مبدل برق خودرو – به زبان ساده

در آموزش‌های قبلی مجله فرادرس، با سیستم شارژ خودرو آشنا شدیم. در این آموزش، علاوه بر آشنایی با مبدل برق خودرو یا اینورتر، نحوه نصب آن را نیز بیان خواهیم کرد.

مبدل برق یا اینورتر چیست؟

اگر به مسافرت بروید، احتمالاً در مواردی به برق نیاز دارید که یک USB متصل به شارژی فندکی توان کافی را برای تأمین آن نخواهد داشت.

در این موارد می‌توان از برق سیستم الکتریکی خودرو کمک گرفت. همان‌طور که می‌دانیم، ولتاژ برق خودرو $$12$$ ولت DC است. از سوی دیگر، اغلب وسایل الکتریکی با برق $$220$$ ولت AC کار می‌کنند. در این صورت لازم است ولتاژ $$12$$ ولت DC را به ولتاژ مطلوب $$220$$ ولت AC تبدیل کنیم.

مبدل برق یک دستگاه ساده است که به باتری خودرو متصل شده و برق خروجی آن، مانند برق شهر، دستگاه‌ها و وسایل الکتریکی را (مانند تلویزیون، لپ‌تاپ، چراغ روشنایی و..) تغذیه می‌کند.

به طور ساده می‌توان گفت که یک مبدل برق خودرو از باتری انرژی می‌گیرد و ولتاژ مستقیم (DC) آن را به ولتاژ متناوب (AC) تبدیل می‌کند؛ به گونه‌ای که می‌توان وسایل الکتریکی را با آن تغذیه کرد. گاهی در بازار، آداپتور یا شارژر نیز نامیده می‌شوند. مبدل برق را می‌توان از طریق سوکت فندکی یا مستقیماً به باتری وصل کرد.

انواع اینورترها

اینورترهای خودرو در دو نوع اصلی در بازار موجود هستند: مبدل برق سینوسی خالص (Sine Wave) و مبدل برق شبه‌سینوسی (Modified Sine Wave). تفاوت اصلی این دو نوع مبدل برق شکل موج خروجی آن‌ها است.

فیلم آموزش بررسی سیستم های قدرت ۱ در فرادرس

کلیک کنید

شکل زیر این موضوع را نشان می‌دهد.

هر دو نوع مبدل برق عملکرد مناسبی دارند، اما برای دستگاه‌های الکترونیکی حساس یا وسایلی که قابلیت شارژ دارند و درون آن‌ها شارژر به کار رفته است (مانند یک مسواک برقی)، بهتر است از مبدل برق سینوسی خالص استفاده کنیم. مبدل برق سینوسی خالص ولتاژ خروجی مشابهی با برق خانه دارد. البته به دلیل همین دقت، در توان‌های بالا، معمولاً هزینه اینورترهای سینوسی بیشتر از اینورترهای شبه‌سینوسی است.

جدول زیر، توان تقریبی برخی دستگاه‌ها و وسایل الکتریکی و مبدل برق مناسب آن‌ها را نشان می‌دهد.

نوع مبدل برق	دستگاه	توان (وات)
	دستگاه DVD	$$35 - 100$$
	لپ‌تاپ	$$25 - 150$$
	کامپیوتر و مانیتور	$$125$$
	پرینتر لیزری	$$850 - 1300$$
	گیرنده ماهواره	$$10 - 25$$
	اره گِردبُر ۸ اینچی	$$1800$$
	مته $$1/4$$ اینچ	$$250$$
	اره میزی	$$1800$$

نصب موقت مبدل برق خودرو

در این بخش، مراحل نصب موقت مبدل برق را بیان خواهیم کرد.

چه زمانی باید یک مبدل برق کوچک را به یک سوکت $$12$$ ولت DC و چه زمانی باید آن را مستقیماً به باتری وصل کنیم؟ جواب اصلی این پرسش بر اساس حداکثر توانی است که مبدل برق باید آن را تغذیه کند. برای اغلب خروجی‌های DC، محدودیت $$15$$ آمپری وجود دارد (یعنی $$12\text{V}\times 15 \text{A} = 180 \, \text {Watts}$$). این محدودیت به دلیل سیم‌کشی خودرو و فیوزهای حفاظتی آن است.

هشدار: هیچ‌گاه یک فیوز را با فیوزی با آمپراژ بالاتر تعویض نکنید. این کار می‌تواند منجر به آسیب دیدن سیم‌ها و آتش‌سوزی شود.

توان الکتریکی برابر با حاصل‌ضرب جریان در ولتاژ است؛ به عبارت دیگر، وات برابر است با ضرب آمپر در ولت ($$\text {W} = \text{A} \times \text{V}$$). در عمل، فیوزها می‌توانند تا $$10$$ درصد اضافه جریان متناوب را تحمل کنند که برای خروجی فندکی این مقدار $$18$$ آمپر است. علاوه بر این، اغلب باتری‌های $$12$$ ولتی در هنگام روشن بودن موتور $$12.6$$ تا $$14$$ ولت دارند. بنابراین، توان خروجی به $$200$$ وات نیز می‌رسد. در نتیجه، برای توان‌های ماکزیمم بالاتر از $$200$$ وات باید یک مبدل برق را به باتری متصل کرد. این کار سبب جلوگیری از سوختن فیوزها در سیستم الکتریکی خودرو و مشکلات بعدی برای پیدا کردن فیوز سوخته و جایگزینی آن می‌شود.

