых телевизоров. И старшее поколение читателей, скорей всего, до сих пор помнит тот надрывный гул, которым сопровождалась работа этих аппаратов, которые различались формой и расцветкой, но имели вес 10-15 кг при мощности 250-350 Вт.

Основным источником шумов в феррорезонансном стабилизаторе является насыщающийся дроссель. В работе сердечник этого дросселя постоянно насыщается, что приводит к изменению его линейных размеров. Это явление называется магнитострикционным эффектом. О «шумности» этого эффекта говорит хотя бы тот факт, что он широко используется в гидроакустике для генерации мощных акустических волн. Следовательно, если мы хотим построить тихий стабилизатор, то в первую очередь должны избавиться от насыщающегося дросселя. Однако нельзя просто так выбрасывать неугодные комплектующие из стабилизатора. В этом случае мы рискуем потерять его функциональность. Чтобы этого не произошло, сначала нужно найти достойную замену. И на нашу удачу такая достоянная замена имеется. Еще в 70-х годах прошлого столетия была доказана возможность замены насыщающегося дросселя последовательной цепочкой, состоящей из линейного дросселя и двух встречно-параллельных тиристоров . Такая цепь ведет себя аналогично насыщающемуся дросселю, но в отличие от него имеет меньшие размеры и массу, может оперативно регулироваться за счет управления тиристорами, обеспечивает меньшие потери и, самое главное, гораздо меньше шумит. В технической литературе такая цепочка зачастую называется резонансным тиристорным регулятором (РТР) . При необходимости, два встречно-параллельных тиристора РТР можно с успехом заменить одним симистором.

Работа стабилизатора

Функциональная схема стабилизатора с РТР изображена на Рисунке 1.

Стабилизатор с РТР имеет практически тот же принцип действия, что и феррорезонансный стабилизатор. Выходное напряжение UН поддерживается на требуемом уровне (220 В). Когда напряжение питающей сети UС имеет минимальное значение, симистор VS1 заперт. При этом напряжение UН поднимается до требуемого уровня за счет резонанса в колебательном контуре L1C1. Если же напряжение питающей сети UС имеет максимально допустимое значение, то симистор VS1 постоянно открыт. При этом дроссели L1 и L2 образуют делитель переменного напряжения, уменьшающий сетевое напряжение до требуемого уровня. В феррорезонансном стабилизаторе насыщающийся дроссель также максимально используется при максимальном входном напряжении, и минимально при минимальном. Дроссель L3 совместно с конденсатором С1 образует фильтр третьей гармоники, улучшающий форму выходного напряжения стабилизатора.

Рассмотрим подробнее работу стабилизатора с РТР. На Рисунке 2 изображены осциллограммы основных напряжений и токов стабилизатора с РТР. Выходное напряжение стабилизатора UН выпрямляется при помощи выпрямителя В2. Выпрямленное напряжение UВ2 поступает на фильтр Ф, который выделяет из него среднее, действующее или амплитудное значение, в зависимости от того, какое значение выходного напряжения UН требуется стабилизировать. Далее напряжение с выхода фильтра поступает на сумматор, где сравнивается с опорным напряжением UОП. С выхода сумматора напряжение ошибки поступает на регулятор Рег, который формирует управляющий сигнал, призванный компенсировать отклонение выходного напряжения стабилизатора. Выходное напряжение регулятора UПОР поступает на вход порогового устройства ПУ и определяет его порог срабатывания. На другой вход порогового устройства подается синхронизирующее напряжение UВ1, привязанное к моментам перехода через ноль выходного напряжения UН стабилизатора. На выходе порогового устройства ПУ формируются импульсы управления UУПР, которые усиливаются усилителем мощности УМ и в требуемой полярности поступают на управляющий электрод симистора VS1. Синхронизирующее напряжение создается при помощи интегратора Инт и выпрямителя В1. Благодаря интегратору, импульсы выпрямленного напряжения UВ1 отстают от импульсов UВ2 на 5 мс (фазовый сдвиг –90°).

Импульсы управления UУПР формируются на нарастающем фронте UВ1 между нулевым и амплитудным значением этого напряжения. При увеличении порогового напряжения UПОР импульсы управления максимально сдвигаются к амплитудному значению UВ1 и, соответственно, к нулевому значению UВ2. В этом случае симистор открывается в районе нулевого значения UН и через линейный дроссель L2 протекает незначительный ток IL2, который не оказывает существенного влияния на выходное напряжение стабилизатора. При уменьшении порогового напряжения Uпор импульс управления сдвигается в сторону амплитудного значения UН и через линейный дроссель L2 начинает протекать существенный ток, который шунтирует выход стабилизатора и уменьшает величину его выходного напряжения.

Если выходное напряжение стабилизатора меньше требуемого, то регулятор Рег увеличивает пороговое напряжение UПОР. В результате ток, протекающий через дроссель L2, уменьшается, и выходное напряжение стабилизатора возрастает за счет резонанса в колебательном контуре L1C1. Если выходное напряжение больше требуемого, то регулятор Рег уменьшает пороговое напряжение UПОР. В результате ток, протекающий через дроссель L2, увеличивается и выходное напряжение стабилизатора уменьшается.

