Автомобильный компьютер с инвертором

220 вольт в автомобиле – все что нужно знать об инверторах

Лето – пора автопутешествий, и мы берем с собой в машину привычные домашние гаджеты, устройства и инструменты. Однако далеко не все из них можно зарядить от USB и прикуривателя – многие будут работать только от розетки 220 вольт… Для этого случая давно придуманы автомобильные инверторы – давайте разберемся, как они устроены, какими свойствами должны обладать и где пределы их возможностей.

Все больше электронных и электрических устройств, приборов и инструментов, прежде привязанных к розетке, становятся беспроводными. Однако окончательно беспроводной век еще не наступил, и огромный парк техники по-прежнему жестко зависим от питания или зарядки от электросети 220 вольт. Менять эту технику на более современную с целью приобрести возможность питать или заряжать ее в автомобиле нерационально и просто расточительно. И проблема необязательно распространяется лишь на устаревшее оборудование – к примеру, любой достаточно современный аккумуляторный инструмент (шуруповерт, «болгарка», лобзик, цепная пила и т. п.) штатно комплектуется сетевым зарядным устройством, но вот зарядник под гнездо автомобильного прикуривателя продается всегда опционально, стоит дорого, а в ассортименте многих брендов электроинструмента и вовсе отсутствует!

В подобных ситуациях поможет автомобильный инвертор – прибор, преобразующий постоянный ток 12 вольт в переменный, с напряжением 220 вольт и традиционной для квартиры двухгнездовой розеткой. В некоторых автомобилях такое устройство имеется штатно – оно интегрировано под обшивку, а розетка выведена наружу в салоне или в багажнике. Если же таковой опции нет, обзавестись преобразователем напряжения нетрудно. Давайте разберемся, какими бывают инверторы 12 вольт/220 вольт и каким должен быть правильный гаджет!

Розетка штатного инвертора в багажнике Toyota Land Cruiser

Розетка штатного инвертора в багажнике Volkswagen Tiguan

Внешний вид​

Собственно, две взаимосвязанные между собой характеристики – это мощность и форма корпуса. Маломощные преобразователи-инверторы могут быть оформлены в виде крупного «адаптера», вставляемого непосредственно в прикуриватель, или в виде цилиндра, диаметром, как у банки газировки для установки в подстаканник – с кабелем в тот же прикуриватель. Такой формат весьма удобен, но существенно ограничен по мощности – у первого варианта она обычно не превышает 70-100 ватт, у второго – 100-150 ватт (хотя анонсировано может быть и больше – в зависимости от наглости производителя!). Охлаждение у таких гаджетов обычно естественное, безвентиляторное. Корпуса – безопасные, пластиковые.

Более мощные инверторы выпускаются в виде прямоугольных алюминиевых корпусов с радиаторными ребрами и с вентиляторами продувки. Как правило, модели до 200 ватт мощности еще имеют шнур в прикуриватель (и иногда могут даже быть безвентиляторными), но более мощные уже идут с проводами-«крокодилами» для подключения напрямую к клеммам аккумулятора под капотом и с эффективной системой охлаждения продувкой. Уход от легкого подключения в прикуриватель к не слишком удобному и непригодному для использования в движении подключению «крокодилами» связан с тем, что предохранитель в цепи прикуривателя на большинстве машин не превышает номинал в 15 ампер. С таким потребляемым током инвертор не может выдавать более двухсот ватт во избежание перегорания предохранителя.

Еще более могучие модели преобразователей напряжения ограничены по мощности фактически только возможностями аккумулятора и генератора среднестатистического автомобиля. В продаже есть инверторы на мощность до 1,5-2 киловатт, и даже выше. Рассмотрим взаимосвязь мощности и возможностей более подробно!

Мощность и нагрузка

Не станем глубоко вникать в КПД таких преобразователей – он весьма высок и для простоты будем считать написанную на корпусе мощность равно относящейся и к питаемой нагрузке, и к потребляемому от аккумулятора автомобиля току.

От наиболее компактных устройств мощностью менее 100 ватт (к которым относятся и встроенные штатные инверторы) можно питать в лучшем случае зарядное устройство для ноутбука (да и то с не слишком мощной батареей), сетевой зарядник планшета, электробритву – если вы много времени проводите в авто, домашний фумигатор, чтобы выгнать перед ночевкой из салона комаров, и тому подобную слабосильную мелочевку.

