Как подключить инвертор в автомобиль

Установка инвертора в автомобиле

Большинство производителей указывают мощность инверторов для температуры 25 ˚С. Но во время работы устройство греется, и вынужденно снижает выходной ток. Чем выше температура окружающего воздуха, тем хуже охлаждается инвертор и тем сильнее падает его мощность. Чтобы работающее устройство хорошо охлаждалось, в месте установки необходимо обеспечить поток холодного воздуха, который будет отводить от инвертора тепло. Если инвертор установлен рядом с аккумуляторами в замкнутом ящике или рундуке, проток воздуха обеспечивают с помощью вентиляционных отверстий, выполненных в его противоположных стенках

Чем дальше от инвертора находится аккумулятор, тем длиннее будут провода до него и тем сильнее упадет в них напряжение. Для инвертора допустимыми считаются потери в 2-3% (от напряжения питающей сети (0,25 – 0,36 Вольт для 12 вольтовой электрической системы). Например, если расстояние между инвертором мощностью 2 кВт и аккумулятором менее 1 метра, то для подключения подойдут провода сечением 50 мм, а при расстоянии до аккумуляторов 3 метра сечение проводов необходимо увеличить до 95 мм.

Инвертор потребляет большой ток и быстро разряжает аккумулятор. Заряжать аккумулятор инвертора в автомобиле лучше всего  DC-DC зарядным устройством

Толстые провода плохо гнутся и их неудобно подключать. Особенно, когда кроме инвертора к клеммам аккумуляторной батареи необходимо подсоединить провода от DC-DC и AC-DC зарядных устройств, солнечного контроллера и распределительной панели постоянного напряжения. Гораздо удобнее все идущие к аккумулятору положительные и отрицательные проводники сначала собрать на соответствующих шинах, а уже их затем соединить с клеммами аккумулятора.

Подключение инвертора к аккумулятору

Ток, потребляемый инвертором, зависит от того, работу каких устройств переменного напряжения он обеспечивает в настоящий момент. Если это зарядное для сотового телефона, то ток не превысит 1-2 Ампера, а если микроволновая печь, окажется больше 100 Ампер. Естественно, что провода, которыми инвертор подключен к аккумуляторной батарее, должны выдерживать весь диапазон нагрузок, в том числе максимальную, определяемую его мощностью

Максимально допустимый для провода ток в первую очередь зависит от его сечения. Но кроме сечения на токонесущую способность провода влияют способ монтажа, окружающая температура и вид изоляции. Так провод сечением 50 мм² с температурой изоляции 70 ˚С способен неограниченно долго нести 210 Ампер, а с температурой изоляции 105 ˚С 270 Ампер.

Ток, превышающий максимально допустимое для провода значение, может повредить его и стать причиной пожара. Такой ток возникает в цепи по одной из двух причин:

• Короткое замыкание. В результате неправильного подключения, пробоя изоляции или замыкании положительного проводника на землю ток течет от аккумуляторной батареи и возвращается к ней минуя нагрузку (инвертер).
• Перегрузка. Возникает в исправной цепи, когда включенные устройства потребляют больший ток, чем было предусмотрено при определении сечения провода

Чтобы защитить провода от перегрузки и короткого замыкания перед подключением инвертора как можно ближе к положительной клемме аккумулятора устанавливают предохранитель или автоматический выключатель. Номинал предохранителя должен быть больше тока, потребляемого инвертором, но меньше максимально допустимого тока для провода.

Предохранитель не сгорает при номинальном токе. Наоборот, он держит его бесконечно долго, а плавится и разрывает цепь тогда, когда сила тока достигает 1,3-1,4 номинала.  Но совсем не обязательно заставлять провод работать на пределе своих возможностей. Если в течении длительного времени ток превышает 120-140% от максимально допустимого, провод нагреется и накопленное в нем тепло повредит как сам провод, так и подключенное к нему оборудование. Поэтому от перегрева провод лучше защитить, выбрав предохранитель с номиналом в 80% от максимально допустимого тока для провода

При коротком замыкании аккумуляторы генерируют очень высокий ток. При большом токе контакты автоматического выключателя могут сварится, а в предохранителе возникнет электрическая дуга, так что цепь останется замкнутой. Способность устройства защиты прерывать ток характеризуется его отключающей способностью. Она показывает какой силы ток гарантированно прервет автомат или предохранитель

Подключение инвертора 2000 Вт

Предположим, что в автомобиле необходимо установить инвертор мощностью 2000 Вт. Напряжение в электрической системе автомобиля 12 Вольт. Провод, идущий к инвертору от аккумулятора, также питает и распределительную панель постоянного напряжения. При полной нагрузке инвертор потребляет 210 Ампер, устройства, подключенные к панели, 68 Ампер. Подберем сечение провода и номинал предохранителя для его защиты.

Инвертор и аккумулятор для него планируется установить в багажнике автомобиля, поэтому расстояние между ними не превысит 30 см, а длина проводов в оба конца с учетом изгибов будет около 1,5 метров. Вычисления показывают, что при заданной длине падение напряжения менее 2% обеспечивает провод сечением 35 мм2.

Поскольку провода короткие, дополнительно убедимся, что максимально допустимый для выбранного сечения ток больше, чем предполагаемая нагрузка. По таблицам находим, что одиночный провод сечением 35 мм² с температурой изоляции 70 С, проложенный вне лотков и кабельных каналов рассчитан на ток 160 Ампер, а с температурой 105 С, на ток 210 Ампер. Оба провода не подходят, поэтому выберем следующее сечение – 50 мм² . Для провода сечением 50 мм² максимально допустимый непрерывный ток равен 210 Ампер при температуре изоляции 70 С и 270 А при температуре 105 С. Поскольку предполагается, что все оборудование не будет работать на полной мощности одновременно, останавливаемся на проводе сечением 50 мм² с температурой изоляция 105 С.