Расчет силовой схемы стабилизатора

Рассмотрим практическую методику расчета стабилизатора мощностью 1000 ВА. Такой стабилизатор может использоваться как независимое устройство или совместно с устаревшими источниками бесперебойного питания для получения синусоидальной формы напряжения.

Принципиальная электрическая схема силовых цепей стабилизатора с РТР мощностью SН = 1000 ВА изображена на Рисунке 3. Стабилизатор рассчитан на работу от сети переменного тока 220 В 50 Гц c нагрузкой, имеющей коэффициент мощности cos φН ≥ 0.7, и формирует выходное напряжение UН = 220 В ±1% во всем диапазоне нагрузок при изменении входного напряжения от 150 до 260 В.

Первым делом необходимо определить емкость резонансного конденсатора. Реактивную мощность резонансного конденсатора для стабилизатора без фильтра третьей гармоники можно найти по формуле:

где:

– угловая частота сетевого напряжения, рад/с.

Зная реактивную мощность резонансного конденсатора, найдем его емкость:

Найдем индуктивность линейного дросселя L1:

Найдем индуктивность линейного дросселя L2:

Найдем индуктивность линейного дросселя L3:

Так как в стабилизаторе для улучшения формы выходного напряжения установлен фильтр третьей гармоники, емкость резонансного конденсатора можно уменьшить:

В качестве C1 можно использовать компенсирующие конденсаторы типа К78-99 или аналогичные, предназначенные для коррекции коэффициента мощности электромагнитных дросселей газоразрядных ламп. Например, можно использовать два включенных параллельно конденсатора К78-99 емкостью 50 мкФ, рассчитанных на напряжение 250 В переменного тока. Для этой же цели можно использовать конденсатор типа МБГВ 100 мкФ на напряжение 1000 В.

Окончание

Схема

Инверторы данного типа могут устанавливаться для преобразования напряжения в сетях, в которых имеются аккумуляторные батареи служащие накопителями электрической энергии, а также в прочих электрических сетях, когда форма напряжения (выходного сигнала) не соответствует требуемой конфигурации.

Ниже приведена принципиальная схема инвертора типа «чистый синус» в которой учтены разные варианты использования.

Фильтр «Ф» и диодный мост «М» работают, когда инвертор улучшает качество напряжения и не требуются — при подключении прибора к аккумуляторам.

При работе с накопителями энергии (аккумуляторными батареями), выпрямление напряжения осуществляет диодный мост М1.

Генератор, задающий сигнал напряжением 220 В частотой 50 Гц, построен на основе микросхемы D5, а контроллеры D1, D2 формируют сигнал синусоидальной формы.

С контроллеров, выходной сигнал поступает на микросхемы D3, D4, где формируется сигнал управления транзисторами.

Силовая схема построена по мостовому принципу. Нагрузка подключается в одно плечо диодного моста, питающее напряжение – в другое.

Защита по тока собрана на резисторах R17-19, R22 и диодах VD11,12.

Где купить

Инвертор — это прибор, который не относится к товарам повседневного спроса, поэтому его нельзя приобрести в простом магазине или супермаркете. Реализацией подобных изделий занимаются специализированные организации и торговые сети, ориентированные на альтернативные виды энергии, используемые для автономного электроснабжения объектов различных типов.

Если у потребителя уже установлена солнечная электростанция или ветровой генератор, то лучше всего приобрести модель того производителя, оборудование которого уже используется. Для этого необходимо найти дилера этой компании и заключить с ним договор поставки.

Если создается новая система автономного электроснабжения и пользователь самостоятельно выполняет ее комплектацию, то можно пойти несколькими путями, это:

1. Опять же найти дилера компании, производящей подобные устройства и приобрести товар у него.
2. Обратиться в торговую компанию, реализующую приборы из этой группы товаров.
3. Поискать необходимое устройство в сети интернет, где представлен достаточно широкий ассортимент подобных устройств.

Как сделать своими руками

При желании изготовить инвертор типа «чистый синус» своими руками, необходимо помнить, что это достаточно сложное электронное устройство. При самостоятельном изготовлении необходимо не только уметь работать с паяльником, а также нужно знать, как правильно монтировать микросхемы и прочие электронные комплектующие. Уметь работать с электронными приборами, с помощью которых можно отслеживать форму выходного сигнала, а также подстраивать элементы схемы, обеспечивающие соответствие формы и силы выходного сигнала, предъявляемым требованиям.

Ниже, приведена одна из схем, используя которую, можно самостоятельно собрать подобный прибор. Это достаточно простая схема, но тем не менее, она широко используется и промышленными производителями таких устройств.

В качестве генератора сигналов используется микросхема КР1211ЕУ1, а в качестве ключей — транзисторы IRL2505. Повышающий трансформатор повышает напряжение на выходе до 220 вольт, а снижение высокочастотных помех осуществляет конденсатор.

Мощность устройства, собранного по этой схеме – до 0,5 кВт, в зависимости от мощности трансформатора.