У инверторов с мощностью 100-200 ватт ассортимент доступных питаемых устройств пошире, но не радикально. Практически никакой 220-вольтовый электроинструмент через инвертор с подключением в прикуриватель работать не сможет: самая хилая «болгарка» обычно требует не менее 400 ватт мощности, дрель – 300-350 ватт, и т. п. Дрель запустится, если нажимать на ее кнопку достаточно плавно, но при малейшей нагрузке от сверления на преобразователе сработает защита… С помощью инверторов с мощностью под 200 ватт можно запитать, к примеру, дешевенькую орбитальную (эксцентриковую) шлифмашинку – в принципе, это полезная возможность для желающих отполировать кузов, но не имеющих гаража с розеткой! Или мультифункциональный мини-гравер, позволяющий работать с небольшими сверлами, шарошками, борами, крошечными отрезными и шлифовальными кругами, что порой весьма выручает при ремонте автомобиля.

А вот инверторы на 400-500 ватт и выше уже существенно расширяют возможности автономности водителя. С их помощью можно включать в полевых условиях самый разный и относительно мощный электроинструмент – важно не забывать запускать мотор во избежание быстрой посадки аккумулятора. И помнить о главном – у многих мощных электроприборов (особенно с электродвигателями) кратковременный пусковой ток превышает рабочий ток в полтора-два раза. И инвертор должен быть на такой запас рассчитан!

Что же позволяют инверторы мощностью 800 ватт, 1000 ватт, 1500 ватт и выше? Можно подумать, что с ними автомобиль превращается в электростанцию, способную запитать здоровенную «болгарку» с 230-миллиметровым диском, небольшую тепловую пушку, полноценный пылесос и многое другое, но увы, это не так… Главный ограничивающий фактор – мощность генератора автомобиля! Даже если считать КПД преобразователя-инвертора за 100% (хотя и это не так), киловаттный инвертор при полной нагрузке потребует от бортсети автомобиля 70-80 ампер! Столь высокий ток невозможно безопасно и долговременно передавать через точечный контакт клемм-«крокодилов», да и многие генераторы при такой нагрузке будут работать на пределе, что совсем не полезно. Причем это касается не только генераторов с максимальным током отдачи 90 ампер, но и более мощных. С годами у запрессованных в мост выпрямительных диодов ухудшается теплопередача и повышается сопротивление в точке контакта, и на повышенных (однако не превышающих допустимый предел) токах начинается перегрев моста, и приближается выход его из строя.

Мощность потребителя, подключаемого к ЛЮБОМУ инвертору, всегда нужно выбирать как минимум на 25% меньше, чем предельное значение в ваттах, написанное на корпусе инвертора. А особо мощных преобразователей это касается даже в большей степени! Долговременно и надежно питать от инвертора-«киловаттника», подключенного к аккумулятору легкового автомобиля, можно в лучшем случае приборы и инструменты с мощностью 600-700 ватт – остальное закладывается на пиковые пусковые токи.

Защита от перегрузки

Очень важная характеристика любого инвертора – наличие качественной защиты от перегрузок по выходу. Подключение нагрузки с пусковым током выше номинального рабочего может спалить сам инвертор или как минимум выжечь предохранитель прикуривателя в блоке предохранителей машины. Хилая 400-ваттная болгарка под 115-й диск при включении на секунду берет ватт 500 и более, и даже маломощный зарядник для ноутбука с момента втыкания в розетку порождает кратковременный стартовый импульс высокого тока, сопровождающийся искрой и громким щелчком.

Дешевые инверторы для защиты от подключения слишком мощной нагрузки оснащаются простейшим плавким предохранителем, расположенным внутри штекера прикуривателя – менять его в случае перегорания муторно и не всегда возможно. Поэтому защита должна быть электронной и относительно «умной» – инвертору нужно кратковременно выдерживать пиковые перегрузки для запуска электроприборов и электроинструмента с высокими пусковыми токами, а при основательной перегрузке преобразователь выключается и с небольшой задержкой автоматически включается заново.

Вот только при покупке на Алиэкспресс (да и не только) тип защиты, алгоритм ее работы и адекватность срабатывания понять до приобретения достаточно сложно – описание не всегда отражает реальность, а отзывы неточны… Остается полагаться на лоты с большим количеством развернутых отзывов от людей, имеющих понимание в электрике, или просто надеяться на удачу…

Доработка инструмента для работы совместно с инвертором

Нередко бывает так, что ваш инвертор по заявленному току подходит для того устройства, которое планируется через него включать, но на деле постоянно вырубается из-за высокого пускового тока. Подобное частенько наблюдается при реализации такой распространенной прикладной задачи, как включение в полевых условиях «болгарки»… Если ваша «болгарка» или иной инструмент не имеет кнопки с зависимостью оборотов от степени нажатия, позволяющей запустить инструмент мягко, без броска тока, плавный пуск можно сделать своими руками. Для этого потребуется универсальный модуль для плавного пуска, который можно приобрести и легко за десять минут встроить практически в любое устройство. Выглядит такой модуль как крошечная коробочка с двумя проводами, и включается она в разрыв любого из двух проводов питания электроприбора – внутри корпуса или даже снаружи, на выносе! В сам инвертор ее, кстати, тоже можно встроить.

