Применение электрических инверторов 12-220: обзор популярных моделей

Сферы применения

Инверторы используются в различных ситуациях:

• В дальних поездках обеспечивают возможность подключения к аккумулятору автомобиля необходимых приборов (холодильника, электрических инструментов и т.д.).
• Преобразование энергии, полученной от альтернативных источников (например, от солнечных батарей).

• Резервное энергоснабжение дома на случай неожиданного отключения электричества.
• Источник энергии на загородных участках при отсутствии централизованной электрификации и т.д.

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!

Инвертор: что это такое вне сварочного процесса?

Помимо сварки, термин «инвертор» встречается и в других направлениях нашей жизни. Чтобы не перечислять все характеристики по моделям оборудования, проще сделать распределение по областям применения. Таким образом, понять, какие именно модели инвертора необходимы, понять будет куда проще.

1) Инверторы в отопительных котлах

В наше время котел является незаменимым элементом частного дома (большинства). Сложная автоматика требует постоянной подачи электричества, но от перебоев застраховаться невозможно. Для организации альтернативного источника энергии используется инвертор. Агрегат преобразует 12,24 и 48 В. стандартные 220 В.

Какие задачи выполняет инвертор в котлах:

• альтернативный источник питания при перебоях подачи электричества с сети;
• восстановление нормального вольтажа при падении напряжения в сети;
• при отсутствии антифриза в теплоносителе, инвертор предотвращает замерзание;
• защита платы управления от скачков напряжения в сети.

В современных сборках котлов есть модули зарядки, контроля и так далее. Простой ИБП выдает только 20-30 минут подпитки, когда инвертор способен обеспечить потоком электрозарядов оборудование на протяжении 3 часов и более.

Последние модели котельных инверторов относятся к наиболее дорогим. Жертва по КПД компенсируется защитой аппаратной части оборудования, но вот по удобству данный агрегат нельзя назвать оптимальным для 50% семей со средним уровнем достатка. Тут уже каждый решает для себя самостоятельно.

Обратите внимание: по аналогии с котлами, человек может покупать подобный инвертор и для холодильного оборудования. Условия отбора такие же.

Наиболее популярные модели от ТМ CyberPower, Exmork и POWERMAN ONLINE. По критериям отбора выделю 5 – минимальная требуемая мощность, диапазон по входному напряжению, амплитуда искажения синусоиды, КПД и наличие дополнительных защит.

Разбор механики поведения инверторов при использовании в быту и промышленности:

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.

Мнение эксперта

Кузнецов Василий Степанович

Если устройство используется при работающем двигателе автомобиля, ток его нагрузки не должен быть выше тока, вырабатываемого генератором.

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.

Что такое инвертор в сварке: техническая сторона вопроса

Предположим, у вас имеется на руках батарея, выдающая 12-24 вольта. Подключить к ней электроинструмент нельзя, потому в качестве переходного элемента используется инверторная схема, способная преобразовать оговорённый вольтаж в нужные 220 Вольт.

Таким образом, встроенный инвертор служит посредником, который создает стандартную электросеть для бесперебойной работы оборудования, работающего от обычной розетки.

1) Принцип работы + схема управления

Пару лет назад единственным приемлемым вариантом для организации процесса сварки считались сварочные трансформаторы. По мере продвижения оборудования в нише, рынок постепенно заполнился инверторами, которые нынче вытеснили трансформаторы почти по всем направлениям использования быта. В промышленности приоритет все еще отдается первым.

Сварочный полуавтомат из инвертора и трансформатора

Чтобы разобраться с нюансами работы сварки, требуется знать, как устроен сам агрегат. Принцип работы инвертора мало кому интересен, но без азов сварщик не сможет произвести тонкую настройку оборудования, из-за чего снизится качество наложения валиков шва.

Принцип работы сварочного инвертора:

1. Происходит подача переменного тока на диодный мост, из-за чего поток преобразуется в постоянный.
2. Ток, что получен на первом шаге, транспортируется через блоки с транзисторами, снова превращаясь в переменный. Единственное изменение – смена частоты от 50 Гц до 30-90 кГц.
3. Полученный ток высокой частоты понижают в отношении напряжения. Стандартные 220 превращаются в 60-80 В.
4. Далее в дело вступает физика, а именно закон Ома. Сила тока повышается до значения в 140-210 Ампер.
5. На завершении напряжение с высокой частотой и заниженным вольтажом выпрямляется и подается на сварочный агрегат.

