Преобразователь напряжения своими руками: схемы и инструкции как построить простейшее устройство (85 фото)

Особенности работы конструкции

Инверторы 12-220 Вольт применяются довольно широко. Рядовые автомобилисты используют их в качестве источника питания при дальних поездках. Элементарно можно включить электрическую бритву, фен, телевизор, даже чайник вскипятить. Правда, быстро посадят аккумулятор. Поэтому лучше использовать устройства для питания приборов первой необходимости и освещения.

Самые простые самодельные инверторы 12-220 В можно изготовить из нескольких силовых транзисторов и мультивибратора. Эксплуатация прибора может происходить даже при сильном морозе. А вот для жары необходимо предусмотреть дополнительное охлаждение, иначе транзисторы выйдут из строя. Простой кулер от персонального компьютера достаточно установить на радиатор охлаждения полупроводниковых силовых транзисторов.

Виды преобразователей

Преобразователи подразделяют на виды по разным характеристикам – например, по форме сигнала:

1. С правильной синусоидой. Такие устройства работают четко и без отклонений. Их эксплуатационные параметры поддерживаются с большой точностью. К ним можно подключать любые электроприборы, которые рассчитаны на 220 V.
2. С модифицированной – неправильной формой сигнала, которая имеет небольшие отклонения от точной синусоиды. Величина выходного напряжения этих моделей немного отличается от стандартных 220 вольт, но это не оказывает какого-либо влияния на работу большинства электроприборов, кроме сложной медицинской и измерительной техники.

Также их разделяют по мощности:

1. Аппараты менее 100 W. Они способны работать даже от прикуривателя автомобиля, но не могут выдержать высокую нагрузку. Их используют для питания различных маломощных бытовых приборов (электробритва, планшет) или зарядных устройств.
2. Модели до 1,5 kW широко используют для подачи постоянного питания на различные приборы, которые работают от сети 220 V. В их комплекте имеются вспомогательные аксессуары (переходники, кабели и пр.) для подключения инвертора к автомобильному аккумулятору.
3. Аппараты более 1,5 kW обеспечивают питание агрегатов повышенной мощности (утюга, электрического котла, микроволновой печи и других подобных устройств).

По конструктивным особенностям преобразователи бывают:

1. Автомобильные.
2. Стационарные.
3. Компактные.

Автомобильный преобразователь.

Видео испытаний преобразователя

Этот самодельный миниатюрный инвертор 12-220 вольт, который легко спрятать в патроне лампочки, использовался автором (Ака Касьян) для розыгрыша, в котором демонстрировался «генератор свободной электроэнергии».

Для начала само видео с фокусом.

Использовалась сетевая лампочка на 40 ватт.

Эта лампочка на самом деле не простая, удалось в маленькое пространство запихнуть самый настоящий повышающий инвертор напряжения 12-220 вольт, способный питать эту лампочку в полный накал.

Видно 2 полевых транзистора. Это достаточно мощные 20-амперные полевые транзисторы, снятые от инвертора. Конденсатор с первичной обмоткой силового трансформатора образуют колебательный контур. На плюсе питания дроссель, намотанный на колечки от энергосберегающей лампочки. Также видны два базовых ограничительных резистора на 240 ом и два ультрабыстрых диода.

Дроссель один 7 витков сдвоенным проводом 0,8 миллиметров на колечке от эконом лампы. Сердечник от китайского электронного трансформатора 80 ватт, первичная обмотка 2 по 6 витков, провод четырехжильный по 0,8, вторичная обмотка 0,3 миллиметра 130-150 витков.

Преобразователь 12 в 220 Вольт в машину: какой лучше выбрать из представленных на рынке — обзор вариантов

Сейчас на рынке дополнительного оборудования для автомобилей широко представлены разнообразные инверторы 12/220 Вольт. Перед их приобретением следует, прежде всего, определиться для каких целей вы будете его использовать, какие конкретные электроприборы будете подключать.

Далее необходимо подсчитать или определить мощность потребления таких устройств. Если вы планируете одновременно снабжать электроэнергией несколько устройств, мощности надо суммировать.

Как  заявляет производитель, преобразователь напряжения  ALCA 313100  12/220В имеет номинальную мощность 150 Вт, а пиковую — 300 Вт.