Инвертор «чистый синус» своими руками (со схемой)

Дата публикации: 15 марта 2019

Инвертор — это необходимый элемент в системе автономного дома, который приспосабливает параметры вырабатываемой альтернативными источниками энергии к параметрам, необходимым для питания технических приборов. Почитайте подробнее об опыте выстраивания такой системы здесь.

Принцип работы

Инвертор — это прибор для преобразования напряжения. Например, он может преобразовать постоянный ток с напряжением в 12 Вольт (полученный при помощи солнечной панели) в переменный с напряжением в 220 Вольт (подходит для питания бытовых устройств). Без этого небольшого устройства практически невозможно полноценное использование энергии гелиопанелей и ветряков для домашних нужд.

Инверторы бывают разные. В зависимости от конструкции прибора и его предназначения он выдает выходной сигнал разной формы:

Увидеть форму можно, если подключить к цепи специальный измерительный прибор — осциллограф. Он как бы разворачивает сигнал во времени: по оси Х мы видим временной интервал, а по оси У — уровень напряжения.

Самое качественное напряжение, близкое по параметрам к внешней электросети, выдает инвертор «чистый синус». Принцип его работы заключается в следующем:

Плюсы и минусы

Если вы планируете превратить свое жилище в умный дом или поэкспериментировать с отдельными источниками альтернативной энергии, то рано или поздно вы придете к проблеме выбора инвертора для вашей системы. Иначе вы просто не сможете запитать бытовые приборы от сгенерированной и накопленной энергии.

Плюсы использования устройства с чистым синусом:

К минусам прибора можно отнести лишь его высокую стоимость по сравнению с инверторами, выдающими выходное напряжение другого вида. Но с этим недостатком можно бороться, если сделать прибор самостоятельно. Составляющие элементы стоят значительно дешевле готового устройства.

Самодельный инвертор с чистым синусом

Цена ценой, но это достаточно сложный прибор. Поэтому за самостоятельное его изготовление стоит браться только при наличии определенного опыта. Пригодятся уверенные знания схемотехники, а также навыки и опыт пайки, монтажа схем, использования измерительных приборов и настройки элементов микросхемы.

Инвертор «чистый синус»: схема

Рассмотрим эту простую, но популярную даже в промышленности схему чуть подробнее. Сигналы генерируются при помощи микросхемы КП1114ЕУ. Два транзистора IRFZ44N используются как ключи. Конденсатор служит фильтром высокочастотного шума, а трансформатор обеспечивает выходное напряжение в 220 Вольт.

В первый раз схему лучше собрать на макетной плате. Для получения чистого синуса многие элементы придется подбирать или дополнительно настраивать (ориентируясь на показания осциллографа). Неопытным схемотехникам потребуется изрядная доля терпения, поэтому лучше заранее найти специалиста, у которого можно будет попросить совета или помощи.

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Источник

Теория
Достижение выхода синусоидальной волны довольно сложно и не может быть рекомендовано для инверторов, потому что электронные устройства обычно не «любят» экспоненциально возрастающие токи или напряжения. Поскольку инверторы в основном изготавливаются с использованием твердотельных электронных устройств, синусоидальная форма волны обычно исключается.

Электронные силовые устройства при работе с синусоидальными волнами дают неэффективные результаты, так как устройства, как правило, греются по сравнению при работе с прямоугольными импульсами.

PWM-это усовершенствованный способ (цифровой вариант) выставления экспоненциальной формы волны через пропорционально изменяющиеся квадратные ширины импульсов, чистое значение которых вычисляется точно в соответствии с чистым значением выбранной экспоненциальной формы волны, здесь «чистое» значение относится к СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОМУ значению. Поэтому вычисленная ШИМ со ссылкой на данную синусоидальную волну может использоваться в качестве идеального эквивалента для репликации данной синусоиды. Кроме того, PWMs будет идеально совместимым с электронными приборами силы (mosfets, BJTs, IGBTS) и позволяет использование их с минимальным тепловыделением.

Что такое SPWM
Самый обычный метод производить PWM sinewaver (синусоидную волну) или SPWM, путем подачи нескольких экспоненциально изменчивых сигналов к входу операционного усилителя для необходимой обработки. Среди двух входных сигналов один должен быть намного выше по частоте по сравнению с другим.

Использование двух входных сигналов
Как упоминалось в предыдущем разделе, процедура включает подачу двух экспоненциально изменяющихся сигналов на входы операционного усилителя.
Здесь операционный усилитель сконфигурирован как типичный компаратор, поэтому мы можем предположить, что операционный усилитель мгновенно начнет сравнивать мгновенные уровни напряжения этих двух наложенных сигналов в тот момент, когда они появляются или применяются к его входам.

Для того чтобы операционный усилитель мог правильно реализовать необходимые синусоидальные ШИМ на своем выходе, необходимо, чтобы один из сигналов имел гораздо более высокую частоту, чем другой. Более медленная частота здесь-та, которая должна быть синусоидальной волной образца, которая должна имитироваться (реплицироваться) PWMs.

Сигнал с более высокой частотой называется несущим сигналом, в то время как более медленный сигнал выборки называется модулирующим входом.

