Jak odpowiednio wybrać przetwornicę samochodową?

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Czas czytania: 4 min.

Gniazdko elektryczne 230V w samochodzie? Jak najbardziej – i to nie tylko w kamperze!

Przetwornice napięcia stałego na napięcie przemienne

Dzisiejszy artykuł podpowie, na które szczegóły techniczne należy zwracać szczególną uwagę przy dobieraniu samochodowej przetwornicy napięcia 12VDC/230VAC.

Gdy padają baterie

Kiedy jesteśmy w trakcie długiej podróży samochodem i zauważamy, że bateria w naszym telefonie wkrótce się wyczerpie, wówczas wystarczy podłączyć ładowarkę do gniazda zapalniczki, która napięcie stałe 12V lub 24V zamienia na mniejsze, przystosowane do ładowania telefonów komórkowych (ok. 5V). Wyjście takiej ładowarki ma jedno lub kilka standardowych złączy USB typu A. Problem pojawia się wtedy, kiedy podróżujemy z notebookiem lub innym urządzeniem, które wymaga podłączenia zasilania z sieci napięcia przemiennego 230V. Obecnie gniazdko elektryczne jest opcją dostępną w nielicznych wyjątkach i dotyczy ona głównie samochodów produkowanych z myślą o rynku amerykańskim. 

Problem braku dostępności zasilania 230V możemy bardzo łatwo i szybko rozwiązać z przetwornicą napięcia, która zamienia napięcie stałe 12V lub 24V pochodzące z baterii umieszczonej w komorze silnika samochodu, na napięcie przemienne o wartości skutecznej (RMS) zbliżonej do 230V. Wybierając przetwornicę napięcia DC/AC musimy zwrócić uwagę na jej kilka istotnych parametrów technicznych oraz na wymagania dotyczące odbiorników energii elektrycznej, które chcemy zasilać z przetwornicy DC/AC.

Jak działa przetwornica napięcia DC/AC?

Przetwornica napięcia typu DC/AC jest rodzajem przekształtnika energoelektronicznego, który jest znany także jako falownik napięcia lub inwerter. W takiej przetwornicy następuje zamiana napięcia stałego na napięcie przemienne. W zależności od konkretnego modelu i jego konstrukcji, przebieg czasowy napięcia na wyjściu takiej przetwornicy jest bardzo zbliżony do sinusoidy lub jest określany jako tzw. “sinusoida modyfikowana” i wówczas taki przebieg jest zbliżony do przebiegu prostokątnego o wypełnieniu 50% lub przebiegu trapezoidalnego. Większość konstrukcji przetwornic wykorzystuje klucze tranzystorowe, które są sterowane z oscylatora generującego przebieg PWM o zmiennej szerokości impulsu. Napięcie stałe ze źródła zasilania jest buforowane przez kondensator wejściowy i poprzez tranzystory jest odpowiednio szybko przełączane i podawane na transformator wyjściowy w celu podwyższenia do poziomu napięcia sieci 230V. Bardziej zaawansowane konstrukcje bazują na mikrokontrolerach z zamkniętą pętlą sprzężenia zwrotnego, gdzie obciążenie przetwornicy jest monitorowane w czasie rzeczywistym tak, aby utrzymać optymalne parametry napięcia wyjściowego.

Przetwornice samochodowe
Przetwornice samochodowe

Na jakie parametry należy zwrócić uwagę wybierając odpowiednią do naszych wymagań przetwornicę samochodową DC/AC?

Jednym z najbardziej istotnych parametrów, na który musimy zwrócić uwagę przy zakupie przetwornicy samochodowej DC/AC, jest moc wyjściowa. Dla pojedynczego modelu przetwornicy większość producentów podaje dwie wartości, tj. maksymalną moc ciągłą i maksymalną moc chwilową, przy czym kupując przetwornicę, zwracajmy uwagę w pierwszej kolejności na maksymalną moc ciągłą. Podstawowy warunek jest taki, aby maksymalna moc ciągła pobierana przez odbiorniki nie przekraczała 80% maksymalnej mocy wyjściowej przetwornicy. 

Większość przetwornic DC/AC oferowanych na rynku ma moc wyjściową od kilkuset do kilku tysięcy watów. I tak, przetwornice o mocy od 300W będą wystarczające do zasilania takich urządzeń jak laptopy, odtwarzacze multimedialne i zestawy nagłośnieniowe. Natomiast jeśli chcemy podłączyć domowy odkurzacz, grzejnik, czajnik elektryczny lub lodówkę turystyczną, wówczas należy wziąć pod uwagę przetwornicę o mocy ciągłej wynoszącej co najmniej 1000W lub większej – odpowiednio do wymagań energetycznych odbiorników, biorąc pod uwagę sprawność przetwornicy. 

Nie bez znaczenia jest także przebieg napięcia wyjściowego. Dla większości urządzeń elektronicznych, które na wejściu układu zasilania mają przetwornicę impulsową, z powodzeniem wystarczy użycie przetwornicy DC/AC, która na wyjściu daje napięcie o przebiegu tzw. sinusoidy modyfikowanej, a które to najczęściej jest zbliżone do przebiegu prostokątnego lub trapezoidalnego. Taką przetwornicę możemy także wykorzystać do zasilania odbiorników o charakterze zbliżonym do rezystancyjnego, tj. grzałki, czajniki, grzejniki czy też żarówki.

Choć wartość skuteczna i częstotliwość takiego napięcia jest zbliżona do wartości jak dla napięcia sinusoidalnego w domowym gniazdku elektrycznym, to przetwornice nie sprawdzą się przy zasilaniu urządzeń wykorzystujących klasyczne zasilacze transformatorowe oraz silniki indukcyjne i komutatorowe prądu przemiennego, np. wentylatorów, pomp, elektronarzędzi ręcznych, małych urządzeń AGD, a także wrażliwych na zakłócenia sieciowe urządzeń audio i łączności radiowej. Podłączenie takich i innych urządzeń o charakterze indukcyjnym lub pojemnościowym do przetwornicy typu “sinus modyfikowany” może doprowadzić do uszkodzenia odbiorników, a także samej przetwornicy. Wówczas najlepiej sięgnąć po przetwornicę podającą na wyjściu napięcie o przebiegu jak najdokładniej zbliżonym do sinusoidy – takie przetwornice są zwykle określane jako “czysty sinus”. Warto również sprawdzić, czy taka przetwornica jest wyposażona w układ soft-start oraz filtry przeciwzakłóceniowe.

Bezpieczeństwo użytkowania przetwornic samochodowych DC/AC

Dobrze wybrana przetwornica musi się charakteryzować nie tylko odpowiednią wydajnością mocową, ale i musi być wyposażona w niezbędne minimum zabezpieczeń. Jeśli podłączamy wejście przetwornicy bezpośrednio do gniazda zapalniczki, to bezpiecznik gniazda zapalniczki powinien być na prąd znamionowy 10A, 15A lub 20A. Podłączenie zbyt energochłonnego obciążenia spowoduje przepalenie bezpiecznika gniazda zapalniczki. Wtedy najlepiej podłączyć zaciski wejściowe “+” i “-” bezpośrednio do akumulatora pamiętając o prawidłowym podłączeniu przewodów wejściowych. 

Zwykle przetwornice są wyposażone w zabezpieczenie, które przerywa obwód przy podłączeniu napięcia wejściowego o odwróconej biegunowości. Aby w ogóle uniknąć podobnych problemów, wystarczy zapamiętać, że przewód w czerwonej izolacji podłączamy do dodatniego bieguna zasilania (typowo +12V lub +24V), a przewód w czarnej izolacji do ujemnego bieguna zasilania (potencjał masy). 

Choć większość odbiorników energii elektrycznej ma własne, wbudowane bezpieczniki, na pewno nie zaszkodzi, jeśli wybierzemy przetwornicę wyposażoną we własne zabezpieczenia nadprądowe z członem przeciwprzeciążeniowym i przeciwzwarciowym. 

Istotne jest zabezpieczenie podnapięciowe, które wyłącza przetwornicę, kiedy napięcie wejściowe jest za niskie,  oraz zabezpieczenie nadnapięciowe, które powoduje wyłączenie przetwornicy przy zbyt wysokim napięciu wejściowym. Przetwornica powinna być także wyposażona w przełącznik odcinający napięcie zasilania. Jest to szczególnie istotne w przypadku starszych samochodów, w których napięcie w gnieździe zapalniczki jest obecne również po wyjęciu kluczyka ze stacyjki, ponieważ nawet przy braku obciążenia, przetwornica pobiera prąd spoczynkowy, co może prowadzić do przyspieszonego rozładowania akumulatora, wskutek czego będziemy potrzebowali pomocy z zewnątrz w celu uruchomienia silnika. Ręczne wyłączenie przetwornicy eliminuje ten problem.

Różne akcesoria samochodowe
Akcesoria samochodowe - alkomaty, bezpieczniki, komunikatory, lokalizatory, ładowarki,
uchwyty, mierniki, diagnostyka samochodowa, oświetlenie

Podziel się:

Share on facebook
Share on linkedin
Share on twitter
Maciej Chmiel

Maciej Chmiel

Specjalista od Arduino i szeroko rozumianej elektroniki. Człowiek-orkiestra, dyżurny od wszystkiego - nie ma dla niego rzeczy niemożliwych, a czas ich realizacji jest zwykle prawie natychmiastowy. Po pracy miłośnik kreskówek z Pepe Panem Dziobakiem. Jego bezcenne memy wspomagają dział kreatywny.

Zobacz więcej:

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.