Опасен ли инвертор?​

Многим кажется, что исходное напряжение в 12 вольт априори предполагает безопасность. Помните бородатую шутку: «Может ли убить человека 12-вольтовый аккумулятор? Может, но только если упадет со шкафа на голову…».

Увы, 220 вольт в инверторе столь же опасны, как и 220 вольт в домашней розетке. Преобразователь категорически нельзя брать и включать мокрыми руками, и, памятуя о тотальном китайско-безымянном происхождении большинства этих гаджетов, весьма желательно проверить утечку тока на корпус, если в вашей модели он металлический. Подключите к свежекупленному инвертору мультиметр в режиме вольтметра переменного тока: поочередно к каждому из выходных гнезд и к корпусу – напряжения на щупах тестера быть не должно!

Источник статьи: http://www.kolesa.ru/article/220-volt-v-avtomobile-vse-chto-nuzhno-znat-ob-invertorakh

Автомобильные инверторы: характеристики, типы, виды

Подключение

Способ подключения автоинвертора к бортовой сети или аккумулятору автомобиля.

— В прикуриватель. Подключение к стандартной автомобильной розетке DC 12V; традиционно роль такой розетки играет гнездо прикуривателя (отсюда и название), однако во многих автомобилях новых моделей предусматривается и отдельное гнездо. Этот вариант наиболее удобен — ведь воткнуть штекер в гнездо намного проще, чем тянуть кабеля от аккумулятора к месту установки инвертора. С другой стороны, он подходит лишь для моделей с номинальной выходной мощностью (см. ниже) до 300 Вт — большая мощность создаёт нерасчётные нагрузки на бортовую сеть и может привести к перегреву и повреждению проводки.

— Крокодилы (к аккумулятору). Подключение непосредственно к аккумулятору при помощи кабелей с зажимами типа «крокодил». Само по себе прямое соединение с аккумулятором позволяет создавать довольно мощные устройства — ограничение 300 Вт, характерное для питания от прикуривателя (см. выше), тут не действует. Правда, считается, что зажимы-«крокодилы» обеспечивают менее плотное и надёжное соединение, чем кабели (см. ниже), и хуже подходят для сильных токов. Поэтому номинальная мощность подобных инверторов обычно не превышает 1500 Вт. С другой стороны, подобное соединение удобнее для быстрого подключения-отключения инвертора.

— Кабель (к аккумулятору). Подключение . напрямую к аккумуляторной батарее при помощи кабелей с плоскими контактами, которые при подключении зажимаются в клеммах батареи. Такая конструкция обеспечивает более плотный контакт, чем описанные выше «крокодилы», однако менее удобна при подключении и отключении инвертора. Она характерна для инверторов высокой мощности.

— В прикуриватель/крокодилы. Универсальные модели, допускающие подключение и через гнездо прикуривателя, и напрямую к аккумулятору при помощи зажимов-«крокодилов». Технические особенности обоих вариантов подключения описаны выше. Здесь же отметим, что номинальная выходная мощность подобных инверторов может превышать 300 Вт; в таких случаях при работе от прикуривателя необходимо соблюдать осторожность и не подключать к устройству нагрузку более чем на 300 Вт.

Напряжение на входе

Номинальное напряжение на входе, на которое рассчитан автоинвертор. Данный показатель должен соответствовать номинальному напряжению аккумулятора, который используется с устройством:

— 12 В. Наиболее популярное напряжение аккумуляторных батарей, применяемых в современном транспорте: используется в абсолютном большинстве легковых автомобилей, также встречается в мотоциклах и грузовой технике.

— 24 В. Этот вариант характерен для тяжёлой техники — автобусов, «фур», тягачей и т.п.

Отметим, что фактическое напряжение аккумулятора при работе может варьироваться в пределах нескольких вольт — в основном в связи с изменением уровня заряда. Но автоинверторы создаются с учётом этой особенности и могут нормально работать в определённом диапазоне напряжений. Поэтому в общих характеристиках вполне достаточно указать номинальное напряжение батареи; конкретный же рабочий диапазон часто приводится лишь в подробной документации.

