Įtampos keitiklis 12 V–220 V: grynoji ar modifikuota sinusoidė, kokios galios reikia ir kaip jį saugiai prijungti

Įtampos keitiklis, dar vadinamas inverteriu ar konverteriu, paverčia akumuliatoriaus nuolatinę srovę (12, 24 ar 48 V) į kintamąją 230 V srovę, kuria veikia buitiniai prietaisai. Jo reikia automobilyje ar kemperyje, valtyje, sodyboje be elektros, statybvietėje ar autonominėje saulės elektrinėje. Paieškoje dažniausiai rašoma „12 V–220 V“, nors Europos tinklo vardinė įtampa yra 230 V ir 50 Hz. Šiame straipsnyje paaiškiname, kokį keitiklį rinktis, kaip apskaičiuoti galią ir kodėl svarbiausia dalis – ne pats keitiklis, o kabeliai ir saugiklis. Apie saulės elektrinių inverterius, kurie jungiami prie tinklo, rašome mūsų saulės energijos gidas.

Grynosios sinusoidės keitiklis tinka visiems prietaisams, modifikuotos – tik paprastiems

Elektros tinkle įtampa kinta pagal sinusoidę. Keitiklis tokią įtampą sukuria elektroniniais jungikliais, ir nuo jų schemos priklauso, kiek išėjimo įtampa panaši į tinklo. Paprasčiausi keitikliai gamina stačiakampę ar laiptuotą įtampą, vadinamą modifikuota sinusoide. Brangesni gamina įtampą, artimą tikrai sinusoidei – juos gamintojai vadina grynosios sinusoidės (angl. pure sine wave) keitikliais.

Keitiklio tipas	Kam tinka	Su kuo gali būti problemų
Grynosios sinusoidės (pure sine wave)	visi prietaisai: šaldytuvai, siurbliai, įrankiai, medicinos prietaisai, garso įranga	brangesnis
Modifikuotos sinusoidės (modified sine wave)	kaitrinės lemputės, šildytuvai, dauguma įkroviklių ir kompiuterių maitinimo blokų	varikliai kaista ir triukšmauja, garso įranga ūžia, kai kurie įkrovikliai ir laikmačiai veikia netiksliai

Kompiuterių, telefonų ir daugelio kitų prietaisų impulsiniai maitinimo blokai paprastai veikia ir nuo modifikuotos sinusoidės, tačiau šaldytuvui, cirkuliaciniam siurbliui, elektriniams įrankiams, CPAP ar kitiems medicinos prietaisams, indukcinei kaitlentei ir garso įrangai rinkitės grynosios sinusoidės keitiklį. Jei nežinote, kokius prietaisus jungsite ateityje, saugiau iš karto rinktis grynosios sinusoidės modelį.

Galia renkama pagal visus vienu metu veikiančius prietaisus su atsarga

Keitiklio specifikacijose nurodomos dvi galios. Nuolatinė galia – kiek keitiklis gali tiekti ilgai. Trumpalaikė didžiausia galia (angl. peak, surge) – kiek jis gali tiekti kelias sekundes, kai paleidžiamas variklis ar kompresorius. Sudėkite visų vienu metu veikiančių prietaisų galią, pridėkite apie ketvirtadalį atsargos ir patikrinkite, ar trumpalaikė galia atlaikys didžiausio variklio paleidimą. Galią rodo prietaiso etiketė; šildymo prietaisai, virduliai ir plaukų džiovintuvai paprastai naudoja 1 000–2 000 W ir daugiau, todėl iš 12 V akumuliatoriaus juos maitinti brangu ir trumpalaikiška.

Keitiklis naudoja energiją ir tada, kai prie jo nieko neprijungta (tuščiosios eigos srovė). Jei keitiklis lieka įjungtas visą parą, per kelias dienas jis gali gerokai iškrauti akumuliatorių, todėl nenaudojamą verta išjungti arba rinktis modelį su energijos taupymo režimu.

