Съдържание
- Какво представляват променлив и постоянен ток?
- Прост механичен конвертор за променлив ток в променлив ток
- Инверторите използват компоненти на веригата за промяна на текущата посока
- И още нещо: Трансформаторът
Да предположим, че захранването угасва и всичко, което имате под ръка, е 12 V акумулатор за кола. Можете ли да го използвате за захранване на вашия хладилник, така че храната да не се обърка? За съжаление отговорът е не, защото пропускате нещо важно и не говорихте само за контейнер за щепсела. Имате нужда от устройство, което ще преобразува постояннотоковото захранване от батерията в променлив ток, което може да работи с компресора на хладилниците.
Този конвертор за постоянен ток в променлив ток се нарича an инвертор, Доста лесно да конвертирате променлив ток в постоянен ток - всичко, което трябва да направите, е да подадете тока през диод, който преминава ток само в една посока. Преобразуването от DC в променлив ток е по-сложно, защото имате нужда от някакъв осцилатор, който обръща текущата посока на честотата, от която се нуждаете. Има начин да направите това механично, но повечето инвертори разчитат на резистори, кондензатори, транзистори и други устройства на веригата.
Инверторът се нуждае от още нещо: начин да промени напрежението на източника на ток за използване от устройството, което ще използва захранването. С други думи, тя се нуждае от трансформатор, Например, ако захранвате вашия 120 V хладилник с 12 V батерия, инверторът се нуждае от усилващ трансформатор, който увеличава напрежението с 10 пъти. Тъй като работи само с променлив ток, трансформаторът влиза във веригата след компонентите, които променят тока от постоянен ток в променлив ток.
Какво представляват променлив и постоянен ток?
Повечето хора научават за постоянен ток при въвеждането им в електричеството и най-добрият начин да го визуализирате е да мислят за батерия. Ако свържете клемите на акумулатора с проводяща жица, електроните текат от отрицателния терминал към положителния, подобно на мравки, които следват един след друг, докато се хранят.
Ако поставите товар като светлина във веригата, електроните преминават през товара и вършат работа по пътя си към положителния терминал. В случай на електрическа крушка работата е да нагреете нишката така, че тя да свети.
Вместо да тече в една посока, променливотоковият ток обръща посоката много пъти в секунда и това се дължи на начина, по който се генерира. Използване на електромагнитна индукция, явление, при което променящото се магнитно поле произвежда електрически ток в проводящ проводник, променливотоковият генератор прави електричество с въртящ се ротор и намотка от проводяща жица. В една версия роторът е постоянен магнит и докато се върти, той генерира ток в намотката, който променя посоката с всяко половин завъртане на ротора.
Променливотоковият ток не се движи през жицата по същия начин, по който го прави постоянен ток. Най-добрият начин да мислите за това е така, сякаш електроните в жицата вибрират на място. По време на първото полу-въртене на ротора електроните се движат в една посока, а през втората половина на въртене се движат в другата посока.
Ако начертаете движението на единичен електрон спрямо времето, той ще генерира форма на вълната, известна като синусова вълна. Честотата на вълната се регулира от скоростта на въртене на ротора на генератора.
Прост механичен конвертор за променлив ток в променлив ток
Устройство, което може да промени постоянен ток на променлив ток, трябва да може да изключи тока, който върви в една посока, а в другата посока, след което да реверсира процеса на редовни интервали. Начин за това би било да поставите въртящо се колело между чифт клеми и да подредите контактите, така че колелото да редува връзките на акумулатора при всяко завъртане. Токът ще тече в една посока, когато колелото е в началната си точка, и в обратна посока, когато колелото се е завъртяло на 180 градуса.
Подобна сурова настройка би произвела ток с почти всичко или нищо във всяка посока и ако хванете движението на електрон в схемата, ще получите това, известно като квадратна вълна. Това няма да е добър мощност инвертор за дома. Токът може да бъде в състояние да изпълнява прости задачи, като например загряване на нагревателния елемент, но няма да работи за чувствително електронно оборудване. Освен това се нуждаете от точен начин да контролирате въртенето на колелото, за да направите получената променлива мощност полезна.
Инверторите използват компоненти на веригата за промяна на текущата посока
Вместо въртящи се колела, търговските инвертори използват компоненти на вериги като кондензатори, резистори и транзистори. Обща схема на инвертор DC към AC показва паралелни вериги с транзистори последователно с резистори и кръстосани вериги с кондензатори и силови транзистори, или MOSFETs (Транзистори с полев ефект с метален оксид). Друг тип използва а Осцилатор на Wien Bridge, който е конструиран с резистори и кондензатори.
И двата от описаните по-горе инвертори са инвертор за чиста синусоида (PSW)s, и сигналът, който генерират, може да се използва от всички електронни устройства. Ако търсите силов инвертор за дома, имате нужда от PSW инвертор, защото той ще работи с електронните компоненти във вашата печка, сушилня, пералня и други уреди.
Другият тип DC към променливотоков преобразувател е a инвертор с модифицирана синусоида (MSW), В него работят по-евтини компоненти, като диоди и тиристори, които са подобни на транзисторите. Сигналът от MSW инвертор е като квадратна вълна с ъглите му леко заоблени и макар да захранва големи уреди, той не е подходящ за електронно оборудване. Това би бил най-добрият захранващ инвертор за кола, като акумулаторът е достъпен за електроинструменти и оборудване за ремонт на автомобили.
И още нещо: Трансформаторът
Дори ако преобразувате сигнала от източник на постоянен ток, като батерия или слънчев панел, в променлив ток, напрежението няма да е достатъчно голямо, за да захранва 120 V уред. За щастие, лесното му засилване на променливотоковото напрежение. Всичко, от което се нуждаете, е трансформатор, която също работи на принципа на електромагнитната индукция.
Работата на трансформатор е проста. Две проводящи бобини са разположени една до друга - или една вътре в другата - и токът, преминаващ през една намотка, наречена първична намотка, предизвиква ток в другата, който е вторичната намотка. Съотношението на токовете в двете намотки, както и техните напрежения се управлява от разликата в броя на завоите в намотките.
Ако вторичната намотка има повече обороти от първата, трансформаторът ще засили напрежението с количество, равно на броя на завъртанията във вторичната намотка, разделено на броя на завъртанията в първичната намотка.
Можете да проектирате инвертор, който да захранва всяко напрежение, което искате, но ако искате постоянен ток към променливотоков преобразувател, който ще превърне вашата 12 V батерия за кола в източник на захранване от 120 V за вашия дом, трябва да направите съотношението между основния и вторичния 1 до 10. Търговските инверторни трансформатори имат стотици завои и проводниците генерират резистивна топлина, така че инверторът се нуждае от перки - и евентуално вентилатор - за да се охлади. Освен това, намотките понякога се навиват около твърдо ядро, за да се постигне по-ефективна индукция и това може да направи инвертора много тежък.