Как переделать ибп в инвертор для работы от автоаккумулятора
Обновлено: 05.07.2024
При выезде на природу, где не предусмотрены привычные для нас 220 В, задумываешься о приобретении инвертора. Останавливает стоимость. Но когда умеешь работать паяльником и в состоянии разобраться, где в приборе или устройстве плюс, а где минус, можно решить несложную задачу: сделать инвертор из бесперебойника своими руками. Если ИБП, подключенный к сети 220 В, обеспечивает устройства питанием 12 В, то нельзя ли добиться обратного эффекта: получать 220 В из 12 В? При соответствующей доработке конструкции нет ничего невозможного.
Предлагаемый вариант рассчитан на использование автомобильного аккумулятора в качестве основного источника питания. Не обладая минимальными знаниями по электротехнике, браться за изготовление инвертора нежелательно.
В чем заключаются изменения, позволяющие получить инвертор из бесперебойника, как правило, с отслужившими аккумуляторами?
Рассмотрим процесс реконструкции в общем плане, обращая внимание на критичные для будущей эксплуатации инвертора моменты, так как ИБП разных фирм и моделей имеют конструктивные различия.
Моделирование инвертора из ИБП
Аккуратно разбираем корпус, вынимаем аккумулятор. Если изготовителем предусмотрена разборка корпуса на отдельные панели, стоит ее произвести: удобнее будет работать. Проще начать с монтажа входа, то есть подачи 12 В. Непосредственно на плате определить плюс и минус, потом подпаять или посадить на соответствующие разъемы красный к плюсу, черный к минусу то, что будет идти к прикуривателю или напрямую к клеммам аккумулятора.
Читайте так же: Как сделать блок питания из бесперебойника своими руками?Теперь занимаемся выходом. Провода, которые вели к трехштырьковому разъему подачи на ИБП 220 В, отпаиваем или отсоединяем. На их место монтируем провода нужной длины (для выносной розетки – сантиметров 70, если розетка планируется непосредственно на корпусе – 20-30 см). Подводим провода к розетке.
Черновая модель готова. Эксплуатировать ее нельзя, но проверить можно. Не собирая корпус (с ним предстоит поработать), подключаемся к аккумулятору и замеряем напряжение в розетке. Должно получиться порядка 160-180 вольт.
Если система молчит, возможно, в старом ИБП плата преобразователя нерабочая.
Окончательная сборка
Осталось заключить работающую схему в прибор, попутно изменяя и дополняя конструкцию.
Прежде всего демонтируем лишние разъемы, кнопки с соответствующими проводами, сигнальный динамик. Освобождается пространство под установку одного или двух кулеров. Их установка защитит устройство от перегрева. Логично соорудить сквозную вентиляцию. Для поступления воздуха в корпус придется высверлить отверстия или вырезать окошки. Вырезанные отверстия следует прикрыть защитной сеткой во избежание попадания пыли и грязи. Подсоединяются кулеры к 12-вольтовой ветке.
Все соединения проверяются, провода укладываются внутри корпуса, при необходимости крепятся. Нужно убедиться, что вентиляторы плотно заняли свои места. Иногда после изъятия оригинальных аккумуляторов трансформатор оказывается слабо зафиксированным, поэтому нужно дополнительно укрепить его, например, удерживающей пластиной (не металлической).
Предусмотреть крепление розетки на корпусе или просверлить дополнительное отверстие для вывода проводов.
Неплохо установить отдельный выключатель: скорее, для защиты автомобильного аккумулятора от полного разряда, в случае если забудете отключиться. Также можно разработать электронную схему, срабатывающую при заданном уровне заряда.
Преимущества самодельного инвертора
В качестве образца рассматривались источники бесперебойного питания относительно простой, бюджетной конструкции, когда, исходя из соображений стоимости, вместо замены отслуживших аккумуляторов покупается новый блок питания. В этом случае действительно получается почти бесплатный инвертор с неплохими техническими характеристиками.
