Interessado em fazer seu próprio inversor de energia com carregador embutido? Um circuito inversor simples de 400 watts com carregador que pode ser facilmente construído e otimizado foi fornecido neste artigo. Leia a discussão completa através de ilustrações nítidas.
Introdução
Um enorme inversor de energia de 400 watts com circuito de carregador embutido foi completamente explicado neste artigo através de esquemas de circuito. Um cálculo simples para avaliar os resistores de base do transistor também foi discutido.
Discuti a construção de alguns bons circuitos inversores através de alguns dos meus artigos anteriores e estou realmente empolgado com a resposta esmagadora que estou recebendo dos leitores. Inspirado pela demanda popular, criei outro circuito interessante e mais poderoso de um inversor de energia com carregador embutido.
O circuito atual, embora semelhante em operação, é mais interessante e avançado devido ao fato de ter um carregador de bateria embutido e também totalmente automático.
Como o nome sugere, o circuito proposto produzirá enormes 400 watts (50 Hz) de potência de uma bateria de caminhão de 24 volts, com uma eficiência de até 78%.
Por ser totalmente automático, a unidade pode estar permanentemente conectada à rede elétrica CA. Enquanto a entrada CA estiver disponível, a bateria do inversor é continuamente carregada para que seja sempre mantida em uma posição de espera e recarregada.
Assim que a bateria estiver totalmente carregada, um relé interno alterna automaticamente e muda a bateria para o modo inversor e a carga de saída conectada é instantaneamente alimentada pelo inversor.
No momento em que a tensão da bateria cai abaixo do nível predefinido, o relé alterna e muda a bateria para o modo de carregamento e o ciclo se repete.
Sem perder mais tempo, vamos direto para o processo de construção.
Lista de peças para o diagrama de circuito
Você precisará das seguintes peças para a construção do circuito do inversor:
Todos os resistores são de ¼ watt, CFR 5%, salvo indicação em contrário.
- R1—-R6 = A ser calculado – Leia no final do artigo
- R7 = 100K (50Hz), 82K (60Hz)
- R8 = 4K7,
- R9 = 10K,
- P1 = 10K,
- C1 = 1000µ/50V,
- C2 = 10µ/50V,
- C3 = 103, CERÂMICA,
- C4, C5 = 47µ/50V,
- T1, 2, 5, 6 = BDY29,
- T3, 4 = PONTA 127,
- T8 = BC547B
- D1—–D6 = 1N 5408,
- D7, D8 = 1N4007,
- RELÉ = 24 VOLT, SPDT
- IC1 – N1, N2, N3, N4 = 4093,
- IC2 = 7812,
- TRANSFORMADOR INVERSOR = 20 – 0 – 20 V, 20 AMPS. SAÍDA = 120V (60Hz) OU 230V (50Hz),
- TRANSFORMADOR DE CARGA = 0 – 24V, 5 AMPS. ENTRADA = 120V (60Hz) OU 230V (50Hz) REDE AC
Funcionamento do Circuito
Já sabemos que um inversor consiste basicamente em um oscilador que aciona os transistores de potência subsequentes que, por sua vez, alternam o secundário de um transformador de potência alternadamente de zero para a tensão máxima de alimentação, produzindo assim uma poderosa CA intensificada na saída primária do transformador .
Neste circuito IC 4093 forma o principal componente oscilante. Uma de suas portas N1 está configurada como oscilador, enquanto as outras três portas N2, N3, N4 estão todas conectadas como buffers.
As saídas oscilantes dos buffers são alimentadas na base dos transistores amplificadores de corrente T3 e T4. Estes são configurados internamente como pares Darlington e aumentam a corrente para um nível adequado.
Esta corrente é utilizada para acionar o estágio de saída composto pelos transistores de potência T1, 2, 5 e 6.
Esses transistores, em resposta à sua tensão de base alternada, são capazes de comutar toda a energia de alimentação para o enrolamento secundário do transformador para gerar um nível equivalente de saída CA.
O circuito também incorpora uma seção de carregador de bateria automática separada.
Como construir?
A parte de construção deste projeto é bastante simples e pode ser concluída através das seguintes etapas fáceis:
Comece a construção fabricando os dissipadores de calor. Corte dois pedaços de 12 por 5 polegadas de folhas de alumínio, com uma espessura de ½ cm cada.
Dobre-os para formar dois canais compactos “C”. Perfure com precisão um par de furos de tamanho TO-3 em cada dissipador de calor; encaixe os transistores de potência T3—T6 firmemente sobre os dissipadores de calor usando parafusos, porcas e arruelas de pressão.
Agora você pode prosseguir para a construção da placa de circuito com a ajuda do esquema de circuito fornecido. Insira todos os componentes junto com os relés, interligue seus cabos e solde-os juntos.
Mantenha os transistores T1 e T2 um pouco afastados dos outros componentes para que você possa encontrar espaço suficiente para montar os dissipadores de calor do tipo TO-220 sobre eles.
Em seguida, interligue a base e o emissor do T3, 4, 5 e T6 aos pontos apropriados na placa de circuito. Conecte também o coletor desses transistores ao enrolamento secundário do transformador usando fios de cobre de bitola grossa (15 SWG) conforme o diagrama de circuito mostrado.
Prenda e fixe todo o conjunto dentro de um armário metálico forte e bem ventilado. Faça as conexões absolutamente firmes usando porcas e parafusos.
Termine a unidade colocando os interruptores externos, cabo de alimentação, tomadas de saída, terminais da bateria, fusível, etc. sobre o gabinete.
Isto conclui a construção deste inversor de potência com unidade de carregamento integrada.
Como calcular o resistor de base do transistor para inversores
O valor do resistor de base para um transistor específico dependerá em grande parte da carga do coletor e da tensão de base. A expressão a seguir fornece uma solução direta para calcular com precisão o resistor de base de um transistor.