Номинальная выходная мощность

Общая мощность питания, выдаваемого автоинвертором в штатном режиме работы. Другими словами этот параметр можно описать как наибольшую номинальную мощность подключённой нагрузки, при которой устройство способно без сбоев и перегрузок проработать в течение длительного времени (сравнимого с временем разрядки аккумулятора, который используется для питания).

Соответственно, при выборе по номинальной выходной мощности стоит исходить из энергопотребления предполагаемой нагрузки. При этом подбирать инвертор стоит с запасом в 15-20% — например, для ноутбука с потреблением 150 Вт рекомендуется устройство не менее чем на 175 Вт. Это связано не только с защитой от перегрузок, но и с тем, что многие инверторы способны выдавать заявленную мощность лишь при полном заряде аккумулятора, а по мере исчерпания этого заряда она снижается.

Также стоит учитывать, что некоторые устройства — например, автохолодильники или бытовые пылесосы — при запуске потребляют значительно больше энергии, чем в обычном режиме работы. Поэтому при выборе инвертора для подобных устройств стоит ориентироваться не только на номинальную, но и на пиковую мощность — мощность, которую автоинвертор способен без последствий выдать в течение нескольких секунд.

Пиковая выходная мощность

Напряжение на выходе

Напряжение питания, выдаваемого инвертором на выходе.

Модели, поставляемые в страны СНГ, в абсолютном большинстве случаев выдают 220 либо 230 В. Разница между этими показателями является, по сути, чисто формальной: различие в 10 В сравнимо с колебаниями, возникающими в обычных бытовых сетях, и абсолютное большинство приборов, рассчитанных на работу от розетки, совершенно нормально переносят подобную разницу. Единственный сколь-либо значимый момент состоит в том, что более высокое напряжение позволяет выдать высокую мощность при меньшей силе тока на выходе (см. ниже); однако опять же эта разница невелика и в большинстве случаев непринципиальна.

Сила тока на выходе

Максимальная сила тока, которую автоинвертор при работе способен выдать на выходе без перегрузок и сбоев.

Отметим, что сила тока может указываться как для штатного режима работы, так и для пикового (подробнее см. «Номинальная выходная мощность» и «Максимальная выходная мощность» соответственно). Однако в любом случае она напрямую связана с мощностью и напряжением: мощность — это сила тока, умноженная на напряжение. С практической точки зрения сила тока не столь важна, как два других параметра, а при необходимости её легко можно вычислить, «поделив ватты на вольты». Поэтому для многих моделей данная характеристика вообще не указывается.

Форма выходного сигнала

Форма, которую имеет график напряжения, выдаваемого автоинвертором.

— Синусоида. Такую форму имеет классический график переменного напряжения — в т.ч. и того, что присутствует в бытовых сетях 220 В. Таким образом, синусоида говорит о высоком качестве выходного сигнала — напряжение изменяется равномерно, без резких перепадов и максимально близко к параметрам обычных розеток. Это позволяет подключать к автоинвертору практически любую нагрузку — вплоть до аудиосистем и другой деликатной электроники, чувствительной к качеству питания. С другой стороны, подобное качество требует применения сложных управляющих схем и заметно сказывается на стоимости, а реальная необходимость в нём имеется не так часто. Поэтому синусоидальный сигнал характерен в основном для автоинверторов премиум-класса.

— Аппроксимированная синусоида. Термин «аппроксимированная синусоида» (также употребляется вариант «модифицированная») означает, что данная форма выходного сигнала лишь приблизительно похожа на синусоиду. Как правило, подобный график имеет вид «ступенек», иногда довольно крупных. Этого достаточно для питания большинства видов нагрузки, применяемой в автомобилях — начиная от ламп и электроинструментов и заканчивая телевизорами и ноутбуками; при этом сами автоинверторы получаются не столь дорогими, как модели с чистой синусоидой. Их недостатком является невозможность работы . с чувствительными электронными устройствами, однако этот момент нельзя назвать критичным: список таких устройств довольно невелик, да и в автомобилях они применяются весьма редко.

Коэффициент полезного действия автоинвертора.

КПД — это соотношение (в процентах) между количеством энергии, которое прибор выдаёт на нагрузку, и тем количеством, которое он потребляет от бортовой сети автомобиля. Соответственно, чем выше этот показатель — тем эффективнее работа и тем меньше потери при преобразовании. На практике это означает, что при прочих равных прибор с более высоким КПД позволит нагрузке дольше работать от аккумулятора; особенно это важно при высокой потребляемой мощности.

В современных автоинверторах значения КПД в 80 – 85% считаются средними, 90% и более — хорошими.