برای استفاده موقت در اتصال به سرهای باتری $$12$$ ولتی گیره‌های سوسماری به کار می‌روند. در تمام مراحل اتصال باتری‌های سرب-اسیدِ تَر باید موارد ایمنی را رعایت کنید. سر مثبت گیره سوسماری را به سر مثبت باتری وصل کنید و پس از آن سر منفی سوسماری را به ترمینال منفی متصل کنید. این کار سبب جلوگیری از جرقه زدن و هرگونه انفجار ناشی از گازهای اطراف باتری خواهد شود. باتری‌ها گاز‌هایی تولید می‌کنند که ممکن است سبب انفجار شود. هنگام کار بار باتری از عینک ایمنی استفاده کنید.

مراحل اتصال موقت مبدل برق به باتری

1. مطمئن شوید خودرو در مکان مناسبی پارک شده و در مسیر خودروی دیگری قرار ندارد.
2. اطمینان حاصل کنید که موتور خودرو خاموش است.
3. کاپوت را باز کنید.
4. مطمئن شوید کلید ON/OFF روی OFF قرار گرفته است.
5. از عینک ایمنی استفاده کنید.
6. کابل‌ها را به ترمینال‌های مثبت و منفی مبدل برق متصل کنید.
7. مبدل برق را روی یک سطح پایدار قرار دهید تا تکان نخورد.
8. سوسماری مثبت (قرمز) را به ترمینال مثبت باتری متصل کنید.
9. سوسماری منفی (مشکی) را به ترمینال منفی باتری وصل کنید.
10. دوشاخه یا USB وسیله برقی را که می‌خواهید از آن استفاده کنید به مبدل برق وصل کنید.
11. مبدل برق را روشن کنید و از وسیله برقی مورد نظرتان استفاده کنید.

نکته: برای استفاده کوتاه مدت از مبدل برق لازم نیست موتور را روشن کنید.

مراحل جداسازی موقت مبدل برق از باتری

1. مبدل برق را خاموش کنید (کلید آن را روی OFF قرار دهید) و هر گونه دوشاخه یا USB متصل به آن را جدا کنید.
2. سوسماری منفی را از ترمینال منفی باتری جدا کنید.
3. سوسماری مثبت را از ترمینال مثبت باتری جدا کنید.
4. کابل‌های جدا شده را جمع کنید.
5. مبدل برق و کابل‌ها را  برای استفاده‌های بعدی نگه دارید.

مدار الکتریکی نصب اینورتر خودرو به صورت زیر است.

نصب دائمی مبدل برق خودرو

در این بخش درباره نصب دائمی مبدل برق در خودرو بحث می‌کنیم. ابزار و وسایل مورد نیاز برای نصب مبدل برق به صورت زیر است.

ابزار مورد نیاز

برای نصب دائمی مبدل برق خودرو به یک پیچ‌گوشتی چهار در یک، آچار فرانسه، دریل شارژی، مجموعه مته، انبردست، عینک ایمنی، انبر مفتول‌بُر، سوکت و تیزبُر نیاز دارید.

وسایل مور دنیاز

• گلند کابل
• کابل (قرمز و مشکی)
• فیوز
• مبدل برق
• لوله خرطومی انعطاف‌پذیر
• بست کمربندی

اگر به یک اتصال با مدت زمان بیشتر نیاز داشته باشیم که در آن، مبدل برق بیشتر از $$200$$ وات را تأمین کند، باید چند کار دیگر را علاوه بر مواردی که در بالا (نصب موقت) بیان کردیم انجام دهیم. الزامات اولیه انجام این کار به صورت زیر است.

الزامات اتصال دائمی مبدل برق

1. محل نصب مبدل برق باید خشک، خنک و بدون گرد و غبار باشد. همچنین، نباید در یک ناحیه‌ای باشد که گاز قابل اشتعال، گاز باتری و یا سوخت وجود داشته باشد.
2. کلید ON/OFF مبدل برق باید به راحتی قابل دسترسی باشد.
3. در صورت امکان، فاصله مبدل برق از اطراف آن باید به اندازه چند سانتی‌متر باشد تا جریان هوا در اطراف آن برقرار باشد.
4. سیم‌کشی از مبدل به باتری باید براساس حداکثر توان تحویلی مبدل برق و طول کابل‌ها تعیین شود.
5. سیم‌کشی باید استاندارد و دارای عایق مناسب باشد.
6. یک فیوز محافظ باتری را باید در سمت سیم‌کشی ترمینال مثبت باتری نصب کرد. این کار مبتنی بر الزامات ایمنی است. فیوز باید مهر و موم شده باشد تا هنگام سوختن جرقه نزند. برای اینورترهای کوچک، معمولاً فیوزها و نگهدارنده‌های فیوز خودرو کفایت می‌کنند. فیوزهای مهر و موم شده تا $$50$$ آمپر در دسترس هستند (مثلاً فیوزهای MAXI). فیوزهای حفاظتی باتری، هنگام اتصال کوتاه شدن کابل، از باتری محافظت می‌کنند.
7. اگر مبدل برق در یک مکان کوچک نصب شده باشد، فیوز حفاظتی باتری باید در $$20$$ سانتی‌متری ترمینال مثبت باتری نصب شود.