Учитывая невысокую стоимость устройства (порядка 2000 рублей), не следует рассчитывать на его европейское происхождение. Питание производится от разъема прикуривателя. В характеристиках устройства указаны максимальные входные параметры – 12В/15 Ампер. Нетрудно посчитать максимальную мощность, перемножив 12 на 15: чуть более 180 Ватт. То есть при пиковой нагрузке 300 Вт входные цепи могут не выдержать. Кроме этого, обычно прикуриватель имеет по цепи питания предохранитель номиналом 15 – 20 Ампер. Поэтому при подключении более мощных преобразователей он часто выходит из строя.

Вообще, не стоит выбирать модели мощных преобразователей с питанием от разъема прикуривателя: это ненадежно и опасно — может воспламениться электропроводка, не рассчитанная на мощную нагрузку!

Герметичный автомобильный инвертор  Сибконтакт ИС2-12-300Г имеет номинальную мощность 300 Ватт.

Он подключается к электрооборудованию автомобиля отдельной проводкой. Лучше это сделать непосредственно от аккумуляторной батареи через предохранитель номиналом 30 – 40 Ампер.

Герметичность устройства является плюсом с точки зрения минимизации рисков попадания внутрь его влаги и посторонних предметов. Однако при этом значительно уменьшается вентиляция элементов преобразователя, при постоянной мощной нагрузке он перегревается.

Видео — обзор автомобильного инвертора Сибконтакт ИС2-12-300Г:

Такой преобразователь может обеспечить питание ноутбука, бытовых электроприборов, электродвигателей небольшой мощности. Форма выходного напряжения приближается к синусоидальной, это большой плюс.

Кроме этого, Сибконтакт ИС2-12-300Г имеет защиту от перегрузок, переполюсовки, тепловую защиту, защиту от полного разряда АКБ, режим энергосбережения. Стоимость преобразователя порядка 4000 рублей.

Более мощный автомобильный инвертор AcmePower AP-DS600 (600 Ватт) может запитывать электроинструмент небольшой мощности (лобзик, дрель и др.) Он удобен для работы в полевых условиях, проведении выездных мероприятий.

Форма сигнала выходного напряжения – модифицированная (ступенчаиая) синусоида. Имеет необходимые защиты по питанию и перегреву. КПД – более 90%, стоимость – более 4000 рублей.

AVS Energy IN-1500W мощностью 1500 Ватт предназначен для питания чуть более мощных электроустановок и оборудования.

Однако продавцы инвертора AVS Energy IN-1500W не рекомендуют долговременно нагружать устройство потребителями мощностью более 800 Ватт.

Пользователи, которые испытали работу этого инвертора также отмечают, что заявленные 1500 Вт данный автомобильный инвертор «не держит».

Видео — об автомобильном преобразователе напряжения AVS Energy IN-1500W:

Супермощный инвертор Сибвольт 3012 (3000 Ватт) предназначен для питания практически любого оборудования. Он имеет синусоидальный сигнал, соответственно, высокую стоимость – более 33000 рублей. Масса преобразователя около 7 килограммов.

В продаже есть преобразователи мощностью 5000 Ватт и более.

При работе таких устройств на максимальной мощности в цепях питания протекают токи порядка 200 – 400 Ампер. Такой ток потребляет во время запуска двигателя стартер. Поэтому провода электропитания и клеммы преобразователя должны быть не менее мощными, чем стартерные.

При токе нагрузки 250 Ампер (мощность преобразователя около 3000 ватт) аккумуляторная батарея емкостью 100 Ампер-часов разрядится минут за 20. Это следует учитывать, планируя использовать преобразователь для решения задач энергообеспечения.

Детали схемы преобразователя 12 – 220 вольт

Обмотка дросселя L1 выполнена на ферритовом кольце имеющее диаметр 28мм. Она намотана проводом ПЭЛ-2 0,6мм одним слоем до полного заполнения кольца. Трансформатор Т1 представляет из себя сетевой трансформатор на 220 вольт (мощностью не менее 100Вт)  у которого две вторичные обмотки по 9В каждая.