За счет этапа предварительного преобразования электроэнергии, инвертор содержит блоки трансформаторного типа намного меньшие по габаритам, из-за чего на получение одной и той же силы тока, требуется вес трансформатора в 50+ раз меньше. Практичность выходит на первое место.

Обратите внимание: существует 3 полноценных схемы преобразователей – инвертирующие, повышающие и понижающие. Выбор в производстве оборудования зависит от ценовой категории агрегата и его особенностей использования.

Вне зависимости от типа сборки, абсолютно все инверторы имеют 5 базовых элементов – коммутатор, блок питания, индуктивная катушка, конденсатор фильтра и диод блокировки. Имея на руках оговоренный перечень компонентов, человек может сделать подобие инвертора даже в домашних условиях. Главное, чтобы руки росли с правильного места, но даже в противном случае, — это дело наживное.

2) Плюсы/минусы сварочных инверторов + их классификация

Для начала давайте вкратце опишем процесс работы инвертора при сварке. Помимо самого преобразователя, для работы агрегата требуется наличие сварочных электродов, кабелей и электродержателей. Детальная схема конструкции отображена на рисунке ниже.

Алгоритм сварочного процесса:

1. Массу с минусом кидают на заготовку.
2. Зажим с плюсом подсоединяют к держателю прутка.
3. Чирканье по металлу запускает физический процесс с полюсами – замыкание. Результатом становится возникновение электрической дуги.
4. Полученная область имеет температуру, которая выше t плавления свариваемого металла. Электрод выполняет двойную функцию – присадка и защитная среда. Второе свойство реализуется за счет образования сварочной ванны в процессе плавки напыления прутка.
5. Сварщик держит пруток на расстоянии 3-5 мм от поверхности металла и расплавляет область заготовки, где планируется соединение. Процесс диффузии с последующей кристаллизацией помогает сформировать ровный сварной шов.

Соблюдение всех технологических моментов (которых довольно много), позволит получить наплавку, что по качеству ничем не уступит самому объекту сварки. Изучить тонкости сварочных работ на различных типах оборудования можете в рамках нашего сайта. Исчерпывающая информация найдется почти по всем интересующим вопросам, что касаются металлообработки и не только.

А теперь давайте разберем, в чем именно достоинства инверторного оборудования перед трансформаторами. Для пущей наглядности, информацию представил в виде таблицы.

Правильная эксплуатация, хранение и качественная сборка агрегата – 3 условия, которые позволят отбить стоимость инвертора, и даже выйти в плюс. У добросовестных производителей по качеству товара стоит пунктик, и не пользоваться им будет грешно. Далее хочу пройтись по классификации инверторного оборудования.

Помимо распределения сварочных инверторов, существует классификация преобразователей и в других направлениях. Детальнее по данному моменту я предоставлю информацию в разделе статьи ниже.

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.

• Перегрев.
• Превышение допустимой нагрузки.
• Неправильное подключение.

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

Какая форма тока у Вашего электрического инвертора?

ЧистаяМодифицированная

Инверторы со встроенным стабилизатором

Что такое стабилизатор напряжения? Обычно это отдельное устройство, позволяющее в широком диапазоне, и с хорошей точностью, выравнивать напряжение промышленной сети, если оно очень низкое или высокое. Например, качественный стабилизатор, позволяет поднять до 220 В сетевое напряжение, даже если в сети всего 120 В. Или наоборот, понизить сетевое напряжение, допустим с 270 В, до тех же 220 В. Качественные стабилизаторы выполнены на долговечных и быстродействующих симисторах, имеют минимум 8 переключающихся порогов. Ну а теперь посмотрите на характеристики встроенной в инвертор функции стабилизатора. Обычно это только 2 или 3 порога, используются не симисторы, а реле. В итоге, малая долговечность и узкий диапазон выравнивая сетевого напряжения. И есть ещё одна неприятная особенность у инверторов со встроенным стабилизатором. Они мало подходят для использования в условиях автономии, то есть там, где нет сети вообще. Ведь даже имея хорошее встроенное зарядное устройство, они не могут заряжать аккумуляторы от большинства обычных бензо/дизель генераторов. Почему? Потому, что именно из-за встроенного стабилизатора, они требуют очень качественного и устойчивого напряжения на своём сетевом входе. Т.е. генератор должен быть дорогим и с большим запасом мощности (а такой стоит в несколько раз дороже обычных генераторов).