Читайте так же: Как сделать зарядное устройство из бесперебойника своими руками?Если исходный бесперебойник отдавал подключаемой технике 500 Вт, то теоретически он столько же отдаст и в виде инвертора. Практически эта величина меньше. Но, например, общую нагрузку в 350-400 Вт он спокойно потянет. Ограничение – время, на которое хватит зарядки аккумулятора. С учетом нынешней тенденции к уменьшению энергоемкости используемых приборов, при отсутствии электричества и без света не останешься, и мобильные устройства подзарядишь.
Имеется возможность воспользоваться электроинструментом. Это удобно, когда в дачном доме электричества еще нет, а проводку делать надо. Вручную можно, но это намного сложнее.
На весе получившегося устройства останавливаться не имеет смысла: автомобилю 3-5 кг не помеха.
Но при частом пользовании инвертором нужно помнить о подзарядке аккумулятора или иметь запасной.
Итак, имеет смысл достать из кладовки или гаража списанный из-за неисправности источник бесперебойного питания, немного модифицировать его и получить исправный преобразователь постоянного тока с напряжением 12 В в переменный ток напряжением 220 В.
На тот момент, когда я первый раз попробовал заменить в ИБП старый аккумулятор ёмкостью 7Ач на старый автомобильный аккумулятор номинальной ёмкостью 65Ач, я ещё не знал, почему этого нельзя делать, и как это может навредить здоровью аккумулятора, самому ИБП и людям, проживающим в одном помещении с ним.
Доработка бесперебойника не заняла много времени, но профит был заметен сразу же. Сто-ватная нагрузка в виде домашнего «сервера» продержалась порядка двадцати часов без внешнего питания, хотя раньше 10 минут — это был предел, которого хватало разве что на корректное завершение работы. Более длительных отключений за время эксплуатации данной модификации замечено не было, а подключение интернета по технологии GPON позволяло серверу оставаться в сети даже при масштабных отключениях электроэнергии.
Но это было давно. А год назад мне случайно попалось на глаза объявление о продаже нескольких бывших в употреблении ИБП APC 3000 за смешные деньги, 4000 рублей за штуку, без аккумуляторов, но рабочие. Немного подумав, решил что надо брать, причём сразу два, правда к моменту покупки цена успела подняться до 5000 рублей за штуку, но меня это не остановило, ведь в магазине за те же деньги предлагали лишь варианты на 1кВт, да и то от всяких noname фирм с не очень лестными отзывами и модифицированным синусом.
Без аккумуляторов ИБП включаться отказался, судя по информации из интернета, ему требовалось восемь аккумуляторов по 12 вольт, т.е. батарея на 96 вольт, но конденсаторы на входе батарей были номиналом 63 вольта. Оказалось, что в картридже две параллельно соединённых цепочки по четыре аккумулятора, по 5Ач каждый. Итого получается батарея на 48 вольт и 10Ач. И вот тут началось самое интересное.
Выбор АКБ
Настало время покупать аккумуляторы. Разница в цене между специализированным аккумуляторами для ИБП и обычными автомобильными была примерно раза в два при сопоставимой ёмкости. Зачем платить больше? Решил загуглить и нашёл несколько сайтов продающих АКБ для ИБП, которые почти под копирку приводили несколько доводов, почему стоит заплатить больше. В целом звучит правдоподобно, но давайте их рассмотрим поподробнее.
Итак, первая значительная разница — это различное напряжение постоянного тока в автомобиле и у источника автономного электроснабжения. У автомобильной батареи напряжение постоянного тока примерно равно 14-14.2 В, а у аккумулятора для источника бесперебойного питания оно составляет 13.5-13.8 В. Напряжение тока заряда у обычных автомобильных и специальных для ИБП рассчитано на различные значения. После того как Вы подсоедините автомобильный аккумулятор к системе резервного электропитания, то результат будет виден такой — постоянно батарея будет недозаряжена. Высокое внутреннее сопротивление имеется у максимально заряженной батареи, так как потребляется небольшой ток при работе с ИБП. С разряженными аккумуляторами дела состоят с точностью наоборот. В конечном итоге присоединение автомобильного аккумулятора может привести к кипению электролита, так как будет потребляться постоянно ток и аккумулятор не будет до конца заряжаться.