Комбинированные устройства автоматически переключаются между стационарной сетью 220 Вольт и инвертором

Для защиты провода используем предохранитель, номинал которого равен 80% от допустимого тока провода – I_n = 270 х 0,8 = 216 Ампер. Но поскольку у предохранителей выбранной марки такого номинала нет, возьмем наибольший ближайший — на 250 Ампер. Он сгорит при токе I₂ = 1,3 х 250 А = 325 А примерно за 300 — 500 секунд, а при коротком замыкании, когда ток во много раз больше номинала за 0,01 секунды.

Отключающая способность выбранного предохранителя равна 10 000 Ампер при напряжении 14 Вольт, поэтому он подходит для установки в том числе и на литий-железо-фосфатные аккумуляторы, ток короткого замыкания у которых может достигать 20-30С (где С – емкость)

Ток, текущий от аккумулятора, нагревает не только провод, но и предохранитель. Предохранитель не будет перегреваться, если непрерывный ток не превышает 80% номинала.  Для выбранного предохранителя это означает, что желательный ток должен быть около 250 х 0,8 = 200 Ампер. С учетом разновременной работы оборудования это условие выполняется.

Переменный ток в автомобиле

Источником питания называется электрическое оборудование, предназначенное для производства, аккумулирования или изменения характеристик электрической энергии. Источников питания напряжением 220 Вольт в машине может быть два – инвертор и стационарная электрическая сеть.

Работать одновременно с сетью инвертор может только тогда, когда имеет функцию синхронизации. Если ее нет, то подача на выход инвертора сетевого напряжения немедленно приведет к катастрофическим повреждениям.

Вместо того, чтобы синхронизировать два источника переменного напряжения их можно использовать по очереди, выбирая в нужный момент один из них. Так делает инвертор с байпасом. Когда сеть доступна бортовое оборудование работает от сети, а когда сети нет, автоматически включается инвертор. Проблема выбора решается сама собой, если владелец не планирует подключать автомобиль к сети. В этом случае инвертор остается единственным источником питания.

Часть установленного в автомобиле оборудования может оказаться слишком мощным для инвертора или его аккумулятора. Поэтому такие устройства, а также зарядное для аккумуляторов подключают до инвертора, непосредственно ко входу береговой сети через независимый автоматический выключатель. Это позволяет избежать кольца, ситуации, когда энергия передается от инвертора к зарядному устройству, от зарядного к аккумулятору, а затем от аккумулятора обратно к инвертору. В лучшем случае закольцованное оборудование разрядит аккумулятор, а в худшем – выйдут из строя инвертор или зарядное

Заземление инвертора в автомобиле

Инвертор – это электрическое оборудование класса I. Это значит, что в нормальных условиях от поражения током человека защищает корпус устройства и базовая изоляция токоведущих частей, а при повреждении защитой служит связь корпуса инвертора с кузовом автомобиля. Корпус инвертора должен быть обязательно заземлен!

Заземление корпуса инвертора не обязательно означает, что с землей связан его нейтральный проводник. Возможно два варианта. В системе заземления IT оба проводника переменного напряжения изолированы от земли, в системе TN-S нейтральный проводник инвертора заземлен.

Система заземления IT очень безопасна. Однако ее просто реализовать только тогда, когда потребители подключаются к розетке на корпусе устройства. Если в бортовой сети 220 Вольт, несколько расположенных в разных частях автомобиля точек подключения, то дополнительно необходимо устанавливать монитор контроля сопротивления изоляции

В системе TN-S нейтраль источника питания заземлена. Риск поражения электрическим током увеличивается, поэтому в качестве дополнительной меры защиты используют устройство дифференциального тока. А если автомобиль подключается к стационарной электрической сети 220 Вольт, то УДТ с номинальным дифференциальным током не более 30 мА является обязательным для автоматического отключения питания

АС нейтраль должна быть заземлена только в одном месте – у источника питания. Это не сложно выполнить для автономного инвертора, однако инвертор с зарядным устройством имеет два разных режима работы. В первом он работает автономно, а во втором передает сетевое напряжение в АС электросистему автомобиля и одновременно заряжает аккумуляторы. Соответственно в автономном режиме нейтраль должна быть заземлена в самом устройстве, а во время работы от сети в трансформаторной подстанции.

В комби и в инверторах с байпасом такое переключение автоматически выполняет встроенное реле заземления. Когда инвертор подключен к сети, входное реле замкнуто, а реле заземления разомкнуто. Бортовая система переменного напряжения соединена с землей и УДТ нормально работает.

Бортовые зарядные устройства должны работать только от сети 220 Вольт, но ни в коем случае ни от инвертора. Для таких устройств необходимо отдельное УЗО и автоматический выключатель

Когда автомобиль отсоединяют от стационарной сети, входное реле размыкается. Поэтому начиная с этого момента бортовая нейтраль больше не заземлена. Чтобы вновь создать ее связь с землей одновременно с размыканием входного реле, замыкается реле заземления, которое соединяет N и PE проводники бортовой сети между собой. Связь нейтрали с землей (кузовом автомобиля) восстанавливается и УДТ продолжает нормально работать. Подробнее об организации бортовой сети напряжением 220 Вольт в автомобиле

Если функции автоматического переключения в инверторе нет, владелец автомобиля должен самостоятельно позаботится об обеспечении безопасности при подключении к стационарной сети