12Vから100Vに変圧 4,000W発電に挑戦

目的
例えばテレビや冷蔵庫など家電製品は100Vで作動します、その家電製品を車のバッテリーで作動させたいと思います。
しかし車は直流12V家電製品は交流100V使える訳がありません、そこでインバータと言う装置でバッテリーの直流12Vを交流100Vに変換させる装置で100Vにしたいと思います
そして電気には電流と電圧があります電圧は100Vにしても使える容量(電流)が大きくないと実用性がありません、例えば携帯電話の充電機のような多くて0.5A程度であれば簡単な装置で作れますが今回 電子レンジ 電気ストーブなど1800Wクラスの出力を出したいと思います。

今回使うインバーターのスペック
12Vから100Vに変換 12Vから100Vに変換インバーター
今回の主役
  ■入力 200A (12V2000W出力時)
  ■定格出力 1800W(瞬間最大4000W)
  ■出力波形 調整矩形波
  ■周波数 60Hz (50/60Hz表示使用可)
  ■回路方式 P.W.M.方式
  ■サイズ 210(W)×415(D)×77(H)mm
  ■本体質量 5.7Kg

定格出力1800W以下

安定して長時間供給することができる出力値です。

最大出力2000W

短時間(5分以内)に限り供給することができる出力値です。

瞬間最大出力4000W

ごく短時間(0.1秒)に限り供給する事ができる出力値です。

  ●6種類の保護回路を搭載

入力電圧低下保護回路警告アラーム機能付き

バッテリーから入力される電圧が約10.5Vまで低下した場合にアラームで警告し、さらに電圧が低下すると出力をカットします。

低電圧入力保護回路

電圧が約9.5Vまで低下しているバッテリーに接続した場合出力しません。

高電圧入力保護回路

インバーターに異常な高電圧(約15V以上)が入力された場合、出力しません。

出力過負荷保護回路

接続機器の要求する出力が本製品の最大出力(2000W)を超えた場合出力をカットします。

高温保護回路

警告アラーム機能付き使用中に製品内部が異常高温(約60℃以上)になった場合アラームで警告し出力をカットします。

逆接保護回路(ヒューズ)

極性(+)と(−)を誤って接続した際、ヒューズが切れて通電をカットします。

重要課題
このDC−ACインバーター1つ問題があります、バッテリーから直接繋ぐので、インバーター電源を切り忘れるとバッテリーがなくなるまで放電してしまい、バッテリーが上がってエンジンが掛かりません、これはいかん、そこで車のバッテリーとインバーターの間にリレースイッチを付けます、こうするとキースイッチをACCアクセサリ位置又はONにすると、リレーに電源が入り、インバータに電源が供給されバッテリー上がりのトラブルがありません。

それでは組み付け工程です
バッテリーから 12Vを取り出し ケーブルメーカー、エーモン
本来アース専用ケーブル
OFC(無酸素銅99.99%以上)採用
絶縁皮膜耐熱耐寒温度
-40〜105℃
使用可能電力
DC12V720W以下(60A)
DC24V1440W以下(60A)
サイズ8sq(8スケ)

まず車のバッテリからインバータ用に電源を取り出します、その際必ずバッテリーの近くにヒューズを付けます、これがないと万が一ショートするとケーブルに膨大な電流が流れ、ケーブルが高熱で焼け火が出て火事になります
12Vバッテリーを 室内に引き込み フロント(ボンネット)のバッテリーから室内に電源を引き込みます。
写真は運転席を外しシートの下の写真です、センターコンソールから配線が出てきています。

12V用リレー
リレー(遮断機)とはコイルに電流を流すと電磁石になる性質を利用して接点で電気を入り切りします。
12Vリレー回路図
コイルが電磁石になったとき鉄板を吸い付けられ、その鉄板に付けられているスイッチ部の接点を閉じたり、開いたりします。
オムロン製 リレースイッチ
項目
定格電圧(V)
定格電流(mA) コイル抵抗(?) インダクタンス(H) 動作電圧(V) 最大許容
電圧(V)
消費電力(W)
鉄片
開放時
鉄片
動作時
DC 12 75 160 0.8 1.1 70%以下 160%
(at23℃)
約0.9

定格通電電流 20A
接点電圧の最大値 AC250V
接点電流の最大値 20A
■性能
接触抵抗*1 100m?以下
動作時間 20ms以下
最大開閉ひん度 機械的 18,000回/h
振動 耐久 10〜55〜10Hz 片振幅0.75mm(複振幅1.5mm)
誤動作 10〜55〜10Hz 片振幅0.75mm(複振幅1.5mm)
耐久性 機械的 200万回以上
(開閉ひん度18,000回/h)
モータ負荷 20万回以上(開閉ひん度1.5sON、1.5sOFF)
インバータ負荷 3万回以上(開閉ひん度3sON、5sOFF)
使用周囲温度 −20〜+60℃
質量 約23g
3連 12Vリレー3連 12Vリレー 今回青い電源コードが8スケのケーブルが使用してあります、最大60A大容量これに対応したリレーが1個で補える物は手軽な物でないので今回リレーを3個で対応させます。
圧着ペンチ圧着ペンチ 圧着ペンチでリレーからの配線を、3本まとめてかしめる、皆さんペンチやドライバーなどでかしめてますが必ず安全のため圧着ペンチでかしめて下さい、そうしないと電気が上手く流れないだけでなく絶縁不良やすっぽ抜けで火事になって車が丸焼けになんて事も現実に起きているらしいです。
3連 12Vリレー 3連 12Vリレー 回路図
キースイッチをACCの位置にしますと−とACCに12Vが流れ電磁石の力でリレー接点がONになりインバータにも12Vの電気が送られます