Заглядываем в статью википедии о свинцово-кислотных аккумуляторах и видим, что ЭДС заряженного аккумулятора 2.11-2.17В, для 6 банок это получается 12,66-13,02В. Смотрим на аккумулятор для ИБП и видим надписи о рекомендуемых значениях напряжений: в режим постоянного подзаряда 13.5-13.8В, в циклическом режиме 14.4-15.0В. Смотрим на полностью заряженный автомобильный аккумулятор, видим 12.7В, заводим двигатель, напряжение поднимается до 14.2. Получается что 14.2В — это не напряжение автомобильного аккумулятора, а напряжение которым его заряжает автомобильный генератор. Но разве в автомобиле предусмотрена какая-либо схема заряда аккумулятора? В общем мне показался данный довод несостоятельным.
Второе отличие — временной этап работы и равномерное выделение электрического тока за счет пластин, которые встроены внутри аккумуляторной батареи. Средняя толщина электрода (пластины) у автомобильного аккумулятора составляет примерно 1-1.2 мм, а у специализированных для ИБП 2-2.5 мм. Движение электронов происходит на менее толстой поверхности. Если подключить автомобильный аккумулятор к источнику бесперебойного питания, то пластины которые находятся внутри быстро разрушатся из-за длительного функционирования цикла.
Если бы в автомобиле не было сигнализации и магнитолы, то наверное можно было бы поверить в то, что автомобильный аккумулятор не способен длительное время отдавать малые или средние токи, но ведь они питаются от того же аккумулятора. И это не говоря о том, что автомобиль в принципе может некоторое время двигаться без генератора, только лишь на заряде аккумулятора, и после этого достаточно будет просто зарядить аккумулятор и он продолжит работать. По поводу толщины пластин сложно что либо сказать, разве что в аккумуляторах от ИБП некоторым попадаются нанотехнологические вставки из стекла. Стекло добавляет толщины пластинам и вес батареи, правда в химических реакциях не участвует.
И третье важное отличие — в процессе заряда аккумулятора выделяется водород. Когда батарея установлена под капотом автомобиля, то водород быстро улетучивается и не представляет никакой опасности. Так как источник бесперебойного питания установлен как правило в замкнутом пространстве, то газ начнет скапливаться, а смесь водорода с кислородом образует взрывоопасную смесь, которая может детонировать от любой искры (даже от включения света). Аккумулятор для ИБП полностью герметизирован, в процессе работы он не выделяет водород в атмосферу, а рециркулирует в пространстве батареи.
Данный довод мне сразу показался подозрительным, ввиду того, что мне не доводилось видеть герметичных аккумуляторов в ИБП. Если посмотреть на аккумулятор, то можно увидеть небольшие отверстия для отвода газов, в отличии от автомобильных аккумуляторов, они закрыты резиновыми колпачками и замурованы под пластиковые заглушки, но вовсе не герметично. Если снять пластиковые заглушки и поставить аккумулятор на зарядку, то некоторые резиновые колпачки весело улетят в неизвестном направлении. Значит вода всё таки распадается на кислород и водород, и простой резиновый колпачок не заставит их преобразоваться обратно в воду, а после определённого давления газы всё равно выйдут наружу. Впрочем ладно, если за несколько лет эксплуатации автомобильного аккумулятора в закрытом шкафу ничего не взорвалось, то в проветриваемом подвале и на балконе наверняка проблем с накоплением водорода не возникнет.
Автомобильные аккумуляторы имеют разбавленный электролит, а так как в жидкой среде все процессы протекают быстро, то срок службы этих батарей намного меньше чем у специализированных для ИБП. Внутри АКБ для источников бесперебойного питания находится губчатый материал, который пропитан электролитом. И поэтому ток самозаряда получается небольшим. И когда система перейдет на функционирование от аккумулятора, то батареи для ИБП проработают больше.