انتخاب فیوز

اینورترها یک یا چند فیوز داخلی دارند. این فیوزها در برابر برخی اضافه بارها از مبدل برق حفاظت می‌کنند. فیوز محافظ باتری از اشتعال و انفجار باتری در هنگام اتصال کوتاه کابل حفاظت می‌کند. اساساً اگر توان نامی یک مبدل برق $$400$$ وات باشد، آنگاه یک فیوز حداقل $$40$$ آمپری برای آن کافی است. ساده‌ترین کار برای انتخاب فیوز، استفاده از قانون سرانگشتی تقسیم توان نامی بر $$10$$ است. بنابراین، اگر توان خروجی AC مبدل برق $$350$$ وات باشد، باید یک فیوز $$35$$ آمپری را برای محافظت باتری به کار ببریم.

نصب فیوز نیازمند یک نگهدارنده فیوز است و اینکه سیم‌کشی آن در قسمت‌های غیرمتحرک و ایمن وسیله نقلیه باشد. این کار سبب می‌شود سیم‌ها در قسمت‌های متحرک موتور، مانند فن، تسمه‌ها و قرقره‌ها، گیر نکند. برای این کار معمولاً از بست‌های کمربندی پلاستیکی برای بستن و محکم کردن سیم‌ها روی بخش‌های شاسی خودرو استفاده می‌شود.

سیم‌کشی از باتری به مبدل برق

قطر سیم اینورترهای کوچک بر اساس طول سیم و حداکثر جریانی که از آن می‌گذرد تعیین می‌شود. دو راه برای سیم‌کشی یک باتری وجود دارد. تعیین قطر مناسب سیم اینورترها به عوامل زیر وابسته است که بر افت ولتاژ در طول سیم تحت بار تأثیر دارند:

1. حداکثر جریان عبوری
2. طول سیم
3. حداکثر افت ولتاژ بر حسب درصد (معمولاً اگر باتری همزمان در حال شارژ نباشد، $$5$$ درصد است)

اگر باتری‌ها نیز در حال شارژ باشند، باید $$15$$ درصد افت ولتاژ در نظر گرفت.

مراحل نصب دائمی مبدل برق

1. مطمئن شوید مبدل در جایی نصب می‌شود که هنگام حرکت خودرو تکان نمی‌خورد.
2. ترمینال زمین را یک سیم کوتاه دارای عایق به شاسی وصل کنید. در اغلب موارد از سیم $$\text {AEG 12}$$ عایق‌دار استاندارد استفاده می‌شود.
3. مطمئن شوید وسیله برقی به مبدل برق متصل نیست و کلید مبدل برق در وضعیت OFF است.
4. یک اتصال الکتریکی کوتاه ($$30$$ سانتی‌متر یا کمتر از آن) را از فیوز به باتری تشکیل دهید.
5. نگهدارنده فیوز را در یک مکان امن و غیرمتحرک روی شاسی قرار دهید.
6. یک سیم طولانی را به فیوز (در سمت مبدل برق) وصل کنید، اما سمت دیگر سیم را به مبدل برق متصل نکنید. قبل از اتصال سر مثبت به مبدل برق، سیم را به گونه‌ای بپوشانید که رسانای داخل آن غیر قابل دسترس باشد.
7. سیم مثبت را به فیوز با باتری وصل کنید.
8. سیم فیوز (سمت باتری) را به ترمینال مثبت باتری متصل کنید.
9. تمام اتصالات منفی مبدل برق و باتری را وصل کنید. توجه کنید که یک جرقه ابتدایی در هنگام اتصال اولیه ترمینال مثبت مبدل برق عادی است.
10. در نهایت، اتصال سیم مثبت فیوز را به سر مثبت مبدل برق برقرار کنید.
11. مبدل را روشن (ON) کرده و دقت کنید که LED سبز آن (در صورت وجود)‌ روشن شود.
12. اکنون مبدل برق آماده کار است.

در صورتی که مباحث بیان‌شده برای شما مفید بوده و می‌خواهید درباره موضوعات مرتبط، مطالب بیشتری یاد بگیرید، پیشنهاد می‌کنیم به آموزش‌های زیر مراجعه کنید:

• آشنایی با قطعات الکترونیک قدرت — مجموعه مقالات مجله فرادرس
• مبدل بوست (Boost) یا افزاینده — به زبان ساده
• یکسوساز تمام موج — به زبان ساده

^^