R1= (Ub – 0,6)*Hfe / ILOAD
Aqui Ub = tensão da fonte para R1,
Hfe = ganho de corrente direta (para TIP 127 é mais ou menos 1000, para BDY29 é cerca de 12)
ILOAD = Corrente necessária para ativar totalmente a carga do coletor.
Então, agora calcular o resistor de base dos vários transistores envolvidos no circuito atual se torna bem fácil. É melhor feito com os seguintes pontos.
Começamos primeiro calculando os resistores de base para os transistores BDY29.
Pela fórmula, para isso precisaremos conhecer o ILOAD, que aqui passa a ser o meio enrolamento secundário do transformador. Usando um multímetro digital, meça a resistência desta parte do transformador.
A seguir, com a ajuda da lei de Ohms, encontre a corrente (I) que passará por este enrolamento (Aqui U = 24 volts).
R = U/I ou I = U/R = 24/R
- Divida a resposta por dois, pois a corrente de cada meio enrolamento é dividida pelos dois BDY29s em paralelo.
- Como sabemos que a tensão de alimentação recebida do coletor do TIP127 será de 24 volts, obtemos a tensão base da fonte para os transistores BDY29.
- Usando todos os dados acima, agora podemos calcular muito facilmente o valor dos resistores de base para os transistores BDY29.
- Uma vez que você encontre o valor da resistência de base do BDY29, obviamente se tornará a carga do coletor para o transistor TIP 127.
- Em seguida, como acima, usando a lei de Ohms, encontre a corrente que passa pelo resistor acima. Depois de obtê-lo, você pode encontrar o valor do resistor de base para o transistor TIP 127 simplesmente usando a fórmula apresentada no início do artigo.
- A fórmula de cálculo de transistor simples explicada acima pode ser usada para encontrar o valor do resistor de base de qualquer transistor envolvido em qualquer circuito
Projetando um Inversor Simples de 400 Watts Baseado em Mosfet
Agora vamos estudar outro projeto que talvez seja o circuito inversor equivalente de onda senoidal mais fácil de 400 watts. Trabalha com o menor número de componentes e é capaz de produzir ótimos resultados. O circuito foi solicitado por um dos participantes ativos deste blog.
O circuito não é realmente uma onda senoidal no verdadeiro sentido, porém é a versão digital e é quase tão eficiente quanto sua contraparte senoidal.
Como funciona
A partir do diagrama de circuito, podemos testemunhar os muitos estágios óbvios de uma topologia de inversor. As portas N1 e N2 formam o estágio do oscilador e é responsável por gerar os pulsos básicos de 50 ou 60 Hz, aqui foi dimensionado para gerar cerca de 50 Hz de saída.
As portas são do IC 4049 que consiste em 6 portas NOT, duas foram usadas no estágio oscilador enquanto as quatro restantes são configuradas como buffers e inversores (para inverter os pulsos de onda quadrada, N4, N5)
Até aqui, os estágios se comportam como um inversor de onda quadrada comum, mas a introdução do estágio IC 555 transforma toda a configuração em um circuito inversor de onda senoidal controlado digitalmente.
A seção IC 555 foi conectada como um MV astável, o potenciômetro de 100K é usado para otimizar o efeito PWM do pino 3 do IC.
Os pulsos negativos do IC 555 são utilizados aqui apenas para ajustar os pulsos de onda quadrada nas portas dos respectivos MOSFETs, através dos diodos correspondentes.
Os MOSFETs usados podem ser de qualquer tipo capaz de lidar com 50V a 30 amperes.
As 24 baterias precisam ser feitas de duas baterias de 12V 40 AH em série. A alimentação dos CIs deve ser fornecida por qualquer uma das baterias, pois os CIs serão danificados em 24 Volts.
O potenciômetro de 100K deve ser ajustado usando um medidor RMS para tornar o valor RMS na saída o mais próximo possível de um sinal de onda senoidal original na tensão relevante.
O circuito foi desenvolvido e desenhado exclusivamente por mim.
Feedback do Sr. Rudi sobre o problema da forma de onda obtido do circuito inversor de 400 watts acima
Olá senhor,
preciso da sua ajuda senhor. Acabei de terminar este circuito. mas o resultado não é o que eu esperava, veja minhas fotos abaixo.
Esta é a medida da onda do lado do portão (também do 555 e 4049 ic): parece muito bom. freq e ciclo de trabalho quase no valor desejado.
esta é a medida da onda do lado do dreno do mosfet. tudo está bagunçado. freq e duty cycle são mudanças.
esta é a medida da saída do meu transformador (para fins de teste, usei 2A 12v 0 12v – 220v CT).
como obter a onda de saída do transformador como um portão? eu tenho um ups em casa. eu tento medir o portão, dreno e saída do transformador. a forma de onda é quase a mesma nos pequenos ups (onda senoidal modificada). como faço para conseguir esse resultado no meu circuito?
por favor me ajude, obrigado senhor.
Resolvendo o problema da forma de onda
Olá Rudi,
provavelmente está acontecendo devido a picos indutivos do transformador, tente o seguinte:
primeiro aumente a frequência 555 um pouco mais para que os “pilares” em cada ciclo de onda quadrada pareçam uniformes e bem distribuídos.
conecte um capacitor grande, pode ser um 6800uF/35V bem nos terminais da bateria.
conecte diodos zener de 12V através da porta/fonte de cada um dos mosfets.
e conecte um capacitor de 0,22uF/400V no enrolamento de saída do transformador… e verifique a resposta novamente.
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FONTE
Nota: Este conteúdo foi traduzido do Inglês para português (auto)
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Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…
Veja na FONTE até ser revisado o conteúdo.
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