Почему же встроенный в инверторе стабилизатор так повышает его требования к качеству и мощности бензо/дизель или газо генератора? Посудите сами. Генератор при увеличении нагрузки, чтобы удержать напряжение в районе 220 В, автоматически прибавляет обороты. При снижении нагрузки – снижает обороты по той же причине. Теперь рассмотрим цепочку генератор – стабилизатор – инвертор – меняющаяся нагрузка. Допустим, что-то включили, например электрочайник мощностью 2 кВт. Нагрузка подастся на 220 В, проходящее через стабилизатор, от работающего генератора. Напряжение в первую долю секунды начнёт проваливаться. Как вы думаете – кто среагирует первым стабилизатор или генератор? Правильно, стабилизатор, так как генератор более инерционен, обороты мгновенно не поднимешь.

Итак, стабилизатор переключится на повышающую обмотку, чтобы компенсировать провал. Но затем этот провал всё же доходит и до генератора. Генератор со своей стороны тоже повысит напряжение. На это повышение снова среагирует стабилизатор и понизит порог, на стабилизатор опять среагирует генератор и т.д. Возникнет колебательный процесс, который может пойти в разнос. И тогда одно из двух – система будет аварийно отключаться, или, этот колебательный процесс быстро затухнет и всё войдёт в норму. Так вот всё почти мгновенно «устаканивается», в том случае, если генератор качественный и имеет большой запас мощности. Тогда он на чайник 2 кВт будет реагировать как на «муху залетевшую в окно», потому что тогда чайник не сможет раскачать его обороты. Но стоят такие генераторы слишком дорого.

Выходы

Преобразователи могут оснащаться различными типами выходов для подключения потребителей:

• Электрическая розетка (обычная, европейского стандарта или универсальная).
• Разъём USB.

• Специальные разъёмы DC напряжением от 12 до 28 В (к ним подключается автомобильное оборудование: магнитолы, телевизоры, подогрев сидений и т.д.).

Количество выходов каждого типа зависит от конкретной модели.

Определяемся с характеристиками

Как и любое техническое оборудование, сварочные инверторы обладают рядом технических параметров, которые определяют их возможности.

Сварочный ток

Инверторные сварочные аппараты обеспечивают генерацию сварочного тока в диапазонах от 100 до 250 А.

Напряжение холостого хода

После преобразования тока, подаваемого из электрической сети в 220 В, на выходе из аппарата получается ток с напряжением в 50 – 90 В и рабочей частотой в 20 – 50 кГц. Для розжига дуги необходимо использовать максимальное напряжение, но оно создает угрозу безопасности сварщика и окружающих людей. Поэтому после окончания работы, напряжение падает до безопасного уровня.

Режим работы на максимальном токе

Важный показатель работы любого сварочного аппарата это показатель длительности работы. Его могут называть ПН или ПВ. Этот показатель говорит о том, какое количество времени будет работать аппарат при десятиминутном сварочном цикле, до отключения.

Другими словами, если ПВ составляет 50% — это значит что время эффективной работы, составит 5 минут, если показатель составляет 70%, то время составит 7 минут. Этот показатель должен быть отражен в технической документации, входящей в состав поставки сварочного аппарата.

Материал

Для изготовления корпуса преобразователя могут использоваться разные материалы:

• Алюминий.
• Сталь.

• Пластик.

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.

Мнение эксперта

Кузнецов Василий Степанович

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

Стоимость

Наиболее значимое влияние на стоимость преобразователя оказывает его мощность.