Создание SPWM с треугольной и сухожильной волной
Обращаясь к приведенному выше рисунку, возможно ясно визуализировать через нанесенные точки различные совпадающие или перекрывающиеся точки напряжения двух сигналов в течение заданного промежутка времени. Горизонтальная ось показывает период времени формы волны, пока вертикальная ось показывает уровни напряжения тока 2 одновременно бежит, наложенной формы волны. Рисунок информирует нас о том, как операционный усилитель будет реагировать на показанные совпадающие мгновенные уровни напряжения двух сигналов и производить соответственно меняющуюся синусоидальную ШИМ на своем выходе. Операционный усилитель (ОУ) просто сравнивает, уровни напряжения тока волны быстрого треугольника меняя мгновенно синусоидальную волну (это может также быть волна треугольника), и проверяет случаи, во время которых напряжение тока формы волны треугольника может быть ниже, чем напряжение тока волны синуса и отвечает немедленно создавать высокую логику на своих выходах.

Это сохраняется до тех пор, пока потенциал волны треугольника продолжает быть ниже потенциала волны синуса, и момент, когда потенциал волны синуса обнаружен, чтобы быть ниже, чем мгновенный потенциал волны треугольника, выходы возвращаются с минимумом и выдерживают, пока ситуация не повторяется.

Это непрерывное сравнение мгновенных уровней потенциала двух наложенных друг на друга волновых форм на двух входах операционных усилителей приводит к созданию соответственно изменяющихся ШИМ, которые могут точно повторять синусоидальную форму, приложенную к не инвертирующему входу операционного усилителя.

Операционный усилитель и SPWM
На следующем рисунке показано моделирование вышеуказанной операции:

Здесь мы можем наблюдать, как реализуется практически, и именно так операционный усилитель будет выполнять то же самое (хотя и с гораздо большей скоростью, в МС).

Операция вполне очевидна и отчетливо показывает, как операционный усилитель должен обрабатывать синусоидальную волну ШИМ путем сравнения двух одновременно меняющихся сигналов на его входах, как описано в предыдущих разделах.

На самом деле операционный усилитель будет обрабатывать синусоидальные ШИМ гораздо более точно, чем показанное выше моделирование, может быть в 100 раз лучше, создавая чрезвычайно однородные и хорошо измеренные ШИМ, соответствующие подаваемому образцу. Синусоида.

Инвертор на ардуино две схемы

Конструкция на самом деле очень проста, как показано на следующем рисунке.

Pin#8 и pin#9 создают ШИМ альтернативно и переключают Мосфеты с такой же ШИМ.
Мосфет в свою очередь наводит на трансформатор сильно токовую форму волны SPWM, используя силу батареи, заставляя вторичку трансформатора произвести идентичную форму волны.

Предлагаемая схема инвертора Arduino может быть обновлена до любого предпочтительного более высокого уровня мощности, просто заменив Мосфеты и трансформатор соответственно, в качестве альтернативы вы также можете преобразовать это в полный мост или Н-мостовой синусоидальный инвертор
Питание платы Arduino

Поскольку плата Arduino будет производить выход 5V, это может быть не идеальное значение для непосредственного управления МОП-транзисторами.

Поэтому необходимо поднимать уровень строба к 12V так, что Мосфеты будут работать правильно без нагрева приборов.

Добавление автоматического регулятора напряжения
Так же, как и на любом другом инверторе, на выходе этой конструкции ток может подняться до небезопасных пределов, когда батарея полностью заряжена.

Чтобы контролировать это добавим автоматический регулятор напряжения тока.
Коллекторы BC547 должны быть подключены к основаниям левой пары BC547, которые подключены к Arduino через резисторы 10K.

Источник

Сообщества › Сделай Сам › Блог › 220 от 12В на китайском инверторе

Лет 6 назад я купил инвернтор с али на 600Вт чистый синус для питания в машине бытового холодильника!
(летом каждый год семьеё едем на море дикарями — но это не отменяет использование различных удобств современного мира )

До инвертора я использовал переделанный ИПБ Иппон — но апроксимальная синусойда — весьма не хорошо влияет на работу двигателей (компрессора холодильника) — КПД падает примерно на 30%, при этом увеличивается нагрев! — поэтому и купил инвертор с синусом!

Но оказалось, что пуск холодильника (даже такого маленького с компрессором на 75Вт — пусковые порядка 700-800Вт) он не всегда вытягивает…

Первой переделкой стало банальная замена силовых проводов и напайка медных шин по силовой части.

А также шунтирование резистора, отвечающего за защиту по току — это дале незначительное улучшение, но кардинально ничего не изменило…

И вот дошли руки еще раз в него залезть — и тут я решил заменеить дроссель, тем более было на что!

Сам дросель я выпаял из старого БП от компа, срезал обмотки — нужен был только сердечник и каркас
Разверы выбрал максимальные, которые влезут в родной корпус инвертора
Обмотка — сделав замер родного дроселя = 4 мГн и обмотка примерно 150 витков 0.8мм алюминиевого провода на кольце.

Под рукой у меня был 0.6 медный обмоточный провод
2 по 0.6 дают сечение примерно 0.56мм2, а 0.8 около 0.48мм2, Таким образом я увеличиваю сечение провода, а также уменьшаю потери (у меди почти в 2 раза меньше сопротивление) — тем самым я увеличивают и мощность (да, если бы у меня был провод, то я бы намотал 0.9 или 1мм — тогда думаю еще больше можно было бы снять мощности)

В общем намотал сколько влезло! и вышло аж 20мГн! Очень много! — но это и хорошо! за счет этого я сделал зазор в магнитопроводе около 0.2мм! — в итоге получил примерно 4мГн и защиту от перенасыщения под предельными нагрузками! Зазор как раз для мощностей в 1-1.5кВт!

Испытания показали — Пиковая нагрузка стала больше 1 кВт! — свободно запускается и работает болгарка на 1050Вт!
Также нагрузку в 750Вт (тэн) держит около 3 секунд (до переделки на этой нагрузке вырубался через пол секунды максимум)

Итогами переделки я доволен 🙂 теперь инвертор соотвествует заявленным китайцем характеристикам )

Вот видео обзорчик снял

Комментарии 82

Ну, как я и писал выше, сильные разряды вредны для стартовых АКБ.
Помрёт раньше времени. 🙂

Очень много полезного по поводу СБ и прочего.

Солнечные батареи используете?

Нет, но желание есть… Хотя актуальность 2 недели в год пока не перевешивают цену на них.
Да и раз в 3 часа завести машину на 20 минут для подзарядки АКБ меня не напрягает сильно…

Сейчас на 100Вт, дешевле 5 тыр можно купить.
100-200Вт, вполне достаточно для холодильника и прочего.
Ну и контроллер заряда за пару тысяч (или спаять).

За двадцать минут, аш АКБ, дай бог, 10Ач всосет, а то и меньше.
Если не один день стоять, то лучше СБ.

Спасибо.
Может к лету закажу…
…
За 20 минут АКБ берет достаточно, чтобы работал холодильник в 75вт и пара зарядок девайсов в течении 3 часов и после этого машина завелась бы.
100вт=8а*12в
8а*3ч = 24ач…
…
Про батареи с али, — смотрел, но надо брать на 200вт, дабы было честные 100…

АКБ (обычный, не сильно разряженный) берёт ток порядка 20-30А (по паспорту, зависит от модели).
Больше он просто не может «всосать».
Соответственно, зарядится АКБ за 20 минут амперчасов на 10.
Конечно, сам холодильник, не работает непрерывно, по моим наблюдениям, как раз 1/3 времени (зависит от внешней температуры и того, как часто в него лазить).
Кстати, мой холодильник, потребляет меньше, чем в паспорте указано. 🙂
(В БЖ есть цифры замеров.)

Стартовый АКБ, очень не любит глубоких разрядов, вообще не рекомендуется разряжать больше 50%, да и это его убивает.
И стартовые не любят циклов заряд/разряд.

Для этого нужны тяговые или стартовотяговые АКБ.

СБ на 100Вт, даёт порядка 5-6А при напряжении около 14В (под нагрузкой, номинальное напряжение 21В падает).
Это под прямым солнечным светом, естественно.
Т.е. мои 2х100Вт, дают около 140-150Вт во время зарядки АКБ.
Т.к. есть потери на контроллере.
Ну и КПД цикла заряд/разряд самого АКБ, тоже учитывать нужно.
КПД самой СБ около 17%, на квадратный метр, падает порядка 1000Вт солнечного излучения (среднее).

Если поставить СБ на трекер, т.е. поворачивать панель за Солнцем, то на холодильник и прочие зарядки девайсов, хватит и стоватной батареи.

Но, т.к. мы живём не в Египте, то лучше 200Вт номиналом.
Это, как раз около 1 кв.м и получается.

Для работы без солнца, нужны АКБ.
🙂 Логично, черт побери.

Чем больше ёмкость, тем лучше.
Так и сами АКБ будут меньше разряжаться, тем самым, продлевая свою жизнь, и автономность больше.

По ссылке на мою запись в БЖ, можно найти ссылку на магазин, где я покупал свои СБ и контроллер.
Очень адекватные ребята там.
И цены хорошие.

Источник

Однофазный частотный преобразователь на EG8010 с PFC и чистым синусом.

Хочу представить вам следующий этап развития частотного преобразователя.

Краткая предыстория: потребовалось мне как-то регулировать скорость вращения однофазного асинхронного двигателя (канального (вытяжного) вентилятора), для чего единственным адекватным решением является частотный преобразователь, и, не найдя подходящих вариантов, я начал заниматься разработкой его на платформе Arduino, что оказалось крайне увлекательно, полезно и не так просто, как казалось изначально. Однако через некоторое время результат все-таки был получен, пусть не совсем тот, который хотелось бы, но все же он работал, и поставленные задачи выполнял. Об этом подробно написано в моей предыдущей статье. Основным же недостатком моего частотника была форма напряжения на выходе (далека от синуса, больше похожа на параболу). И как раз в это время мне попадается информация о китайской микросхеме EG8010 (и плате собранной на ее базе EGS002) на базе которой и было решено собрать следующую версию частотного преобразователя.

