Преобразователи постоянного тока в переменный.1)
Трансформаторы и их назначениеНемецкий журнал Promobil провел испытания пяти различных преобразователей тока для автодомов, превращающих постоянный ток в переменный напряжением 220 В для автономного подключения обычных бытовых электроприборов. Каковы же оказались результаты?
Кофе-машина, ноутбук, телевизор - в современном автодоме эти вещи считаются само собой разумеющимися. Однако для всех этих устройств зачастую требуется напряжение обычной бытовой электросети - 220-230 вольт. На кемпинг-стоянках, оборудованных подключением к сети, это не проблема. Вдали же от цивилизации закономерно есть два пути: либо ограничиться использованием электроприборов, питающихся от бортовой 12-вольтовой сети постоянного тока, либо обзавестись инвертором (он же трансформатор), т.е. преобразователем тока. Назначение этих устройств в том, чтобы превращать постоянный ток автономной бортовой сети напряжением 12 или 24 В в синусоидальный переменный напряжением 220 В.
2)
Протестированные инверторыВкратце рассмотрим инверторы для автодомов, подвергнутые сравнительному испытанию.
В продаже имеется большое количество трансформаторов для автодомов различных типов. Стоимость самых простых, подключающихся к прикуривателю, составляет около 20 евро. Самые сложные, в том числе использующиеся для подключения медицинского оборудования в спецмашинах мощные синус-генераторы, стоят свыше 1000 евро.
Что же могут самые популярные среди караванеров пять трансформаторов одного из ведущих производителей комплектующих для автодомов (
http://www.reimo.com)? Высоким спросом пользуется Power Saver PS-150 стоимостью 29,90 евро и мощностью 140 Вт. Он выдает переменный ток с простым трапециевидным импульсом и напряжением 230 В. Он оборудован всеми необходимыми системами безопасности: автоматическим отключением при напряжении батареи 10,5 В, предохраняющим ее от полного разряда, и термопредохранителем, защищающим устройство от выхода из строя при перегрузке. Однако запитать с помощью 140-ваттного устройства кофе-машину или фен вряд ли получится - для приборов такого рода зачастую требуется мощность не менее 1000 Вт, а значит и более сложный и дорогостоящий преобразователь.
В 300-ваттной категории выбор уже больше. К ней относится Power Saver PS-300 стоимостью 59 евро. Это один из самых простых, но достаточно мощных трансформаторов, выдающий ток с трапециевидным импульсом. Само собой, в нем есть вышеупомянутые средства защиты, а в дополнение он оснащен электровентилятором для эффективного отвода тепла.
Другая модель, SMI 300 Sinus, имеет такую же номинальную мощность, но стоит уже 247 евро. Он оборудован системой экономии энергии с помощью автоматического отключения и, как видно из названия, дает равномерный синусоидальный переменный ток. Эффективное электронное управление позволяет использовать высокий пусковой ток, а для отвода тепла используется электровентилятор с изменяемой скоростью вращения. Трансформатор может монтироваться в отведенном для него месте, а блок управления размещается отдельно там, где удобнее пользователю, и соединяется с трансформатором прилагаемым пятиметровым кабелем.
Power Saver SPS-1000 отвечает уже высоким профессиональным требованиям, и стоит 549 евро. При номинальной выходной мощности 900 Вт он оборудован системами автоматического отключения и плавного запуска при распознавании потенциального потребителя тока. Опционально предлагается дистанционное управление устройством посредством блока управления, подсоединяемого через соответствующий кабель.
И, наконец, самый производительный и дорогой из рассматриваемых инверторов - Sine Power MSP 1012 производства Waeco (
http://www.waeco.com), стоимостью 899 евро. Его выходная мощность также составляет 900 Вт. Помимо автоматической защиты от перегрузки и защиты аккумулятора от полного разряда, он оборудован системой автоматического переключения мощностных режимов при включении потребителей тока и приоритетного выбора сети: при подключении автодома к внешней сети, трансформатор автоматически отключается, и аккумулятор начинает заряжаться с помощью интегрированного зарядного устройства. При понижении напряжения внешней сети трансформатор включается и дает переменный ток частотой 50 Гц для питания подключенных приборов, компенсируя снижение напряжения сети, максимально экономно расходуя при этом заряд аккумулятора.
3)
Результаты испытанийИтак, для испытаний журналом Promobil были выбраны вышеуказанные пять трансформаторов.
В процессе испытаний ко всем пяти трансформаторам, питающимся от стабильного источника тока, подключалось возрастающее количество электрических лампочек определенной мощности.
При достижении максимально возможной нагрузки измерялись ток и напряжение, на основании которых рассчитывалась мощность. В рамках обычных допусков не все устройства показали свою номинальную мощность. Маленький PS-150 вместо заявленных 140 показал около 98 Вт. Кроме того, напряжение на выходе оказалось 246 В - для многих потребителей это слишком много. PS-300 выдал приемлемые 276 Вт при стабильном напряжении 230 В. SMI-300 давал ровно 225 В синусоидального переменного тока, однако максимальная мощность составила лишь 225 Вт. Близкими к номинальным оказались показатели обоих самых дорогих преобразователей, SPS-1000 и Sine Power. Напряжение на выходе у них было между 230,5 и 232,8 В, а выходная мощность - внушительные 864 и 978 Вт.
Для использования в автодоме решающей характеристикой для трансформатора является также равномерность напряжения на выходе и низкое потребление тока без нагрузки. Лучшим в этом плане оказался SMI 300 Sinus, ток покоя которого составил 0,13 А. Самый простой из пяти трансформаторов, PS-150, потребляет без нагрузки 0,32 А. Помимо тока покоя, важным показателем является и КПД инвертора, то есть сколько процентов потребляемой от бортовой аккумулятора энергии он дает в итоге потребителю. В этом плане наиболее дорогостоящий Waeco со своими более чем 70% оказался сопоставим с PS-300 и SPS-1000. Что же касается SMI 300 Sinus, то его эффективность оказалась лишь 66%, что при его цене маловато; а простенькому PS-150 высокие потери энергии можно простить за его дешевизну.
4)
Итоги: какой трансформатор для каких целей?Какой же преобразователь в итоге выбрать, зависит от задач, которые вы перед ним поставите, а также возможностей 12-вольтовой сети в вашем кемпере.
Устройства с электромотором или омические, такие как пылесос, фен или простая кофе-машина, могут довольствоваться током с трапециевидным импульсом - лишь бы была нужная мощность.
Для питания компьютеров, телевизоров или кофе-машин с электронным управлением годятся только дорогие синусовые преобразователи.
Что касается параметров, то трансформатор всегда должен давать номинальную мощность, несколько превышающую требуемую для подключаемого к нему прибора. В документации на трансформаторы приводятся зачастую максимальные показатели, которые, как показали тесты, не всегда соответствуют действительности. Кроме того, аккумуляторы и генератор автомобиля должны соответствовать уровню энергопотребления инвертора, который может быть довольно существенным.
Преобразователи 300-ваттного класса должны, из соображений безопасности и надежности, питаться от аккумулятора емкостью 90 А-ч. Мощные 1000-ваттные преобразователи нуждаются в большей емкости, либо в поддерживающей работе генератора. При этом следует использовать соответствующую проводку, способную выдерживать в течение длительных периодов ток до 100 А - только в таком случае на трансформатор можно будет положиться.
5)
Сравнительные данные о потреблении тока и КПДДалее приводятся две диаграммы, отражающие потребление тока и КПД испытанных трансформаторов для автокемперов.
[По вертикали: потребление тока в амперах. По горизонтали: выходная мощность в ваттах]
Потребление тока при номинальной мощности: решающее значение для расчета сечения кабелей питания имеет ожидаемое максимальное потребление тока. Для трансформаторов в 1000 Вт обязательны провода сечением не менее 25 кв.мм, для менее мощных устройств возможно подключение через прикуриватель.
КПД трансформаторов, рассчитанный на основании выходной и потребляемой мощности при определенном омическом сопротивлении. Результат указан в процентах. Вычитание показателя КПД из 100% дает величину потери мощности - как правило, это неизбежные тепловые потери (тепло, отводимое от трансформатора). Таким образом, 1000-ваттный инвертор при максимальном потреблении тока выделяет тепла на примерно 250 Вт, выступая вдобавок как обогреватель салона.
6)
Три формы переменного токаДалее описываются три формы импульса напряжения переменного тока, которые трансформатор может давать для приборов автодома.
Три рисунка соответствуют трем нижеследующим подразделам, иллюстрируя их.
 | Недорогие преобразователи зачастую дают прямоугольные или трапециевидные импульсы напряжения. Такое напряжение подходит в основном для омических потребителей тока. При подключении устройств со встроенными трансформаторами или электронным управлением прямоугольные импульсы могут привести к их неполадкам. |
 | Синусообразное напряжение. Эти устройства работают с синхронизируемым прямоугольным напряжением. Посредством модуляции ширины импульса обеспечивается более или менее (в зависимости от качества трансформатора) ступенчатое напряжение. Многие электронные бытовые приборы, компьютеры и телевизоры работают уже на таком близком к синусоидному напряжении практически бесперебойно. |
 | Чистое синусоидное напряжение. Чистое синусоидное напряжение частотой переменного тока 50 Гц в домашней электросети обеспечивается за счет попеременного возбуждения катушек индуктивности в генераторах электростанций. Дорогие модели трансформаторов для автокемперов дают напряжением такой же формы импульса. Поэтому от них могут без проблем питаться высокочувствительные приборы, подобные медицинскому оборудованию в машинах неотложной помощи. |
1) При наличии подходящего трансформатора можно гладить белье и вдали от бытовой электросети. Журнал Promobil протестировал пять популярных моделей преобразователей постоянного тока с напряжением 12 В в переменный с напряжением 220 В.
2) В ходе эксперимента измерялись параметры тока на входе и выходе трансформаторов. Постоянный ток на входе обеспечивался двумя буферными аккумуляторами.
3) Для высоких токов нужны толстые провода. При использовании инвертора SPS-1000 контакты следует как следует заизолировать.
4) Power Saver PS-150. Размеры: 135x72x78 мм; Масса: 0,36 кг; Выходное напряжение: трапециевидный импульс/246 В; Ток покоя (мин.): 0,32 A ; Макс. мощность: 98 Вт; Производитель: Reimo; Цена: 29,90 евро.
5) Waeco Sine Power MSP 1012. Размеры: 225x72x78 мм; масса: 7,65 кг; Выходное напряжение: чистый синусовый импульс/233 В; Ток покоя (мин.): 0,22 A ; Макс. мощность: 978 Вт; Производитель: Waeco; Цена: 899 евро.
6) Power Saver PS-300. Размеры: 140x120x45 мм; Масса: 0,82 кг; Выходное напряжение: трапециевидное/246 В; Ток покоя. (мин.): 0,47 A; Макс. мощность: 276 Вт; Производитель: Reimo; Цена: 59 евро.
7) Car Best SMI 300 Sinus. Размеры: 220x160x76 мм; Масса: 1,37 кг; Выходное напряжение: чистое синусоидное/ 230 В; Ток покоя (мин.): 0,13 A; Макс. мощность: 225 Вт; Производитель: Reimo; Цена: 247 евро.
8) Power Saver SPS-1000. Размеры: 380x316x109 мм; Масса: 4,84 кг; Выходное напряжение: чистое синусоидное?/?231 В; Ток покоя (мин.): 0,24 A; Макс. мощность: 864 Вт; Производитель: Reimo; Цена: 549 евро.
9) Максимальная фактическая мощность на выходе определялась подключением все большего числа лампочек заданной мощности.
