Se utiliza un convertidor de tensión de 12 a 220 V cuando es necesario conectar dispositivos eléctricos que consumen corriente de red estándar a una fuente de tensión alterna. En muchos casos, esta red no está disponible. El uso de un generador de gasolina autónomo requiere el cumplimiento de las reglas para su mantenimiento: monitoreo constante del nivel de combustible de trabajo, ventilación. El uso de convertidores completos con baterías de automóvil le permite resolver el problema de la mejor manera.
Contenido
Finalidad y principio de funcionamiento
Que es un convertidor de voltaje. Este es el nombre de un dispositivo electrónico que cambia la magnitud de la señal de entrada. Se puede utilizar como un dispositivo elevador o reductor. El voltaje de entrada después de la conversión puede cambiar tanto su magnitud como su frecuencia.Estos dispositivos que cambian el voltaje de CC (lo convierten) en una señal de salida de CA se denominan inversores.
Los convertidores de voltaje se utilizan tanto como un dispositivo independiente que suministra a los consumidores energía de CA como pueden ser parte de otros productos: sistemas y fuentes de alimentación ininterrumpida, dispositivos para aumentar el voltaje directo al valor requerido.
Los inversores son generadores de tensión de oscilaciones armónicas. Una fuente de CC que usa un circuito de control especial crea un modo de cambio periódico de polaridad. Como resultado, se genera una señal de voltaje de CA en los contactos de salida del dispositivo al que está conectada la carga. Su valor (amplitud) y frecuencia están determinados por los elementos del circuito convertidor.
El dispositivo de control (controlador) establece la frecuencia de conmutación de la fuente y la forma de la señal de salida, y su amplitud está determinada por los elementos de la etapa de salida del circuito. Están clasificados para la potencia máxima que la carga consumirá en el circuito de CA.
El controlador también se utiliza para controlar la magnitud de la señal de salida, lo que se logra controlando la duración de los pulsos (aumentando o disminuyendo su ancho). La información sobre los cambios en el valor de la señal de salida en la carga ingresa al controlador a través del circuito de retroalimentación, sobre la base de la cual se genera una señal de control para guardar los parámetros necesarios. Esta técnica se llama señales PWM (modulación de ancho de pulso).
En los circuitos de las teclas de salida de potencia de un convertidor de voltaje de 12 V, se pueden usar potentes transistores bipolares compuestos, tiristores semiconductores y transistores de efecto de campo. Los circuitos del controlador se implementan en microcircuitos, que son dispositivos listos para usar con las funciones necesarias (microcontroladores), especialmente diseñados para dichos convertidores.
El circuito de control proporciona la secuencia de operación de las teclas para proporcionar a la salida del inversor la señal necesaria para el funcionamiento normal de los dispositivos de consumo. Además, el circuito de control debe asegurar la simetría de las medias ondas de la tensión de salida. Esto es especialmente importante para los circuitos que utilizan transformadores de impulsos elevadores en la salida. Para ellos, la aparición de una componente de tensión constante, que puede aparecer cuando se rompe la simetría, es inaceptable.
Hay muchas opciones para construir circuitos de inversor de voltaje (VIN), pero se distinguen 3 principales de ellos:
- EN puente sin transformador;
- transformador IN con cable neutro;
- circuito puente con un transformador.
Cada uno de ellos encuentra aplicación en su campo, dependiendo de la fuente de energía utilizada y la potencia de salida requerida para alimentar a los consumidores. Cada uno de ellos deberá estar provisto de elementos de protección y señalización.
La protección contra subtensión y sobretensión de la fuente de CC determina el rango de funcionamiento de los inversores "en la entrada". La protección contra el voltaje de CA de salida alto y bajo es necesaria para el funcionamiento normal de los equipos de consumo. El rango de funcionamiento se establece de acuerdo con los requisitos de la carga que se utiliza.Estos tipos de protección son reversibles, es decir, cuando los parámetros del equipo se restablecen a la normalidad, se puede restablecer el trabajo.
Si la protección actúa por un cortocircuito en la carga o un aumento excesivo de la corriente de salida, es necesario un análisis exhaustivo de las causas de este evento antes de continuar con la operación del equipo.
El convertidor de 12V es el más adecuado para crear una red eléctrica local. La presencia de un gran número de coches y baterías de 12 V CC permite que se utilicen para satisfacer las necesidades de los usuarios. Estas redes se pueden crear en una variedad de lugares, comenzando desde su propio automóvil. Son móviles y no dependen del estacionamiento.
Variedades de convertidores de 12 a 220 voltios.
Los convertidores simples de 12 a 220 están diseñados para consumidores de baja potencia. Los requisitos para la calidad de la tensión de alimentación de salida y la forma de la señal son bajos. Sus circuitos clásicos no utilizan microcontroladores PWM. El multivibrador, montado sobre los elementos lógicos Y-NO, genera impulsos eléctricos con una tasa de repetición de 100 Hz. Se utiliza un flip-flop D para crear una señal en contrafase. Divide la frecuencia del oscilador maestro por 2. Se genera una señal antifase en forma de pulsos rectangulares en las salidas de disparo directo e inverso.
Esta señal, a través de los elementos de búfer en los elementos lógicos, NO controla el circuito de salida del convertidor, construido sobre transistores clave. Su potencia determina la potencia de salida de los inversores.
Los transistores pueden ser compuestos bipolares y de campo. Los circuitos sumidero o colector incluyen la mitad del devanado primario del transformador. Su devanado secundario está diseñado para una tensión de salida de 220 V.Dado que el flip-flop dividió la frecuencia del multivibrador de 100 Hz por 2, la frecuencia de salida será de 50 Hz. Tal valor es necesario para alimentar la gran mayoría de los equipos eléctricos y de radio domésticos.
Todos los elementos del circuito son alimentados por la batería del vehículo, utilizando elementos adicionales para la estabilización y protección contra interferencias de alta frecuencia. La batería en sí también está protegida de ellos.
En los circuitos de convertidores simples, no se proporcionan elementos de protección y control automático. La frecuencia de la señal de salida está determinada por la elección de la capacitancia del capacitor y la resistencia de la resistencia incluida en el circuito oscilador maestro. Como protección más simple contra un cortocircuito en la carga, se utiliza un fusible en el circuito de la batería del automóvil que alimenta el circuito. Por lo tanto, siempre es necesario tener un juego de fusibles de repuesto.
Los convertidores de CC a CA modernos más potentes se fabrican de acuerdo con otros esquemas. El controlador PWM establece el modo de funcionamiento. También determina la amplitud y frecuencia de la señal de salida.
El circuito convertidor de 2000 W (12 V+220 V+2000 W) utiliza la conexión en paralelo de elementos activos de potencia en sus etapas de salida para obtener la potencia de salida requerida. Con este circuito se suman las corrientes de los transistores.
Pero una forma más confiable de aumentar el parámetro de potencia es combinar varios convertidores de CC / CC como señal de entrada de un inversor común de CC / CA (corriente continua / corriente alterna), cuya salida se utiliza para conectar una carga potente.Cada uno de los convertidores CC/CC consta de un inversor con salida de transformador y un rectificador para esta tensión. En los terminales de salida hay una tensión constante de unos 300 V. Todos ellos están conectados en paralelo en la salida.
Es difícil obtener más de 600 W de potencia de un inversor. Todo el circuito del dispositivo está alimentado por el voltaje de la batería.
Dichos circuitos están provistos de todo tipo de protección, incluida la protección térmica. Los sensores de temperatura están montados en la superficie de los radiadores de los transistores de salida. Generan tensión en función del grado de calentamiento. El dispositivo de umbral lo compara con el establecido en la etapa de diseño y emite una señal para detener el dispositivo con la alarma correspondiente. Cada tipo de protección está equipada con su propio dispositivo de señalización, a menudo sonoro.
También se utiliza refrigeración forzada adicional con la ayuda de un enfriador de aire instalado en la caja, que entra en funcionamiento automáticamente al comando del sensor térmico correspondiente. Además, la carcasa en sí es un disipador de calor confiable, ya que está hecha de metal corrugado.
Según la forma de onda del voltaje de salida
Los convertidores de tensión monofásicos se pueden dividir en dos grupos:
- con onda senoidal pura a la salida;
- con una onda sinusoidal modificada.
En los inversores del primer grupo, el convertidor de alta frecuencia crea un voltaje constante. Su valor está cerca de la amplitud de la señal sinusoidal, que se requiere obtener en la salida del dispositivo.En un circuito de puente, un componente que tiene una forma muy parecida a una sinusoide se separa de este voltaje de CC mediante la modulación de ancho de pulso del controlador y un filtro de paso bajo. Los transistores de salida se abren varias veces en cada medio ciclo durante un tiempo que varía según la ley armónica.
Una onda sinusoidal pura es necesaria para los dispositivos que tienen un transformador o un motor en la entrada. La parte principal de los dispositivos modernos permite el suministro de voltaje, cuya forma se asemeja aproximadamente a una sinusoide. Los productos con fuentes de alimentación conmutadas imponen requisitos particularmente bajos.
Dispositivos transformadores
Los convertidores de voltaje pueden contener transformadores. En los circuitos inversores, participan en la operación de los osciladores de bloqueo maestro que generan pulsos que tienen una forma casi rectangular. Como parte de dicho generador, se utiliza un transformador de pulso. Sus devanados están conectados de tal manera que crean una retroalimentación positiva, lo que resulta en la creación de oscilaciones no amortiguadas.
El circuito magnético (núcleo) está hecho de una aleación con una alta capacidad de campo magnético. Debido a esto, el transformador opera en modo no saturado. Varios tipos de ferritas, permalloy tienen estas propiedades.
Los multivibradores han reemplazado a los generadores de bloqueo de transformadores. Utilizan una base de elementos moderna y tienen una mayor estabilidad de frecuencia en comparación con sus predecesores. Además, en circuitos multivibradores, cambiar la frecuencia de operación del generador se logra de manera sencilla.
En los modelos modernos de inversores, los transformadores operan en las etapas de salida.A través de la salida desde el punto medio del devanado primario a los colectores o drenajes de los transistores utilizados en ellos, se suministra la tensión de alimentación de la batería. Los devanados secundarios se calculan utilizando la relación de transformación para una tensión alterna de 220 V. Este valor se utiliza para alimentar a la mayoría de los consumidores domésticos.
Artículos similares:
