Как сделать простой инвертор 12-220 В мощностью 2500 Вт частотой 50 Гц своими руками

Инвертор предназначен для получения 220-вольтового переменного напряжения из невысокого постоянного. Подключается к любому 12-вольтовому источнику, в т.ч. к автомобильному аккумулятору через гнездо прикуривателя. Мощность нагрузки может достигать 2500 Вт и лимитируется преимущественно мощностью выходного трансформатора и нагрузочной способностью гнезда прикуривателя.

Инвертор интересен тем, что:

• прост со схемотехнической точки зрения;
• требует минимальной наладки;
• собирается из доступных компонентов.

Электрическая схема инвертора

В качестве ключевого компонента устройства использован интегральный управляемый мультивибратор СD4047BD с элементами подстройки частоты следования генерируемых импульсов, силовая часть собрана на спаренных полевых транзисторах. Для получения выходного напряжения 220 В использован повышающий трансформатор, входы первичных обмоток которого подключены непосредственно к выводам D (стокам) силовых транзисторных сборок.

Силовые оконечные каскады А собраны на спаренных полевых транзисторах. Схема оконечного каскада показана далее.

200-омные резисторы в цепи затвора обеспечивают выравнивание токов по отдельным транзисторам.

Электронные компоненты, используемые в устройстве

Для сборки схемы необходимы:

• микросхема CD4047BD управляемого мультивибратора — http://alii.pub/5xga2j
• три резистора 220 Ом мощность 0,25 Вт — http://alii.pub/5h6ouv
• электролитический конденсатор на 1000 мкФ — http://alii.pub/5n14g8
• керамический конденсатор на 47 нФ — http://alii.pub/5n14g8
• переменный резистор на 12 кОм — http://alii.pub/5o27v2
• четыре мощных полевых транзистора IRFZ44N — http://alii.pub/5ct567
• четыре резистора 200 Ом мощность 0,25 Вт — http://alii.pub/5h6ouv
• повышающий трансформатор с коэффициентом трансформации 20.

Особенности сборки и настройки схемы инвертора

Компоненты слаботочной части схемы рекомендуется монтировать на печатной плате-«слепыше». Для установки микросхемы мультивибратора целесообразно применить 14 или 16 контактную монтажную колодку.

Полевые транзисторы силовых модулей «А» устанавливаются в одни или два ряда на медном или алюминиевом радиаторе. В случае рядной установки его функции вполне может выполнять брусок длиной порядка 10 см и сечением 1,5 х 1,5 см, в котором сверлятся и нарезаются отверстия для крепления транзисторов «под винт».

Часть схемы собирается навесным монтажом.

Трансформатор взят от сломанного источника бесперебойного питания.

Припаиваем плату к транзисторам.

При настройке схемы переменным резистором частота генерации импульсов устанавливается на 50 Гц.

Наблюдается некоторое отличие формы выходного напряжения от синусоидального, т.к. мультивибратор CD4047BD генерирует прямоугольные импульсы, фронты которых частично сглаживаются трансформатором. Повышенный коэффициент нелинейных искажений не имеет значения для основной массы нагрузок.

Смотрите видео

Как сделать простой инвертор 12В – 220В 50Гц — https://sdelaysam-svoimirukami. ru/3767-prostoy-invertor-12v-220v-50gc.html

Как сделать инвертор 12 в 220 своими руками

При частых отключениях электроэнергии в домашнем хозяйстве становится незаменимым инвертор, способный превратить 12 вольт в 220. Конечно, такой прибор не решит всех проблем большого частного дома, но обеспечить работу холодильника, зарядку телефонов и другие подобные операции он вполне в состоянии. Стоимость таких устройств довольно высокая, а, кроме того, придется покупать дополнительное оборудование и расходы будут еще выше. Некоторые домашние мастера способны собрать инвертор 12 в 220 своими руками из подручных материалов.

Содержание

Варианты сборки преобразователя

Существует несколько способов создать инвертор своими руками с нормальной работоспособностью. Первый вариант предполагает покупку готового блока, помещенного в корпус и оборудованного теплоотводом. Приобрести его можно на любых популярных торговых площадках через сеть интернет. Такой блок обойдется примерно в два раза дешевле аналогичного оборудования заводского изготовления. Для сборки не требуются особые знания и навыки в области электротехники. По такому же принципу рассчитывается и собирается самодельный сварочный инвертор.

Во втором случае приобретается необходимый набор деталей вместе с печатной платой. В итоге, цена снизится примерно еще в 1,5 раза. Для сборки уже понадобятся навыки работы с паяльником и радиодеталями. Нужно знать, как выполнить разводку активных компонентов, уметь быстро найти их выводы, правильно включать в схему полярные элементы – конденсаторы, диоды и т.д. Требуются знание нужного сечения проводов, для того или иного тока.

Тем не менее, эти два способа имеют немало сложностей, с которыми придется столкнуться в процессе работы. Готовый заводской корпус выполняет функцию теплоотвода, эффективно охлаждающего мощные транзисторные ключи, расположенные внутри. Все это отсутствует у полуфабрикатов и у наборов деталей, прежде всего, у них нет готового корпуса. Этим и объясняется такая большая разница в цене. Поэтому радиатор придется искать отдельно или покупать готовую конструкцию из алюминия. В местах расположения ключей его толщина составляет от 4 мм и более, а каждому ключу отводится 50 см² на 1 кВт выдаваемой мощности. Все эти дополнительные приборы достаточно громоздкие и могут не поместиться в имеющийся корпус.

В связи с этим многие домашние умельцы используют в качестве инвертора источник бесперебойного питания, работающий совместно с компьютером. Здесь также не требуется специальных навыков, бесперебойник просто подключается к автомобильному аккумулятору. Однако, сама АКБ требует отдельной предварительной зарядки.

Последний способ собрать простейший инвертор, заключается в создании собственной схемы с учетом потребностей и деталей, имеющихся в наличии. Необходимо самостоятельно выполнить все расчеты, а на стадии сборки потребуются знания измерительных приборов и умение ими пользоваться.

Изготовление автомобильного инвертора

Инверторное устройство, способное преобразовывать 12 вольт в 220, становится незаменимым во время путешествий на автомобиле. Многие виды бытовой техники смогут работать в отрыве от стационарных источников питания. Единственным серьезным ограничением является величина максимально допустимой нагрузки, находящейся в пределах нескольких сотен ватт. Конечно, можно воспользоваться и более мощными инверторами, но в этом случае наступит очень быстрая разрядка аккумулятора.

В зависимости от расходования тока, нагрузка бывает активной, с максимальным потреблением энергии, и реактивной, когда энергия, полученная от батареи, потребляется частично. Характер нагрузки необходим для того, чтобы рассчитать максимальную мощность. Например, самая большая нагрузка, планируемая к подключению, составляет 300 Вт. Сам же инвертор должен обладать мощностью на 25% больше. По расчетам мощность устройства выходит 375 Вт, поэтому наиболее близким по этому значению прибором будет инвертор на 400 Вт.

По такой же схеме рассчитывается преобразователь, изготавливаемый собственными силами. Устройство с нормальной сборкой или схема простого инвертора обеспечивает потребности в освещении, зарядке телефонов, подключении телевизора и других устройств первой необходимости. Как уже отмечалось, не рекомендуется пользоваться мощными приборами, которые очень быстро сажают АКБ.

Для изготовления простейшего преобразователя будут нужны силовые транзисторы и мультивибратор. Такие устройства могут нормально работать даже в условиях резких перепадов температур. В условиях жаркой погоды понадобится система дополнительного охлаждения транзисторов, чтобы избежать их перегрева и выхода из строя. В большинстве случаев можно обойтись обычным кулером от компьютера, установленным на радиатор охлаждения.

Сегодня в конструкциях инверторов уже не используются обычные трансформаторы, которые обеспечивали высокочастотные преобразования на 220В. В преобразователях применяются импульсные схемы, обеспечивающие такой же результат. Для самодельного устройства подойдет микросхема К561ТМ2 с двумя D-триггерами. Один триггер DD1 является задающим генератором, а второй – DD1.2 – служит делителем частоты. Преобразование напряжения осуществляется силовыми транзисторами КТ827 или КТ819. Более качественное преобразование выполняется полевыми транзисторами IRFZ44, выдающими максимально чистую синусоиду.