Количество розеток

Количество стандартных розеток на 220 В, предусмотренное в конструкции автоинвертора.

Чем больше розеток — тем больше электроприборов можно одновременно подключить к инвертору. В то же время специфика использования автомобильных преобразователей такова, что их редко приходится применять для нескольких устройств сразу. Кроме того, одновременное подключение требует соответствующей мощности (см. «Номинальная выходная мощность»), а сами розетки ещё и заметно влияют на габариты. Поэтому чаще всего в современных моделях используется одна розетка — этого, как правило, достаточно. Впрочем, высококлассные мощные инверторы могут иметь и две розетки.

USB-выход

Количество USB-выходов в конструкции автоинвертора.

USB — это стандартный разъём, применяемый в компьютерной технике для различных периферийных устройств. Изначально он предназначался для обмена информацией, однако всё большую популярность приобретают портативные гаджеты (смартфоны, планшеты, плееры и т.п.), заряжаемые через USB. Собственно, в автоинверторах данный порт используется исключительно в роли разъёма для зарядки; а несколько таких разъёмов позволяют, соответственно, подключать несколько заряжаемых устройств одновременно.

Сигнал при разряде батареи

Наличие в автоинверторе функции оповещения о низком заряде аккумулятора, к которому подключено устройство.

Данная функция значительно снижает риск «посадить» аккумулятор авто за счёт использования инвертора и в то же время избавляет от необходимости контролировать состояние батареи вручную. Сигнализация, как правило, реагирует на напряжения на входе: при значительном снижении, свидетельствующем о глубокой разрядке, устройство подаёт предупреждающий сигнал. Многие модели имеют также функцию автоматического отключения через некоторое время после срабатывания оповещения (по таймеру или при снижении напряжения до предельно допустимого). Порог чувствительности обычно настраивается таким образом, чтобы после срабатывания сигнала и отключения инвертора аккумулятор всё ещё был способен запустить двигатель авто.

Защита

Системы защиты, предусмотренные в конструкции автоинвертора.

— От короткого замыкания. Короткое замыкание возникает вследствие резкого падения сопротивления нагрузки до очень малых значений (например, из-за пробоя изоляции или загрязнения схем в подключённом к автоинвертору приборе). Вследствие этого критически возрастает сила тока, что может привести к повреждению как нагрузки, так и самого инвертора, и даже к возгораниям и травмам. Данная защита предотвращает подобные последствия, отключая питание в случае возникновения короткого замыкания.

— От перегрева. Защита от критического повышения температуры автоинвертора: при нагреве система отключает устройство, предотвращая повреждения и другие нежелательные последствия. Отметим, что перегрев не обязательно является признаком неполадки — он может возникнуть и при длительной работе в штатном режиме (что не отменяет необходимости отключения во избежание неприятностей).

— От перегрузки. Перегрузки возникают в тех случаях, когда потребляемая мощность подключённого устройства (устройств) превышает выходную мощность автоинвертора (см. выше). Подобные ситуации приводят к работе на нештатных режимах, что чревато поломками и даже возгораниями. С некоторыми последствиями подобных ситуаций могут справиться другие системы защиты (например, защита от перегрева, описанная выше), однако в данном случае проще . предотвратить причину, чем бороться с последствиями.

— От неправильного подключения. Система, защищающая автоинвертор от подключения с неправильной полярностью: обнаружив несоответствие «плюса» и «минуса», защита отключает устройство, предотвращая поломки и другие неприятности. Эта функция встречается только в моделях, подключаемых напрямую к аккумулятору (см. выше) — перепутать полярность при включении в гнездо прикуривателя невозможно.

Дисплей

Наличие собственного дисплея в конструкции автоинвертора.

Дисплей позволяет отображать различную дополнительную информацию: напряжение на входе и выходе, энергопотребление нагрузки, состояние аккумулятора, сообщения о сбоях в работе и т.п. В современных автоинверторах, как правило, используются простейшие монохромные ЖК-экраны — стоят они недорого, а для описанного информирования их возможностей вполне достаточно.

Длина кабеля

Размеры

Общие габариты автоинвертора.

В современных автомобилях (особенно легковых), как правило, не так много места для установки дополнительного оборудования. Данный параметр позволяет оценить пространство, необходимое для размещения инвертора, убедиться, что выбранное устройство вписывается в «посадочное место», а при необходимости — выбрать другое место или другую модель. При этом нужно помнить, что для многим автоинверторам необходим необходим определённый запас по месту — для нормальной работы системы охлаждения; обычно этот запас указывается в подробной документации.

Источник статьи: http://www.e-katalog.ru/k462.htm