Действительно, в автомобильном аккумуляторе электролит находится в жидком состоянии, а в специализированных аккумуляторах для домашних ИБП им пропитан пористый материал, и если перевернуть его с открытыми заглушками, то ничего из него не выльется, это позволяет размещать его внутри ИБП в любом положении, хоть вверх ногами (хотя и не рекомендуется). Как это связано с током саморазряда, полностью электролита и скоростью протекания химических реакций — я не знаю, но вероятнее всего, что никак.
И не стоит забывать о том, что автомобильный аккумулятор работает в суровых условиях, от него несколько раз в день требуют больших токов, несколько месяцев в году это сопровождается очень низкими температурами, а несколько месяцев высокими, кроме того он испытывает вибрационные и ударные нагрузки во время движения автомобиля, а генератор заряжает его без какого либо контроля, и хорошо, если владелец следит за его состоянием.
Так же, некоторые высказывают сомнение по поводу того, что ИБП в состоянии зарядить автомобильный аккумулятор, ведь у него значительно большая ёмкость. Но ведь увеличив ёмкость, мы получаем увеличение длительности работы от батареи, странно ожидать, что последующая зарядка будет производиться за прежнее время.
Прочитав ещё несколько статей о вреде использования автомобильного аккумулятора в быту, стало понятно, что ничего не понятно. Но, учитывая предшествующий положительный опыт, было решено выбрать вариант с большей ёмкостью, т.е. автомобильные аккумуляторы. Для одного ИБП были выбраны самые дешёвые аккумуляторы от Тюменского Медведя на 75Ач, для второго АКБ фирмы BRAVO на 90Ач примерно за ту же стоимость. И вот сейчас, спустя почти год эксплуатации решил попробовать замерить ёмкость аккумуляторов, чтобы понять, насколько всё плохо.
Результаты замеров
| Параметр | АКБ №1 | АКБ №2 |
|---|---|---|
| Модель | BRAVO 6CT-90VL | Tyumen Batbear 75 |
| Ёмкость, макс. ток | 90Ач, 760А | 75Ач, 610А |
| Стоимость на момент покупки | 2200 руб | 2400 руб |
| Дата установки | 9 ноября 2014 | 11 ноября 2014 |
| ИБП | APC Smart-UPS 3000VA, 2700Вт, 230В, чистый синус 50Гц +-3 Гц | |
| Нагрузка | насос газового котла, насос тёплого пола, насос скважины с водой, морозильная камера, холодильная камера, освещение | освещение, холодильник |
| Циклов заряда-разряда | 330+ | 10 |
| Производилась калибровка | нет | да |
| Дата контрольного замера | 31 августа 2015 | 1 сентября 2015 |
| Контрольный разряд | 4 часа 20 минут, 37.22Ач | 9 часов, 55.7Ач |
| Напряжение после разряда | 45.0В под нагрузкой, 48.7В без нагрузки | 44.6В под нагрузкой, 46.3В без нагрузки |
| Контрольный заряд | 9 часов, 37.32Ач | 14 часов, 52.28Ач |
| Напряжение после заряда | 55.4В, плюс-минус 0.02В на каждой батареи | |
| Уровень электролита | Визуально не изменился, уровень выше пластин с запасом | |
Хотя я не уверен, что правильно произвёл замер, но лучше способа, чем включить цифровой ватт-метр в разрыв между АКБ и ИБП, я придумать не смог. Сомнения в корректности замеров у меня возникли из-за того, что не смотря на постоянно включенную нагрузку, ИБП потреблял ток периодами (3-5 секунд потребление нарастает до номинала и опускается до нуля, 1-2 секунды потребления нет), возможно это связано с тем, что по аккумуляторному входу установлена пара ёмких конденсаторов, которые сглаживают нагрузку на АКБ. Зарядка производится примерно таким же образом (некоторое время подаётся ток, затем пара секунд перерыв). После полной зарядки ИБП продолжает периодически подавать ток на АКБ в районе 1А.