Для получения контура частотой 50 Гц используется вторичная обмотка с параллельно соединенными конденсаторами электролитического типа и нагрузка. Без этой нагрузки, подключаемой на выходе, устройство не будет работать. Только после подключения какого-либо потребителя, начнется преобразование напряжения из 12 вольт в 220. Существенным недостатком подобных схем является не совсем качественное выходное напряжение. Чтобы увеличить мощность устройства потребуются более эффективные, но и более дорогостоящие транзисторы. Конденсатор, подключаемый к выходу, рассчитывается на минимальное напряжение в диапазоне от 250 до 300 вольт.

Самодельный преобразователь повышенной мощности

Изготовление преобразователя напряжения с 12 вольт на 220, мощностью 3 кВт, потребует теоретических знаний и практических навыков работы с радиоэлектронными компонентами. Некоторые важные компоненты, например, импульсный трансформатор, необходимо изготовить самостоятельно.

Остальные детали можно приобрести в готовом виде. Кроме трансформатора для решения задачи, как сделать инвертор понадобятся следующие элементы:

• Широтно-импульсный модулятор – ШИМ, работающий непосредственно с полупроводниковыми ключами. Именно он задает рабочую частоту для всей схемы, при которой силовые ключи переключаются десятки тысяч раз в течение секунды.
• Полупроводниковые транзисторы. По факту являются силовыми ключами, обеспечивающие усиление сигнала и выполнение всех необходимых коммутаций. Их основное действие заключается в своевременном открытии и закрытии. Совместно с ШИМ выдают на выходе максимально качественную синусоиду.
• Система охлаждения. Состоит из алюминиевых радиаторов, площадь поверхности которых зависит от мощности прибора. С возрастанием мощности, требуется и более крупный радиатор.
• Необходимое количество фольгированного материала. Он служит основой, на которую монтируются детали. На такой плате можно собрать любой, даже самый простой сварочный инвертор.
• Нужные марки конденсаторов, резисторов и других пассивных элементов. Требуемое количество соединительных проводов с заранее рассчитанным сечением.

В некоторых случаях для коммутационных действий могут понадобиться электромагнитные реле. При необходимости, допускается их использование в качестве силовых ключей, но скорость коммутации в этом случае будет намного ниже.

В любом случае самодельное устройство 12 — 220 обойдется намного дешевле заводского инвертора. Тем не менее, все кому позволяют денежные средства, предпочитают приобретать фирменные устройства в красивом корпусе, со всеми необходимыми разъемами для подключения потребителей. Хотя, некоторые виды преобразователей, разработанные самостоятельно, могут превосходить по характеристикам заводские аналоги.

Аккумуляторные батареи

Инвертор 12 в 220, сделанный самотоятельно не может работать сам по себе. Для преобразования напряжения в 12 вольт, его нужно вначале откуда-то получить. Таким источником электроэнергии служат аккумуляторные батареи свинцово-кислотного типа. Эти химические устройства способны регулярно выполнять отдачу больших токов, не утрачивая своей работоспособности за 12-15 циклов зарядки и разрядки.

Чтобы АКБ преждевременно не вышла из строя, ее напряжение отслеживается с помощью контроллера, предотвращающего чрезмерный разряд. Однако, следует помнить, что в родных АКБ бесперебойников используется гелевый электролит, а в автомобильных батареях – жидкий. Поэтому режимы зарядки у них различаются. Токи, пропускаемые сквозь гель, не подходят для жидкого электролита. Таким образом, источник бесперебойного питания будет регулярно не до конца заряжать автомобильный аккумулятор, и он быстро выйдет из строя. Во избежание подобных ситуаций, у инвертора 12 в 220 на основе ИБП в комплекте должно быть отдельное зарядное устройство для АКБ. Его также возможно сделать самостоятельно.

Мощность аккумуляторной батареи выбирается в соответствии с основными целями и задачами преобразователя напряжения. Этот показатель рассчитывается как мощность, отдаваемая потребителям, разделенная на КПД инвертора. В любом случае следует не допускать полной разрядки аккумулятора, устанавливать для этой цели специальные ограничители работы или контроллеры. При отсутствии этих приборов, конструкция инвертора должна соответствовать возможностям имеющейся батареи.

