Да предположим, че захранването спира и всичко, което имате под ръка, е 12 V акумулатор. Можете ли да го използвате за захранване на хладилника, за да не се разваля храната? За съжаление отговорът е отрицателен, защото пропускате нещо важно и ние не говорим само за съд за щепсела. Нуждаете се от устройство, което ще преобразува постояннотоковата мощност от батерията в променливотоково, което може да управлява компресора на хладилника.
Този DC към AC преобразувател се нарича инвертор. Доста лесно е да конвертирате променлив ток в постоянен - всичко, което трябва да направите, е да подадете тока през диод, който пропуска тока само в една посока. Преобразуването от постоянен ток в променлив е по-сложно, защото се нуждаете 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 верижни устройства.
Инверторът се нуждае от още нещо: начин за промяна на напрежението на източника на ток за използване от устройството, което ще използва захранването. С други думи, тя се нуждае от
Какво представляват AC и DC ток?
Повечето хора научават за постояннотоковия ток в своето въведение в електричеството и най-добрият начин да го визуализирате е да помислите за батерия. Ако свържете клемите на акумулатора с проводящ проводник, електроните текат от отрицателния терминал към положителния, подобно на мравките, които си следват, докато се хранят.
Ако поставите товар като светлина във веригата, електроните преминават през товара и работят по пътя си към положителния извод. В случай на крушка, работата е да се нагрее нишката, така че 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. Използвайки електромагнитна индукция, явление, при което променящото се магнитно поле произвежда електричество ток в проводящ проводник, генератор на променлив ток произвежда електричество с въртящ се ротор и намотка на проводник тел. В една версия роторът е постоянен магнит и докато се върти, той генерира ток в бобината, който променя посоката с всяко половин завъртане на ротора.
Променливотоковият ток не се движи през проводника по същия начин, както постоянният ток. Най-добрият начин да мислите за това е сякаш електроните в жицата вибрират на място. По време на първия полуспин на ротора електроните се движат в едната посока, а през втората половина се въртят в другата посока.
Ако начертаете движението на един електрон спрямо времето, той ще генерира форма на вълната, известна като синусоида. Честотата на вълната се управлява от скоростта на въртене на ротора на генератора.
Лесен механичен DC към AC преобразувател
Устройство, което може да промени постояннотоков на променлив ток, трябва да може да изключва тока, който върви в едната посока, и да го изпраща в другата посока, след което да реверсира процеса на равни интервали. Начин да направите това би било да поставите въртящо се колело между двойка терминали и да подредите контактите така, че колелото да редува връзките на батерията с 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 груба настройка би произвела ток „всичко или нищо“ във всяка посока и ако изобразите движението на електрон във веригата, ще получите това, което е известно като квадратна вълна. Това не би било добър инвертор на мощност за дома. Токът може да е в състояние да изпълнява прости задачи, като например да нагрее нагревателен елемент, но няма да работи за чувствително електронно оборудване. Освен това ще ви е необходим точен начин за управление на въртенето на колелото, за да направите получената променлива мощност полезна.
Инверторите използват компоненти на веригата, за да променят текущата посока
Вместо въртящи се колела, търговските инвертори използват компоненти на веригата като кондензатори, резистори и транзистори. Обща схема на DC към AC инвертор показва паралелни вериги с транзистори последователно с резистори и напречни вериги с кондензатори и силови транзистори, или MOSFETs (Транзистори с полеви ефект от полупроводникови метални оксиди). Друг тип използва a Wien мостов осцилатор, който е конструиран с резистори и кондензатори.
И двата описани по-горе инвертори са инвертор с чиста синусоида (PSW)s, и генерираният от тях сигнал 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 AC преобразувател е a модифициран инвертор на синусоида (MSW). Той използва по-евтини компоненти, като диоди и тиристори, които са подобни на транзисторите. Сигналът от MSW инвертор е като квадратна вълна с леко заоблени ъгли и въпреки че може да захранва големи уреди, той не е подходящ за електронно оборудване. Това би бил най-добрият инвертор за мощност за кола, като направи батерията достъпна за електрически инструменти и оборудване за ремонт на автомобили.
Още нещо: Трансформаторът
Дори ако преобразувате сигнала от източник на постоянен ток, като батерия или слънчев панел, в променлив ток, напрежението няма да бъде достатъчно голямо, за да захранва уред от 120 V. За щастие е лесно да се увеличи променливото напрежение. Всичко, от което се нуждаете, е трансформатор, който също работи на принципа на електромагнитната индукция.
Работата на трансформатора е проста. Две проводящи намотки са поставени една до друга - или една вътре в другата - и токът, преминаващ през едната намотка, наречена първична намотка, индуцира ток в другата, която е вторичната намотка. Съотношението на токовете в двете намотки, както и техните напрежения се определят от разликата в броя на завъртанията в намотките.
Ако вторичната намотка има повече завои от първата, трансформаторът ще увеличи напрежението с количество, равно на броя на завъртанията във вторичната намотка, разделено на броя на завъртанията в първичната бобина.
Можете да проектирате инвертор, който да захранва всяко напрежение, което искате, но ако искате DC към AC преобразувател, който ще превърне вашите 12 V автомобилна батерия в 120 V източник на захранване за вашия дом, трябва да направите съотношението между основния и вторичния 1 към 10. Търговските инверторни трансформатори имат стотици завои, а проводниците генерират резистивна топлина, така че инверторът се нуждае от перки - и вероятно вентилатор - за да се охлади. Освен това бобините понякога се навиват около твърдо ядро, за да се постигне по-ефективна индукция, а това може да направи инвертора много тежък.