Итак, основная задача все та же: получить на выходе переменное напряжение синусоидальной формы с возможностью регулирования его частоты и амплитуды. Модуль EGS002 является мостовым контроллером однофазного частотного преобразователя со всеми необходимыми защитами и обратной связью. На выходе такой преобразователь, в зависимости от конфигурации, может выдавать синусоиду от 0 до 400Гц, с постоянной, либо с изменяющейся пропорционально частоте амплитудой. Несущая частота нарезки синуса составляет 23кГц. Также он умеет работать в униполярном и биполярном режиме (второй не используем, поэтому не будем про него). Помимо этого есть возможность подключения дисплея, вентилятора, внешнего термодатчика (для управления вентилятором) и даже подключения через порт RS2323. Для питания модулю требуется +5в для процессора и логики драйверов ключей (IR2113) и +12в (+15в) для управления затворами этих самых ключей. Ну и, само собой, напряжение, из которого формируется синусоида (от 12в до 400в), в моем случае +340в.

В документации на плату есть ошибки в самой первой схеме, как в английском, так и в русском варианте, будьте внимательны:

Изначально я пробовал подавать в качестве высокого напряжения выпрямленное сетевое. И первый тестовый вариант платы как раз был просто с входным фильтром и диодным выпрямителем. Однако, как выяснилось в ходе экспериментов, напряжения этого недостаточно (в зависимости от напряжения сети +300в, максимум +310в), на выходе инвертора удавалось получить максимум 180-190 вольт, что не позволяло запустить вентилятор на максимальных оборотах, да и к тому же при низком напряжении не работает понижение напряжения при снижении частоты, что недопустимо для асинхронного двигателя.

Возникла необходимость повышать входное напряжение. Как оказалось, для получения на выходе 220в, с запасом на стабилизацию, необходимо подавать не менее +340в. Самым очевидным способом решения этой задачи является использование схемы корректора коэффициента мощности или PFC. Изучив те микросхемы, что были в местных магазинах, было принято решение собирать PFC на микросхеме ICE2PCS01G. Этот контроллер работает в continuous conduction mode (CCM), если не ошибаюсь, по-русски это будет в режиме «неразрывного тока», что дает такие плюсы, как невысокий уровень помех в питающую сеть и небольшие потери в дросселе. Также данная микросхема позволяет регулировать основную частоту ШИМ и имеет минимальное количество элементов в обвязке. Общие моменты по работе с микросхемой описаны в даташите, а расчет значений элементов обвязки под конкретные параметры ведется в онлайн-калькуляторе на сайте производителя https://www.infineon.com/ (калькулятор становится доступен после регистрации). Номиналы элементов соответствуют схеме за исключением дросселя PFC, наилучшие результаты показал дроссель от компьютерного БП с индуктивностью 0,6-0,7 мГн, это несколько меньше расчетного значения (1,5 мГн). Питается контроллер от внешнего БП напряжение в +15в. После сборки единственное что остается, это подстроечным резистором R15 выставить на выходе напряжение в +340в. Снабберная цепочка (R29, C20) желательна, но не обязательна, при такой небольшой нагрузке все и без нее прекрасно работает. Выпрямительный входной диодный мост желательно выбирать с обратным напряжение не менее 1000в, с учетом выбросов на дросселе.

Схема силовой части:

Питание. Я не стал изобретать велосипед, а просто оставил место на плате под отдельный AC-DC преобразователь размерами до 60мм*28мм, благо у тех же китайцев на али их навалом, на любой вкус (в моем случае на преобразователе убраны диодный мост и высоковольтный электролит, т.к. на него итак приходит уже выпрямленное сетевое напряжение). Лучше всего использовать источник с выходным напряжением 15в (для уверенного открытия силовых ключей), это напряжение подается на драйверы IR2113 (расположены на модуле EGS002), а также им питается контроллер PFC (ICE2PCS01G), далее напряжение сначала понижается преобразователем LM7812 до 12в для питания вентилятора, а после LM7805 до 5 вольт соответственно, которые уже идут на питание самой EG8010 и на питание логики драйверов.

Немного про доработку платы EGS002. Как я уже писал, у нее несколько вариантов работы, по умолчанию плата сконфигурирована для использования в инверторе и перемычки запаяны таким образом, что на выходе должно получиться ровно 50Гц, однако, нам это не подходит.

В данном случае нужен режим VVVF (Variable Voltage and Variable Frequency Mode), режим с переменной частотой и переменным напряжением в диапазоне частоты от 0 до 100 Гц.

Для этого нужно чтобы на ножке 18 был высокий уровень, 19 – низкий а так же высокий на 32 ножке, для разрешения изменения напряжения при изменении частоты. С 19 ногой делать ничего не нужно она и так сидит на земле, а вот 18 и 32 нужно аккуратно отпаять от платы, поднять, чтоб они не касались контактных площадок и подтянуть их к +5в, мне кажется, проще всего это сделать, подключив их к пину питания VCC (26 нога), должно получиться как то так:

Помимо этого необходимо 16 ногу также отпаять, поднять от платы и сделать от нее отвод, туда будет подключаться потенциометр для регулировки частоты. Остальные перемычки можно не трогать и оставить по умолчанию, они отвечают за настройки и плавного пуска и дедтайма. Перемычка JP9 включает подсветку дисплея, запаивается по желанию, я подключил туда кнопку без фиксации.