Следует обратить внимание, что низковольтную часть автомобильного преобразователя можно выполнить на печатной плате, а высоковольтную (транзисторы, трансформатор, цепь питания, дроссель, стабилитроны) обязательно объемным монтажом (проводами достаточного сечения). Интегральную микросхему СD4001 можно поменять на К561ЛЕ5, а СD4013 применить отечественный аналог К561ТМ2. Стабилитрон VD1 на напряжение от 5…7 вольт, может быть Д814А, КС156, КС168. Стабилитроны VD2 и VD3 большой мощности  BZX85-33V или КС533. Конденсатор C4 на напряжение не ниже 100В, остальные могут быть на 15 вольт. Стабилитрон VD1 на напряжение от 5…7 вольт, может быть Д814А, КС156, КС168. Стабилитроны VD2 и VD3 большой мощности  BZX85-33V или КС533. Конденсатор C4 на напряжение не ниже 100В, остальные могут быть на 15 вольт

Стабилитрон VD1 на напряжение от 5…7 вольт, может быть Д814А, КС156, КС168. Стабилитроны VD2 и VD3 большой мощности  BZX85-33V или КС533. Конденсатор C4 на напряжение не ниже 100В, остальные могут быть на 15 вольт.

При рабочих деталях и верном монтаже автомобильный преобразователь не требует настройки. Можно лишь подстроить резистором R1 частоту выходного переменного тока.

Отключение при падении напряжения

Если вы используете в конструкции аккумуляторную батарею, которая параллельно работает в автомобиле, то рекомендуется позаботиться о том, чтобы автоматически отключался при низком заряде преобразователь с 12 на 220. Своими руками собрать простую схему отключения несложно. Если разрядится аккумулятор полностью, то вы не сможете завести двигатель даже с буксира. Поэтому внедрите в схему простой элемент – электромагнитное реле. Такие используются в автомобилях, поэтому найти его не составит труда.

У реле есть нижнее пороговое значение напряжения, при котором происходит замыкание контактов. Чтобы настроить более точно момент, необходимо подбирать сопротивление резистора R1. Оно должно быть равно сопротивлению обмотки реле, помноженному на коэффициент 0,1. Внедрить такую доработку можно без особого труда в преобразователь с 12 на 220. Своими руками подключить реле и резистор сможет даже начинающий электрик.

Но такая схема примитивна, и эффективность у нее крайне низкая, лучше воспользоваться модернизированной, она поддерживает точнее порог отключения батареи от инвертора.

Обзор лучших автоинверторов

Для составления рейтинга были использованы следующие параметры:

• мощность;
• качество выходного напряжения;
• поведение при перегрузках;
• комплектация;
• дополнительные функции (если есть);
• отзывы в реале и интернете;
• внешний вид;
• средняя цена в марте 2016 года.

МАП «Энергия» 900

Мощность 900 ватт, входное напряжение 10-15 вольт. Выходное напряжение со минимальным количеством гармоник и частотой 50 герц. При нагрузке свыше 1,3 киловатт автоматически отключается. Если нагрузка соответствует норме, то напряжение стабильно. Может использоваться как мощное пускозарядное устройство (обратное преобразование из 220 в 12 вольт). Внешний вид – большая и тяжелая коробка с цифровым индикатором и переключателями. Стоимость 35 тысяч рублей.

Штиль PS12/300

Мощность 300 ватт, входное напряжение 10,5–14 вольт. Выходное напряжение с минимумом количеством гармоник и частотой 50-60 герц. Если нагрузка на выходе менее 300 ватт, то напряжение стабильно. При увеличении мощности нагрузки напряжение начинает падать. Инвертор комплектуется проводами и разъемами для подключения к автомобильному аккумулятору, а также переходником для прикуривателя. На вид серая неказистая коробка на резиновых ножках. Стоимость 4500 рублей.

MobilEn SP-150

Заявленная мощность 150 ватт, но на испытаниях выдерживал нагрузку в 180 ватт, не снижая напряжения. Подключение дополнительной нагрузки приводит к срабатыванию защиты. При перегрузке сигнализирует легким, но неприятным писком. После отключения пищит очень громко. Выходное напряжение с минимумом гармоник частотой 50-60 герц. Оснащен штатным USB-портом, поэтому можно использовать для зарядки телефона, фотоаппарата, видеокамеры или iPod. Внешний вид – небольшая прямоугольная коробка, на одном торце которой расположена стандартная розетка, на другой сдвоенный провод с переходником на прикуриватель. Стоимость 1300 рублей.