コイルは、ONにして電気を流そうとすると、抵抗になり電気を流させまい とし、
スイッチをOFFして、電気を流すのをやめると、余計に流そうとします。
リレーはコイルなので、このあまのじゃく性質をしらないと部品を壊すことがあります。
リレーやモーターを回した後、スイッチOFFして止めると、止めた瞬間、仕返しするように、高電圧をつくりだし余計に流そうとドカンと高電圧が出ます。
この止めた瞬間のコイルの仕返しの高電圧のせいで、周りの部品がこわれることがよくあります

このため、リレーを止めた瞬間の、この高電圧を受け流すのに、フライホイールダイオードと呼ばれる、ダイオードを−とACCの+にいれ保護することを忘れないように。
3連 12Vリレー とアース 上側が−の電源
下側が+の電源
ACデルコバッテリー ACデルコのバッテリーです軽自動車のバッテリーだけでは4000Wも出てきませんそこでサブバッテリーを付けます
ディープサイクル"バッテリーです。
自動車用などと異なり、深く充放電を繰り返す用途に特化していますのでキャンピングカーにも最適

型式M27MF
Mはマリン用
27はサイズ
MFはメンテナンスフリーの意味

定格電圧12V
長さ322mm
幅174mm
総高さ231mm
RC(分)リザーブキャパシティ160
CCA(アンペア)550
ツイン端子(ネジ付)
バッテリー インバーター 12Vリレー回路 バッテリー インバーター 12Vリレー回路 回路図
バッテリー電圧12.7V ACデルコのバッテリーのみで電源ON、V計が12.7Vです
バッテリー電圧14V ACデルコのバッテリーと車のバッテリー&車のオルタネーターの発電機、三台の電圧です。
オルタネーターが発電していますので14Vまで上がっています
12Vから100V変換インバーター  完成 完成
電子レンジと電気ストーブとお釜を同時に使ってみました
もちろん調子は順調
これだけ電気製品が使えればキャンプにも使えて最高かな?

最近地震などの災害が各地でおきています
このシステムを車に乗せておけば、災害時 移動式発電機みたいなもので、エンジンの発電とバッテリー蓄電容量しだいでかなりの時間発電ができます。
例えば災害時、電力会社が停電してしまっても電気が生産でき照明や灯油ボイラーの電源が確保でき、照明をともしながらお風呂に入れます
文字で書くには簡単ですが、実際普段から接続練習をしておかないと、いざつないでもトラブルでお風呂に入れないどころか、車のトラブルにもつながります、日ごろからの準備と訓練が自分を守ります
皆さんも、災害に備え少し考えてみてはいかがでしょうか?

注意
今回バッテリーの電源を使って作業していますが12Xバッテリーと言えどもショートさせると危険です、もし自分で作業する方は適当な作業を行わないで下さい
車や電気の知識がない方や、少しでも不安な方はまねをしてはいけません。



ショートさせるとなぜ危険
12V程度のバッテリー電源をバカにしないでください、小さなやつほどすごい力を持っています。
ここでは、なぜバッテリーをショートさせると危険かを解りやすく説明しております、今回はバッテリーですが、これは乾電池でも同じ話になりますのでぜひ読んでぜひ電池のすごさを感じてください、そして安全に使ってください

■ショートとは

ショートすると危険だといわれます。。
一般に、配線が接触して、”バチィッ” と火花が飛ぶのを思い浮かべますが、本来、回路ではショート(短結)させる とは 抵抗なしにそのままつなぐことをいいます。
一般には火花が飛ぶようなショートは電源をショートさせることを指しています。
ここでは、そのショートの話しをします
電源の+ −を抵抗なしにそのままつなぐことを普通に、”ショートさせる” といいます。

そしたらなぜ危険なのでしょうか?
その説明はオームの法則に頼ることになります。
抵抗なしにショートさせると 電源の電圧が何ボルトであっても

オームの法則 から

             V
       = ――――― 
             R

で 分母  がゼロ となり 無限大の電流が流れることになります。

実際は抵抗が0ということはないので、、極小の抵抗、0.01? で割ってもかなりの電流になり、オームの法則の式から電圧が高いほど、多量の電流が流れることになります。

12Vバッテリーをショートさせたとすると、仮に配線の抵抗が 0.01? としても

       I = 12[V] ÷ 0.01[?]
        = 1200[A]となります。

万が一ショートさせると瞬間的に電源ケーブルが真っ赤に加熱して電源コードの被覆がとろけ燃える物がある場合すぐ簡単に車両火災につながります。

注意
・この回路の製作・使用等によっての不具合・傷害等については責任はとれません。あくまでも自己責任です。