Регулировка частоты осуществляется через изменение напряжения на 16 пине (FRQADJ) с помощью потенциометра на 10 кОм, крайние контакты которого подключаются к +5в и земле, а к бегунку как раз и подключается 16 нога и конденсатор на землю для компенсации помех. Однако у такой схемы подключения есть нюансы, частота регулируется в диапазоне от 0 до 100 Гц, что для поставленной цели избыточно.

Напомню, вместе с частотой изменяется и амплитуда (действующее значение напряжения), изначально при первом запуске устанавливается значение частоты равное 50 герцам и с помощью потенциометра PR1 настраивается напряжение в 220-230 вольт на выходе. Теперь и далее при регулировке частоты соотношение напряжение/частота останется постоянным, следовательно, при повышении частоты, будет повышаться и напряжение, но, при питании +340в максимально, что можно получить, это примерно 230в переменного напряжения на выходе, т.е. частота повышаться будет, но напряжение останется тем же. На практике это выглядит так: двигатель набирает обороты до 50 герц, а при дальнейшем повышении частоты скорость вращения начинает снижаться, двигателю не хватает напряжения, ротор начинает сильней отставать от скорости вращения магнитного потока, в таких случаях говорят: увеличивается скольжение двигателя, падает крутящий момент, возрастают потери на нагрев, в общем, для двигателя это не хорошо. Похожая ситуация наблюдается и при чрезмерном снижении частоты. Чтобы избежать этих проблем необходимо ограничить диапазон регулировки напряжения на 16 пине и, соответственно, частоты. Сделать это можно добавив по резистору последовательно с потенциометром с обеих сторон:

При тестах оптимальным оказался такой вариант: со стороны +5в резистор 10 кОм, со стороны земли 4 кОм. В итоге эта манипуляция дает ограничение регулировки частоты от 17 Гц до 58 Гц, ну и бонусом более плавная регулировка. Элементы припаяны навесным монтажом прямо на выводы потенциометра. Потенциометр на 10 кОм многооборотный.

Немного о сборке и включении, если кто вдруг соберется повторить. Рекомендую сначала не запаивать модуль EGS002, включить в сеть и подстроечным резистором R15 выставить напряжение на выходе PFC в 340 вольт, далее, уже запаяв модуль и установив на нем частоту в 50Гц, подстроечным резистором PR1 установить напряжение на выходе в 220-230 вольт.

Вся конструкция изначально проектировалась под корпус Gainta G1037B размерами 189мм*113мм*66.6мм, плата размерами 168мм*103мм, двухслойная, заказывалась в Китае, (фоторезистом делал только тестовый вариант) все компоненты размещены на одной стороне, за исключением контроллера PFC, он был только в корпусе SOIC-8 поэтому остался на противоположной стороне. Плата на картинках немного отличается от готовой, т.к. после там были поправлены некоторые моменты.

Плата (картинка) и фото в сборе:

И чуть процесса отладки и первых тестов)

Проект открытый, создан на платформе EasyEDA находится тут: https://easyeda.com/Amatroskin/pfc-inv

На этом все, всем спасибо за внимание. Жду вопросы, замечания, конструктивную критику.

Источник

Разработкой схем инвертора с чистой синусоидой заняты не только многие народные умельцы, но и научно-технические центры. Инверторы, или блоки бесперебойного питания, приобрели популярность с развитием компьютерных технологий. Сбои в программном обеспечении, потеря информации при внезапном отключении питания вынудили принять необходимые меры безопасности. Первые устройства выдавали импульсное напряжение прямоугольной формы – меандр. Они обеспечивали небольшой промежуток времени, в течении которого можно было сохранить информацию и выполнить штатное выключение компьютера. Дальнейшие разработки позволили создать усовершенствованные модели преобразователей.

Увеличение емкости аккумуляторов, номинальной мощности инверторов позволило не только увеличить время работы компьютеров, но и применить ИБП для работы других устройств и приборов при перебоях в электроснабжении.

Первый опыт эксплуатации показал, что длительная работа оборудования на импульсном напряжении приводит к ускоренному износу и отказу техники. Определенные категории оборудования оказались не способными работать на напряжении, отличающемся от синусоиды. Мощность источников питания не позволяла подключать несколько устройств одновременно.

Возникла необходимость в инверторах с синусоидальной формой напряжения, способных выдержать нагрузку в несколько киловатт. Частичное решение проблемы было найдено. Производители предложили преобразователи с квази – синусом. Такая форма представляет собой синусоиду, состоящую из множества небольших ступенек.

Естественная и искусственная синусоида

Синусоидальная форма напряжения, вырабатываемая промышленными генераторами, создается вращением полюсов магнитного поля. Работа электродвигателей основана на создании электроэнергией вращающегося магнитного поля для воздействия на ротор. При форме напряжения, отличающейся от синусоиды, вращение ротора будет происходить неравномерно, с ускорением или замедлением, что отразится на техническом состоянии двигателя и рабочей части.