MeanWell A301‑150‑F3

Мощность 150 ватт, входное напряжение 10,5–15 вольт. Выходное напряжение с минимумом гармоник и частотой 50-55 герц. При увеличении нагрузки до 175 ватт происходит автоматическое отключение. Оснащен стандартной розеткой и шнуром питания с переходником для прикуривателя. На вид серебристый аккуратный цилиндр. Стоимость 3500 рублей.

AcmePower DS-120

Заявленная мощность 120 ватт, но хорошо работает лишь при нагрузке менее 100 ватт. При увеличении мощности нагрузки до 107-110 ватт устройство автоматически выключается. Выходное напряжение со средним количеством гармоник и частотой 50-60 герц. Оснащен штатным USB-портом, поэтому можно использовать для зарядки телефона, фотоаппарата, видеокамеры или iPod. В комплект входит провод с переходником для прикуривателя. Внешний вид – аккуратная небольшая плоская коробочка из черного/серого пластика. Стоимость 750 рублей. 

Схемы устройств большей мощности

Преобразователь мощностью до 400 Вт

Схема состоит из задающего генератора (микросхема А1 — КР1211ЕУ1, зарубежного аналога не имеет — это задающий генератор с двумя выходами: прямым и инверсным, соответственно 4 и 6), двух ключей (полевики VT1 и VT2), трансформатора Т1 (повышающего).

Вывод 1, когда на него подается высокий уровень сигнала, останавливает генератор, в этой реализации не использован, в схеме на него подается сигнал постоянного низкого уровня.

Частота генерации определяется R1 – C1, надежный запуск генератора обеспечивают R2 – C2. Стабилизатор (элементы R3, VD1, C3, стабилизация 8-10 В) питает микросхему.

На выходе — двухтактный каскад: два мощных полевых транзистора IRL2505 (при нагрузке до 200 Вт радиаторы не требуются, если возможна большая нагрузка — радиаторы обязательны).

Трансформатором может быть какой-угодно сетевой с двумя обмоткми на 12 В требуемой мощности, лучше тороидальный, можно другой, но должно соблюдаться следующее условие: по мощности трансформатор должен превышать предполагаемую нагрузку в 2 (это если тороидальный сердечник) – 2.5 раза. Пример: если нагрузкой будут 100 Вт – нужна мощность 250 Вт, если тороидальный — 200 Вт.

Конденсатором С6 (он сглаживает импульс) — может быть К-73-17 либо подобный, напряжением 400 В или выше

Когда мощность потребления большая, ток с 12 В может превышать 40 А, вот почему на сечение и длину шины питания необходимо обратить внимание

Мощный преобразователь напряжения с 12 В на 220 В

Предназначен для нагрузки до 1000 Вт, требующей переменного напряжения 220В. Использованы старые транзисторы П216, которые радиолюбители еще могут найти в своем хозяйстве.

В качестве задающего генератора здесь используются транзисторы VT1, VT2 и трансформатор Т1 – задается частота 200 Гц. Вторичная обмотка Т1 сигнал через конденсаторы отправляет к электродам тиристоров VD1, VD2, которые создают импульсное напряжение в первой обмотке трансформатора Т2.

Неполярный конденсатор С4 (его емкость) подобран так, что его напряжение поочередно закрывает тиристоры. Резистором R3 защищаются цепи 12 В от перегрузки во время открывания тиристора.

У трансформатора Т1:

• у сердечника – пластина Ш16Х10;
• в обмотке 1 – 40+40 витков ПЭЛ 0.8;
• в обмотке 2 – 10+10 витков ПЭЛ 0.3;
• в обмотке 3 – 20+20 витков ПЭЛ 0.3.

В трансформаторе Т2:

• в сердечнике – пластина Ш50Х60;
• в обмотке 1 – 40+40 витков проводом 3 мм в диаметре;
• в обмотке 2 – 460 витков, провод ПЭЛ 0.8.

Использование тиристоров КУ202 позволит собрать подобный преобразователь меньшей мощности.

Также можно применить новые кремниевые транзисторы, в этом случае требуется корректировка режима постоянного тока.