12 V sistemoje srovės didelės: 2 000 W keitiklis ima apie 185 A

Galia lygi įtampai, padaugintai iš srovės, todėl esant žemai įtampai srovė didelė. „Victron Energy“ vadove pateikiamas pavyzdys: 2 400 W apkrova iš 12 V akumuliatoriaus ima 200 A, iš 24 V – 100 A, o iš 48 V – 50 A. Įvertinus apie 90 proc. keitiklio naudingumą, srovės atrodo taip:

Keitiklio apkrova	Srovė iš 12 V akumuliatoriaus	Iš 24 V	Iš 48 V
150 W	~14 A	~7 A	~3 A
300 W	~28 A	~14 A	~7 A
1 000 W	~93 A	~46 A	~23 A
2 000 W	~185 A	~93 A	~46 A
3 000 W	~278 A	~139 A	~69 A

Didelė srovė reiškia storus kabelius, įkaistančias jungtis ir įtampos kritimą: kai įtampa ties keitikliu nukrenta, jis išsijungia dėl per žemos įtampos, nors akumuliatorius dar ne tuščias. Todėl didesnėms nei 1 000–2 000 W sistemoms renkamasi 24 V ar 48 V akumuliatorius – srovės kelis kartus mažesnės, o kabeliai plonesni.

Automobilio 12 V lizdas pakelia tik 120–240 W

Automobilio cigarečių pridegiklio lizdas paprastai apsaugotas 10–20 A saugikliu, todėl per jį galima tiekti tik 120–240 W. To pakanka nešiojamam kompiuteriui, telefonui, nedideliam šaldymo krepšiui ar dronų akumuliatoriams įkrauti. Galingesnis keitiklis jungiamas tiesiai prie akumuliatoriaus. Automobilio starterio akumuliatorius nėra skirtas giliam iškrovimui, todėl ilgesniam naudojimui variklis turi veikti arba reikia atskiro giliojo iškrovimo ar LiFePO4 akumuliatoriaus su DC–DC įkrovikliu.

Kabelio skerspjūvis renkamas pagal srovę ir ilgį, o teigiamas kabelis – su saugikliu

„Victron Energy“ vadove „Wiring Unlimited“ pateikiama, kokio skerspjūvio varinis kabelis tinka tam tikrai srovei, priklausomai nuo bendro kabelio ilgio (pirmyn ir atgal):

Kabelio skerspjūvis	Didžiausia srovė, kai bendras kabelio ilgis iki 5 m	Iki 10 m
16 mm²	48 A	24 A
25 mm²	75 A	38 A
35 mm²	105 A	53 A
50 mm²	150 A	75 A
70 mm²	210 A	105 A
95 mm²	285 A	143 A

Greitam įvertinimui iki 5 m kabeliams tame pačiame vadove siūloma formulė: skerspjūvis mm² ≈ srovė A ÷ 3. Pavyzdžiui, 200 A srovei reikia apie 66 mm², t. y. renkamas 70 mm² kabelis. Kuo trumpesni kabeliai, tuo geriau, todėl keitiklis montuojamas kuo arčiau akumuliatoriaus. Kabelių galai turi būti užspausti tinkamo dydžio antgaliais specialiu įrankiu, o varžtai priveržti gamintojo nurodyta jėga.

Teigiamas akumuliatoriaus kabelis visada turi būti apsaugotas saugikliu, sumontuotu kuo arčiau akumuliatoriaus. Saugiklio srovė parenkama pagal mažiausią iš trijų verčių: kabelio leistiną srovę, akumuliatoriaus leistiną iškrovimo srovę ir sistemos srovę. Trumpasis jungimas be saugiklio gali išlydyti kabelius ir sukelti gaisrą. Dirbkite izoliuotais įrankiais ir nusiėmę metalinius papuošalus.

Keitiklio negalima jungti prie namo instaliacijos be elektriko

Keitiklio išėjimą jungti į sieninį lizdą „atgal“ draudžiama: įtampa gali patekti į namo instaliaciją ir tinklą. Jei keitikliu norite maitinti namo grandines per elektros dingimą, elektrikas turi sumontuoti perjungiklį, atskiriantį namą nuo tinklo. Namams su saulės elektrine tinkamesnis hibridinis inverteris su kaupikliu, kuris dingus tinklui pats persijungia į rezervinį režimą. Apie akumuliatorius keitikliui skaitykite straipsnyje apie LiFePO4 akumuliatorius, o apie paruoštą sprendimą su keitikliu ir akumuliatoriumi viename korpuse – straipsnyje apie nešiojamą elektros stotelę.