Выделяют три основных ценовых сегмента:

• Начальный. Сюда входят маломощные устройства (до 200 Вт) для питания мелких приборов. Включаются в прикуриватель. Выдают модифицированную синусоиду. Стоимость – до 1400 руб.
• Средний. Инверторы мощностью до 800 Вт с модифицированной синусоидой. Подключаются напрямую к аккумулятору. Стоимость – 1400 – 5000 руб.
• Высший. Мощные устройства (до 5 кВт) с модифицированным или чистым синусом. Стоимость – от 5000 руб.

Типы электричества

Большинство преподавателей, которые предоставляют студентам информацию об электричестве, говорят в основном о постоянном токе (DC). Он представляет собой поток электронов, которые следуют друг за другом на определенном расстоянии. Наиболее популярная аналогия от опытных учителей — сравнение потока с муравьями, идущими колонной и несущими на себе обычные сухие листья.

Такое представление довольно обобщенное, но основная идея правильная. Схема напоминает сплошную электрическую петлю, приводящую в работу обычный фонарик. Однако в больших бытовых приспособлениях электричество работает по-другому. Розетки, вмонтированные в стену, поставляют приборам источник энергии, основанный на переменном токе (AC). В нем электричество переключается с большой скоростью, составляющей 50−60 раз в секунду, то есть частота таких переключений — 50−60 Гц.

Обычному человеку, который не обладает знаниями в области электроники, не совсем понятно, как такой ток питает приборы, если постоянно меняет направление своего движения. Однако ответ на этот вопрос прост. Например, можно взять обычную настенную лампу, работающую от источника переменного тока. При включении ее в розетку электроны начинают активно двигаться, меняться местами и менять направление движения. Весь процесс происходит очень быстро, поэтому в проводах образуется тепло.

Именно это тепло и будет переходить в лампу, приводя к ее свечению. Переменный ток также эффективно питает приспособления, как и постоянный, но электроны в нем движутся на месте.

Популярные модели

Из всего многообразия инверторов потребители отдают предпочтение следующим моделям:

STURM AW98A03

Номинальная мощность прибора – 240 Вт. Отключение происходит при нагрузке более 360 Вт (30 А). Оснащается прочным корпусом и защитой от перегрева, перенапряжения и короткого замыкания. Прост в обращении, управление осуществляется одной кнопкой. Выдаёт изменённую синусоиду. Стоимость – около 2500 руб.

МАП «ЭНЕРГИЯ» 900

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.

TBS POWERSINE PS600-12

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.

MEANWELL 12/220V 1500W

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

RITMIX RPI-6010 CHARGER

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

MOBILEN SP-150

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

LUXEON IPS-2000S

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

ШТИЛЬ PS12/300

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

Принцип работы инвертора

Как уже отмечалось, инверторы вошли в практику сварных работ не так давно, на исходе ХХ столетия. В основе работы аппаратов этого типа лежит принцип сдвига напряжения. Такое решение позволяет поднять силу и частоту тока. Надо отметить, что устройство инвертора, применяемого для работ – содержит довольно сложную схему, внутри которой реализуются нижеприведенные процессы:

Инверторные сварочные аппараты

1. Переменный ток, подаваемый на инвертор, преобразуют в постоянный. Изменение параметров тока происходит в устройстве, который собирают с применением диодного моста.
2. Полученный ток передается на инвертор, который играет роль генератора высокочастотных импульсов. В транзисторном блоке, происходит обратное преобразование постоянного тока в переменный. Но получаемый ток, обладает существенно большей частотой, чем тот, который поступает из сети питания.
3. Ток высокой частоты поступает на трансформатор. Это устройство снижает напряжение и одновременно повышает силу тока. Так как трансформатор, который используют для работы с токами высокой частоты, имеет небольшие габариты, все это сказывается на габаритно-весовых характеристиках инвертора.
4. После прохождения трансформатора, переменный ток, с новыми параметрами поступает на выпрямитель, где он снова трансформируется в постоянный, который и используют для сварки.

Сварка инвертором для начинающих

Надо отметить, что инверторные устройства, в отличие от устройств трансформаторного типа потребляет в два раза меньшее количество энергии. Кроме этого, параметры тока, который поступает из устройства, гарантируют то, что сварочная дуга будет иметь стабильный розжиг и горение во время сварки.