В среднем кислотные аккумуляторы могут работать без заметной потери своего ресурса в течение 2 часов при токе 12 А и мощности 60 А/ч, 24 А – 120 А/ч, 42 А – 210 А/ч. Учитывая имеющийся КПД преобразования допустимая долговременная мощность нагрузки будет соответственно 120, 230 и 400 Вт. На короткое время может быть подключена повышенная нагрузка, тогда мощность возрастает примерно в 2,5 раза. Однако, после такой интенсивной работы, батарея должна отдыхать как минимум 20 минут.

Сколько стоит солнечная электростанция мощностью 3 кВт?

Стоимость установки солнечных панелей снижается, а экономия, которую они обеспечивают, остается высокой. Из-за этого солнечные фотоэлектрические системы мощностью 3 киловатт-часа (кВт) становятся все более популярным вариантом для домовладельцев.

Хотя системы мощностью 3 кВт может быть недостаточно для питания всего дома, она может помочь компенсировать потребление электроэнергии в доме.

В этом блоге мы рассмотрим, что вам нужно знать, прежде чем перейти на солнечную энергию и установить солнечную систему мощностью 3 кВт.

На этой странице

… Показать больше

Хотя солнечные системы мощностью 3 кВт занимают меньше места на вашей крыше, они могут не покрыть все ваши потребности в электроэнергии. Источник изображения: The Verge

Сколько в среднем стоит солнечная система мощностью 3 кВт?

Поскольку системы мощностью 3 кВт относительно малы, они могут быть гораздо более доступными, чем более крупные системы.

При средней стоимости солнечной энергии в 3 доллара за ватт по состоянию на апрель 2021 года солнечная энергосистема мощностью 3 кВт в США будет стоить около 9 долларов. ,000 . Если учесть федеральный налоговый кредит на солнечную энергию в 2022 году, цена солнечной системы упадет примерно до 6300 долларов.

Важно иметь в виду, что указанная выше стоимость является средней, многие штаты предлагают различные скидки на солнечную энергию на основе штатов или коммунальных служб, такие как льготные тарифы или чистые счетчики. Из-за этого стоимость солнечной энергии варьируется от штата к штату, и мы перечислили несколько штатов для сравнения.

Государственный	Средняя стоимость солнечной системы мощностью 3 кВт до вычета налогов	Средняя стоимость солнечной системы мощностью 3 кВт после налогового кредита
Калифорния	8040 долларов	5 628 долл. США
Флорида	7 740 долл. США	5 718 долларов США
Техас	8 310 долларов США	5 817 долл. США
Северная Каролина	7 470 долл. США	5 229 долларов США
Аризона	7920 долларов	5 544 долл. США
Нью-Джерси	8 340 долларов США	5 828 долларов США
Массачусетс	8 610 долл. США	6 027 долл. США
Грузия	6990 долларов	4 893 долл. США
Нью-Йорк	8 580 долларов США	6006 долларов

Можете ли вы профинансировать систему мощностью 3 кВт?

Вы можете финансировать солнечные системы, если у вас нет наличных денег для полной оплаты, что позволяет вам владеть своей системой, оплачивая ее и получая долгосрочную экономию на счетах за электроэнергию.

Ниже приведены наиболее распространенные способы, с помощью которых домовладельцы финансируют свои солнечные системы:

• Солнечная ссуда: Ссуда, которую вы берете на покупку и установку солнечных батарей, чтобы вы могли инвестировать в солнечную систему, не платя много денег вперед.
• Аренда солнечных батарей: вы платите фиксированный ежемесячный или ежегодный платеж своему установщику солнечных батарей, и вы не являетесь владельцем солнечных панелей.
• Соглашение о покупке солнечной энергии (PPA): вы платите на основе центов за киловатт-час (кВтч) за энергию, которую производят ваши солнечные панели. Это похоже на аренду солнечных батарей, только с другими условиями оплаты.

Сколько солнечных панелей в солнечной системе мощностью 3 кВт?

Системы мощностью 3 кВт небольшие и обычно имеют от 8 до 11 солнечных панелей.

Фактическое количество солнечных панелей в системе мощностью 3 кВт зависит от мощности солнечных панелей. Панели с большей мощностью более эффективны, чем их аналоги с меньшей мощностью. Типичные панели имеют мощность от 275 до 400 Вт.

Например, если вы устанавливаете солнечные панели мощностью 300 Вт, вам потребуется 10 панелей для выработки электроэнергии, достаточной для системы мощностью 3 кВт. 10 панелей должны быть в состоянии поместиться в большинстве домов и помогут компенсировать ваши расходы на электроэнергию.

Сколько места на крыше вам нужно для солнечной системы мощностью 3 кВт?

Для установки солнечной панели мощностью 3 кВт потребуется менее 300 квадратных футов площади на крыше.

Крыши, выходящие на южную сторону, идеальны, и имейте в виду, что фактическая необходимая площадь в квадратных футах будет зависеть от мощности или эффективности, а также от размеров панелей, которые вы устанавливаете.

Высокоэффективные солнечные панели будут производить больше энергии на меньшей площади. Поэтому, если у вас нет свободного места на крыше около 300 квадратных футов, панели с более высокой эффективностью могут помочь вам использовать имеющееся пространство для солнечной батареи мощностью 3 кВт.

Сколько энергии производит солнечная система мощностью 3 кВт?

Система мощностью 3 кВт будет производить около 260–415 кВтч электроэнергии в месяц, т. е. количество производимой энергии колеблется в пределах 3120–4980 кВтч в год.

Учитывая, что среднее ежемесячное потребление электроэнергии в США составляет 893 кВтч, системы на 3 кВт может быть недостаточно, чтобы полностью исключить счет за коммунальные услуги. Системы

мощностью 3 кВт, как правило, просто помогают компенсировать потребление электроэнергии и не покрывают весь счет за электроэнергию.

Количество солнечного света, которое получает ваш родной штат, также определяет количество необходимых вам солнечных панелей. Если вы живете в солнечной Аризоне, система мощностью 3 кВт даст вам гораздо больше, чем если бы вы жили в дождливом Вашингтоне.

Сколько я могу сэкономить с солнечной системой мощностью 3 кВт?

Экономия на счетах за электроэнергию от солнечной системы мощностью 3 кВт сильно различается в зависимости от штата. Это связано с тем, что ваша экономия на счетах за электроэнергию зависит от того, сколько энергии производится и сколько стоит электроэнергия.

Например, если ваша солнечная система мощностью 3 кВт вырабатывает 415 кВтч в месяц во Флориде, это сэкономит вам около 46 долларов в месяц. Система, установленная в Массачусетсе (где электроэнергия очень дорогая), производящая 415 кВтч, сэкономит домовладельцу 79 долларов в месяц.

В таблице ниже приведены оценки того, сколько может сэкономить система мощностью 3 кВт в различных штатах:

Срок окупаемости ваших солнечных батарей или время, необходимое для того, чтобы окупить систему и получить полностью бесплатную электроэнергию, зависит от вашего штата. стимулы.

Срок окупаемости будет короче, если вы живете в районе с дополнительными скидками на солнечную энергию, такими как кредиты на возобновляемую солнечную энергию (SREC). Узнайте, каков ваш расчетный период окупаемости системы мощностью 3 кВт в вашем штате, здесь.

Как найти подходящего установщика для солнечной системы мощностью 3 кВт?

Если вы ищете автономные варианты или заинтересованы в самостоятельной установке солнечных батарей, вы можете купить комплект для самостоятельной установки солнечной батареи для установки системы мощностью 3 кВт.

Комплект «сделай сам» стоит около 5000 долларов, что делает его немного дешевле, чем цена установки, которую вы получите от солнечной компании.

Но во многих случаях вам потребуется помощь специалиста по установке солнечных батарей или лицензированного электрика для правильной установки солнечных батарей и прохождения проверок. Вся эта дополнительная работа может стоить больше, чем установка ваших панелей лицензированным установщиком солнечных батарей.

Чтобы действительно быть уверенным, что система мощностью 3 кВт подходит именно вам, имеет смысл поработать с проверенными установщиками солнечных батарей, чтобы определить количество солнечных панелей, необходимых вашему дому. Узнайте, на какие местные льготы вы можете претендовать, и подходит ли система мощностью 3 кВт для вашего дома.

Основные выводы

• Системы мощностью 3 кВт помогают компенсировать потребление электроэнергии, но не сокращают расходы на электроэнергию.
• Солнечная система мощностью 3 кВт будет производить от 260 до 415 кВтч электроэнергии в зависимости от воздействия солнца.
• Средняя стоимость установки солнечной системы мощностью 3 кВт составляет 9 000 долларов США, но она варьируется в зависимости от штата.
• Годовая экономия в каждом штате разная, но может составлять от 300 до 900 долларов в год.

Определение размеров инверторов для оптимизации эффективности системы солнечных панелей

Эффективность инвертора определяет эффективность системы солнечных панелей, поскольку инверторы преобразуют постоянный ток (постоянный ток) (вырабатываемый солнечными панелями) в переменный ток (переменный ток). (как используется электросетью). Это заставляет многих задаться вопросом, какое влияние чрезмерный или заниженный размер инвертора окажет на общую эффективность системы. Эта запись проливает свет на этот вопрос и, надеюсь, поможет покупателям принять более взвешенное решение в отношении их нынешней или будущей солнечной фотоэлектрической установки.

Инвертор солнечной системы работает оптимально в пределах заданного рабочего «окна» (обычно указывается в спецификациях инвертора). По мере того, как мощность, поступающая от солнечных панелей системы, увеличивается и уменьшается, способность инвертора эффективно преобразовывать ее из электричества постоянного тока в электричество переменного тока различается. Пока входной сигнал от панелей находится в пределах окна, можно считать, что инвертор работает оптимально.

На приведенном ниже графике красная линия представляет средний КПД инвертора, а зеленая стрелка представляет выходную мощность ваших солнечных батарей. Серая рамка показывает рабочее окно инвертора на основе входных данных от солнечных панелей и заданной эффективности инвертора. В этом случае КПД менее 83% будет считаться «субоптимальным», и в идеале размер системы должен быть таким, чтобы свести к минимуму количество времени в течение дня, в течение которого инвертор работает в этом диапазоне.

Недостаточная мощность вашего инвертора

Используя приведенный выше график в качестве примера, занижение мощности вашего инвертора будет означать, что максимальная выходная мощность вашей системы (в киловаттах – кВт) будет зависеть от размера вашего инвертора. Независимо от выходной мощности солнечных панелей выходная мощность будет отсекаться («обрезаться») инвертором, чтобы она не превышала номинальную мощность инвертора (например, 3 кВт, 5 кВт и т. д.).

Ваш установщик может предложить инвертор меньшего размера, если он решит, что количество падающего солнечного излучения (солнечного света) на ваши панели будет ниже ожидаемого из-за вашего местоположения и климата, ориентации ваших панелей или других факторов.

Недостаточный размер инвертора — иногда называемый «разгоном» — на самом деле стал обычной и широко распространенной практикой в ​​Австралии — даже одобрен производителем инверторов SMA, одним из крупнейших и наиболее уважаемых имен в отрасли. (Подробнее о разгоне.)

Хотя в идеальных условиях максимальная выходная мощность солнечной системы будет «урезана» до выходной мощности инвертора за счет разгона в середине дня, также может быть получен выигрыш в общем количестве произведенной энергии (киловатт-часы – кВтч). Выигрыш достигается за счет дополнительной энергии, вырабатываемой ранним утром и ближе к вечеру, поскольку инвертор меньшего размера будет включаться раньше и выключаться позже и работать более эффективно с более низкими входами постоянного тока.

На приведенной ниже диаграмме показано, как полуденные потери (красные), связанные с инвертором «недостаточного размера», могут быть компенсированы утренними и дневными выигрышами (зеленые).

В соответствии с правилами Совета по чистой энергии для аккредитованных установщиков мощность солнечной панели может превышать мощность инвертора только на 33%. Это означает, что для типичного инвертора мощностью 5 кВт вы можете увеличить мощность солнечной панели до 6,6 кВт в соответствии с правилами.

Превышение размера вашего инвертора

Установка инвертора, максимальная мощность которого превышает номинальную мощность вашей солнечной панели, может быть вариантом, если вы хотите расширить свою солнечную панель в какой-то момент в будущем, но обычно это не рекомендуется.