Схема инвертора мощностью 300 Вт

Ниже приведена уменьшенная схема, полноразмерная схема для более комфортного просмотра здесь.

Достоинства:

• беспроблемная работа при нагрузке до 300 Вт;
• возможна нагрузка до 650 Вт (при сильном нагреве проводов и падении напряжения до 190 В).

Недостатки:

• сложность, требуется импортная комплектация;
• более высокая стоимость.

Трансформатором может послужить импульсный блок питания (нерабочий советский телевизор в самый раз). Нужно перемотать, сточить зазор на феррите (если из двух таких трансформаторов взять по одной половинке феррита, ничего точить не придется).

В трансформаторе преобразователя возможно использование двух колец, оба 40х25х11, склеенных вместе. Первичная – та же, что в ТПИ-3, вторичная – на 60 витков.

Первичная – в двух обмотках 3 повода на 0.8 у плеча – в одном плече 5 витков и во втором плече 5 витков.

Вторичная – два провода на 0.8. При наматывании используется метод проверки. Вначале половину вторичной — два провода 0.8 + изоляция, затем первичную два плеча, опять изоляция, еще раз вторичная – ее подгоняем для нужного вольтажа (230 В).

В качестве корпуса лучше использовать компьютерный блок питания АТХ, в нем есть кулер, который лучше оставить и применить для охлаждения при повышенной нагрузке.. Ниже показаны фотографии сделанного устройства.

Преимущества Luxeon IPS-2000

Представленный инвертор 12-220 с зарядкой имеет массу преимуществ

В первую очередь важно отметить, что он используется для подключения диодных ламп. Для систем сигнализации он также подходит. Предельная частота преобразователя находится на уровне 55 Гц

В данном случае датчик используется импульсного типа. Система защиты от перегрузки установлена с одним фильтром

Предельная частота преобразователя находится на уровне 55 Гц. В данном случае датчик используется импульсного типа. Система защиты от перегрузки установлена с одним фильтром.

Проводимость у преобразователя недостаточно высокая. Для автомобилей указанная модель не подходит, однозначно. В первую очередь надо упомянуть, что разъем в устройстве используется двухконтактного типа. Выходное напряжение модификации равняется 220 В. Коэффициент полезного действия инвертора составляет 78%. Корпус у него довольно компактный и весит немного. Защита от перезарядки в устройстве производителем не предусмотрена. Максимальное отклонение порогового напряжения составляет не более 10 В.

Особенности понятия

Под простым преобразователем напряжения подразумевается электротехническое устройство, предназначенное для преобразования таких величин тока, как частота, напряжение, число фаз и т. п.

Наиболее популярным конструкционным решением является полупроводниковый прибор, поскольку он обеспечивает высокий КПД.

Как видно на фото преобразователя напряжения, сделанного своими руками, он может быть:

• понижающим;
• повышающим.

Кроме того, стоит помнить и о следующей классификации – преобразователи делятся на выпрямители и инверторы. Первые превращают переменный ток в постоянный. Вторые – полная противоположность первых.

Как вычислить число витков обмотки

Чтобы рассчитать этот параметр для первичной обмотки, понадобится проделать следующие два действия:

Вычисление самого большего возможного значения тока. Для этого используется формула: Pmax/12=Imax, где P max – максимально возможная мощность.

Вычисление требуемой площади или диаметра провода. Здесь нужно руководствоваться силой тока и плотностью.

Так как ток движется лишь по поверхности провода, оптимальным вариантом станет замена толстого провода несколькими тонкими.

Во втором случае (для вторичной обмотки) понадобится провести ряд вычислений:

Разделите питающее напряжение на число витков, содержащихся в первичной обмотке. Так вы узнаете значение напряжения, которое дает всякий дополнительный виток.

Повышающий или понижающий преобразователь напряжения своими руками может сделать даже старшеклассник. Эти приборы относятся к категории простейших. Их сборка к тому же не оказывает существенного влияния на семейный бюджет. Главное, что стоит запомнить: при работе необходимо соблюдать технику безопасности, ведь электричество – это не игрушка.

Схема управления

И если подключение частотного преобразователя к электродвигателю выполнить просто, достаточно только соединить соответствующие выводы, то со схемой управления все куда сложнее. Все дело в том, что возникает необходимость в программировании устройства, чтобы добиться максимально возможных регулировок от него. В основе находится микроконтроллер, к нему производится подключение считывающих устройств и исполнительных. Так, необходимо наличие трансформаторов тока, которые будут постоянно следить за мощностью, потребляемой электроприводом. И в случае превышения должно произойти отключение частотника.

ТОП 3 — лучшие модели преобразователей и их технические характеристики

Рейтинг составлен на основании популярности и представляет собой подборку лучших,
по мнению экспертов, автомобильных инверторов 2020 года.

AVS IN-2000W

 Автомобильный инвертор
12 в 220 высокой мощности до 2 киловатт. Выпускается в алюминиевом
корпусе, чтобы содействовать отводу тепла. Есть встроенный кулер охлаждения. На
корпусе имеются удобные монтажные отверстия, крепится через них на стенку
грузовика или микроавтобуса. Способен выдавать ток силой до 10 Ампер.

Преимущества AVS IN:

• разъём USB, что позволяет
  интегрировать зарядку для сотового или навигатора без дополнительного адаптера;
• мощная встроенная защита от
  замыкания;
• длительная и надёжная работа —
  до 5 лет непрерывной эксплуатации;
• удобная клавиша включения.

Минусы:

• дороговизна — 7 тысяч рублей и
  более;
• чересчур короткие провода для
  подключения через клеммы АКБ;
• невозможность интеграции с
  прикуривателем;
• большой вес — более 2
  килограммов;
• всего 1 розетка для
  подключения, поэтому нужен отдельный тройник для питания нескольких
  устройств.

ROBITON R200

Инвертор на 150 Ватт, предназначенный для преобразования постоянного тока в
переменный. Есть возможность подключения ноутбука, зарядников, различных
электрических инструментов. Имеется удобный разъём USB, обеспечивающий
дополнительные возможности. Выполнен с использованием передовых технологий,
имеет систему многоуровневой защиты:

• короткое замыкание;
• перегрев;
• перегрузка;
• переполюсовка;
• недостаточное входное
  напряжение.

Преобразователь 12 в 220 имеет силовую
розетку типа F — контакты заземлены. Во время перегревов автоматически
отключается. Наличие встроенного вентилятора.

WESTER MSW250
12-​220В+​USB

По соотношению выходной мощности и удобства эксплуатации инвертор от
производителя Wester называют лучшим среди аналогов. Он выдаёт стабильное
напряжение в 250 Ватт, пиковая нагрузка способна доходить до 500 Ватт. Легко интегрируется
с прикуривателем — не нужно останавливаться в пути, чтобы подключить адаптер к
клеммам АКБ.

Вот какие плюсы данного преобразователя отмечены экспертами:

• наличие светодиодной индикации,
  позволяющей наблюдать за работой устройства, перегревом, спящим режимом;
• относительно низкая стоимость —
  от 1700 рублей;
• наличие отдельного USB-разъёма,
  интегрируемого с фотоаппаратом и телефонами;
• качественная, плотная
  евророзетка, в которой вилки от различной бытовой техники не выпадают даже
  от сильных вибраций на бездорожье;
• возможность подключения к
  прикуривателю, что исключает случайную переполюсовку и защищает
  выпрямитель от перегорания;
• система автоматического
  распознавания низкого и чересчур высокого напряжения, самоотключение;
• наличие отдельного
  предохранителя;
• защита от короткого замыкания;
• небольшой вес.

Есть и минусы:

• не интегрируется с ноутбуками 2
  А;
• кулер громко шумит во время
  охлаждения.

Когда необходим преобразователь напряжения

В каких случаях применяют преобразователь:

• для выполнения работ в местах, где нет электроэнергии (например, в полевых условиях) – устройство преобразовывает постоянное напряжение 12 вольт аккумуляторной батареи в переменное 220 В с нужными характеристиками;
• при охране объектов, чтобы здание, стоянка или офис не остались без защиты из-за скачков напряжения;
• в случае длительных командировок или путешествий – например, для кочевников, дальнобойщиков и автотуристов.

В производственных и домашних условиях часто применяют инверторы. Это преобразователи, которые после появления тока в сети автоматически переключается в другой режим и начинают зарядку аккумуляторов.