Использование напряжения искаженной формы пока не прошло достаточных испытаний на практике, поэтому использовать его для питания дорогостоящего оборудования без гарантий производителя нежелательно. Большинство ИБП предназначено для поддержания основных жизненно необходимых функций.

Сетевое напряжение не всегда имеет идеальную форму. Повышающие и понижающие трансформаторные станции, различные виды потребляющего оборудования создают определенные изменения в форму сетевого напряжения. Преобладающее использование индуктивных нагрузок без компенсационных конденсаторных установок создает в сети определенный сдвиг фаз, влияющий на форму синусоиды. Массовое подключение импульсных блоков питания также вносит свою долю искажений, несмотря на наличие фильтров.

Получить чистый синус при использовании радиоэлектронных компонентов довольно сложно. Решение вроде бы лежит на поверхности. Прямоугольный импульс в упрощенном представлении состоит из гармонического ряда синусоид, первая из которых соответствует частоте импульсов. Требуется всего лишь установить на выходе соответствующий фильтр.

Эффективность эксплуатации такого устройства довольно низкая. Значительная часть энергии задержится на элементах фильтра и преобразуется в тепло. Вес и габаритные размеры преобразователя значительно возрастут. Выделить и использовать отфильтрованную энергию для зарядки также довольно сложно. Схема значительно усложнится, возрастет ее стоимость, снизится надежность.

Большинство экспериментаторов сходится во мнении, что модифицированная синусоида вполне приемлема для большинства бытовых и промышленных устройств, приборов.

Схема инвертора с чистым синусом

Питание преобразователя (рис.1) может быть от источника со сложной формой напряжения или постоянного тока. При использовании аккумулятора фильтр Ф и диодный мост М можно не устанавливать. Для работы низковольтной части схемы используется мост М1, собранный на маломощных диодах. Изготовить такую схему своими руками довольно сложно. У исполнителя должен быть определенный опыт выполнения подобных работ.

Схема работает следующим образом. Задающий генератор на микросхеме D5 создает синусоидальный сигнал с частотой 50 Гц. Его схема представляет собой модифицированный вариант генератора Вина. Изменения внесены для увеличения надежности схемы и уменьшения потребления энергии. Контроллеры D1, D2 модулируют синусоидальный сигнал. Для модуляции на микросхемах используются различные входы: прямой и инвертирующий. Поэтому одна сторона запускается при положительной волне, вторая – при отрицательной. С контроллеров выходной сигнал поступает на микросхемы D3, D4, формирующие сигнал для управления транзисторами.

Силовая часть собрана по принципу мостовой схемы. Нагрузка подключается в одну диагональ моста, питающее напряжение – в другую. При прохождении одного из полупериодов ток проходит от минусовой клеммы через VT4, обмотку L1, нагрузку, VT1, плюсовую клемму источника питания. При другом полупериоде работают транзисторы VT2, VT3.

Защита по превышению максимально допустимого тока собрана на резисторах R17-19, R22 и диодах VD11,12. При превышении падения напряжения на резисторах в силовой цепи разница поступает на соответствующие контакты D1, D2, и схема прекращает работу.

Дополнительный фильтр

Имеющийся в наличии преобразователь с прямоугольным импульсным напряжением можно модернизировать, установив на выходе фильтр (рис.2), отсеивающий высшие гармоники. Точный расчет и тщательное изготовление деталей помогут снизить потери на фильтре до минимума.

При изготовлении следует учитывать, что устройство используется для силовых цепей. Все элементы и комплектующие должны выдерживать максимально допустимый ток.

В состав входят два LC контура с резонансной частотой 50 Гц. В одном из них емкость с индуктивностью подключены последовательно, во втором – параллельно. Дроссели для контуров рассчитываются и изготавливаются идентично, конденсаторы также должны иметь одинаковые параметры. Оптимальная емкость для конденсаторов 100 мкФ, допустимое напряжение не меньше 300 В. Электролитические полярные конденсаторы использовать нельзя.

Сердечники для катушек индуктивности должны быть из трансформаторного железа. Для точной подгонки дросселя в железе нужно вырезать зазор. Необходимое количество витков можно рассчитать, используя соотношения для расчета резонансной частоты контура. Для намотки желательно использовать гибкий медный провод. Минимальное сечение должно быть не менее 2,5 мм².

Общую площадь намотки необходимо сравнить с размерами окна в сердечнике. После сборки необходимо выполнить подгонку катушек, подключив сетевое напряжение 220 В (рис.3). Сопротивление нагрузки представляет собой лампу накаливания, измерительный прибор можно использовать любого типа с необходимым диапазоном. Правильная настройка определяется по максимальному напряжению. В зазор нужно уложить прокладки несколько больше расчетной величины. Затем следует убавлять толщину прокладок, контролируя напряжение по вольтметру. Значение должно увеличиваться при изменении толщины зазора, затем снижаться. Зазор при максимальном напряжении является самым оптимальным вариантом. При наладке необходимо стягивать железо сердечника до плотного контакта с прокладочным материалом. После подгонки следует собрать и подключить фильтр.

При наличии осциллографа можно проверить форму напряжения до и после фильтра. При наличии всех необходимых деталей и определенного опыта устройство вполне доступно для изготовления своими руками.