Не смотря на то, что один бесперебойник нещадно насиловал аккумуляторы каждый день почти полностью разряжая их, а затем вновь заряжая, а второй работал в штатном режиме и разряжал АКБ только при отключениях электричества, спустя год они по-прежнему работают и держат нагрузку. Специализированные аккумуляторы в ИБП, что стоящие с завода, что купленные в процессе эксплуатации не жили у меня даже этого времени, они просто высыхали и переставали держать заявленную ёмкость. В общем я не смог ответить для себя на вопрос, почему же автомобильные аккумуляторы не годятся для использования в ИБП, но через год я постараюсь повторить измерения и сравнить результаты.
Часто в кулацком хозяйстве валяется без дела исправный источник бесперебойного питания (ИБП, UPS) с почившей аккумуляторной батареей. Предлагаю сделать из него источник напряжения 220 вольт в автомобиль. Конструкция ИБП может быть различной, но принцип одинаков.
1. Разбираем ИБП, выкидываем дохлый аккумулятор, откусываем клеммы от него, зачищаем концы.
2. Находим разъем, через который ИБП подключался к сети 220 в. В моем варианте правый нижний. Мы его используем для подключения к бортовой системе питания 12 в.
В моем варианте он подключается к плате через разъем, откусываем его. Если разъема нет, просто откусываем провода от платы, зачищаем концы.
3. Соединяем провода, шедшие к аккумулятору, с проводами от разъема на задней панели. Провода толстые, понадобится мощный паяльник. Не изолируем пока места пайки для последующего прозвона.
4. Находим гнездо прикуривателя и обычный компьютерный шнур (в моем варианте он уже без вилки). Если не предполагается использование инвертора на ходу в салоне авто - настоятельно рекомендую вместо гнезда прикуривателя использовать зажимы "крокодил" и подсоединять девайс прямо с аккумулятору.
Припаиваем гнездо прикуривателя (зажимы), соблюдая полярность ( красный "плюс", черный - "минус"), изолируем места пайки.
5. Важный момент - что бы устройство не вопило, как ограбленный еврей, необходимо исключить внутренний динамик.
Снимать ради этого плату и отпаивать мне стало лениво - просто оторвал динамик плоскогубцами)))
В моем варианте пришлось закрепить трансформатор в направляющих, для этого идеально подошла дисконтная карта сети Астор, безвременно погибшей в пучине рынка)))
6. Собираем корпус устройства. Осталось только приделать стандартные розетки. Есть ИБП, у которых они предусмотрены конструкцией. Мне не повезло, пришлось портить переноску и шнур для подключения к ИБП.
7. Конструкция в сборе.
Настоятельно не рекомендую использовать устройство для питания мощных потребителей на заглушенном авто, высосет аккумулятор - глазом не успеете моргнуть!)))
В быту иногда возникает острая необходимость в бесперебойном питании различных устройств. Это могут быть аварийное освещение, инкубаторы, аквариумное оборудования или простой усилитель, с которым компания вырвалась на природу. Современные бюджетные компьютерные источники бесперебойного питания способны проработать не более получаса от автономного питания, а те которые могут и специально для этого предназначены, стоят совсем других денег. Автомобильные инверторы на выходе не всегда выдают частоту в 50 Гц. Если нужна автономность на несколько часов, тогда в голову сразу приходит мысль, можно ли запитать UPS от обыкновенного автомобильного аккумулятора. На этот вопрос мы и постараемся сегодня дать ответ, сделаем инвертор из ИБП своими руками.
Инвертор из бесперебойника
Переделка ИБП под автомобильный аккумулятор будет разбита на несколько этапов:
- Отключение функции Green Power
- Установка активной системы охлаждения
- Реальные тесты
Green Power в UPS – некая хитрая фишка, которая не дает бесперебойнику достаточно долго работать от АКБ. В разных аппаратах проявляется и реализуется по-разному, в одних она отключает UPS, который работает без нагрузки через 5-10 мин, в других аппаратах Green Power не дает работать UPS более 25-30 мин в независимости от его нагрузки. Иногда эту функцию можно отключить с помощью специального резистора, но бывает, что процесс отключения зашит в микроконтроллер UPS, и тут уже ничем ему особо не поможешь.
Первым делом открываем корпус и для себя делаем фотографию его внутренностей, это нужно сделать для того, что бы в дальнейшем не возникало вопросов, что и куда подключать при обратной сборке.
Если рассмотреть плату поближе можно увидеть, что на ней нанесены таблицы меняющие режимы работы бесперебойника.
Нас интересует резистор R15A, который отвечает за функцию Green Power. Аккуратно выпаиваем резистор с платы, а для любителей тишины еще можно произвести небольшие манипуляции с бузером. Если хочется полностью избавиться от писков, которые издает ИБП можно отпаять перемычку JP82 или выпаять сам бузер, а для тех, кто хочет приглушить звук достаточно впаять небольшой резистор на 100-300 Ом, вместо этой перемычки.
Следующим шагом станет установка 80мм вентилятора и небольшая доработка корпуса UPS.
Вентилятор отлично крепится к пластиковым перемычкам, которые уже есть внутри корпуса.
Как видим вентилятор размещается по центру корпуса, что дает возможность обдувать воздухом не только трансформатор, но и радиаторы транзисторов, расположенные в верхней части корпуса.
Дальнейшим этапом станет незначительная доработка корпуса. Первым делом делаем отверстия для притока свежего воздуха к вентилятору. Если портить лицевую панель жалко, можно наделать отверстий в днище, высота ножек позволит спокойно проходить небольшому потоку воздуха.
Также немного удивили декоративные пластиковые накладки, которые имеют перфорацию для вентиляции, но в самом корпусе в этих местах отверстий нет. Это все решается с помощью небольшого сверла и дрели.
Последним этапом перед сборкой станет фиксация трансформатора. При переноске UPS без штатного АКБ трансформатор буквально гуляет в своих посадочных местах, он с легкостью может из них выскочить и повредить основную плату.
Подключаем теперь провода с клеммами, вместо штатной батареи. Для дополнительной изоляции лучше надеть специальные силиконовые колпачки. Провод для подключения к UPS автомобильного аккумулятора нужно брать с сечением как можно больше, а сам провод должен быть максимально коротким.
И так, немного погоняем и протестируем наш инвертор из бесперебойника.
Как видим сделать инвертор из бесперебойника совсем не сложно, пришла пора реальных тестов. UPS на холостом ходу, ток потребления около 1 А.
Поставим на зарядку ноутбук, ток потребления поднялся до 5 А.
UPS нагружен лампочкой в 60 Вт, ток потребления почти 8 А.
К стати, ток зарядки не подымается выше 1 А, по мере заряда постепенно снижается.
Напряжение зарядки данного ИБП составляет 13,7 В.
Не трудно догадаться, что чем более емкая у Вас батарея, тем такой инвертор из бесперебойника проработает дольше, но и заряжаться от сети будет тоже весьма немалое время.
Можно ли подключать автомобильный АКБ к UPS?
Мнения на этот счет двояки, но кардинально разные. Зачастую, по разным отзывам автомобильные аккумуляторы вполне справляются с данной задачей и работают стабильно. Основные проблема: газы, которые будут выделяться при зарядке АКБ и перегрев трансформатора, силовых ключей. От последней проблемы можно, хоть частично избавиться, используя дополнительные вентиляторы и т.п. А вот то от газов при зарядке никто никуда не денется. При зарядке выделяется не только взрывоопасный водород, но и другие газы, а это далеко не витамины. Если инвертор из бесперебойника используется в автомобиле, то и этот вопрос отпадает сам собой. Также важно помнить, что от сети зарядка АКБ происходит довольно небольшим током и процесс зарядки может растянуться на длительное время, от этого можно спокойно уйти если заряжать АКБ отдельно от UPS, например, для этих целей можно использовать самодельное зарядное устройство из блока питания компьютера. Использовать ли автомобильный АКБ в UPS решать нужно только Вам.
Читайте также: