Kuinka tasavirta-AC-muunnin toimii?

Oletetaan, että virta katkeaa, ja sinulla on vain 12 V: n auton akku. Voitteko käyttää sitä jääkaapisi virtaan, jotta ruoka ei mene huonosti? Valitettavasti vastaus on ei, koska sinulta puuttuu jotain tärkeää, emmekä puhu vain pistokkeesta. Tarvitset laitteen, joka muuntaa tasavirran akusta vaihtovirraksi, joka voi käyttää jääkaapin kompressoria.

Tätä DC - AC-muunninta kutsutaan invertteri. Vaihtovirran muuntaminen tasavirraksi on melko helppoa - sinun tarvitsee vain syöttää virta diodin läpi, joka kulkee virtaa vain yhteen suuntaan. Muuntaminen tasavirrasta vaihtovirtaan on monimutkaisempaa, koska tarvitset jonkinlaisen oskillaattorin, joka kääntää nykyisen suunnan haluamallasi taajuudella. On tapa tehdä tämä mekaanisesti, mutta useimmat taajuusmuuttajat luottavat vastuksiin, kondensaattoreihin, transistoreihin ja muihin piirilaitteisiin.

Taajuusmuuttaja tarvitsee vielä yhden asian: tapaa muuttaa virtalähteen jännitettä virtaa käyttävän laitteen käyttöön. Toisin sanoen se tarvitsee a muuntaja

Useimmat ihmiset oppivat DC-virrasta johdannossaan sähköön, ja paras tapa visualisoida se on ajatella akkua. Jos liität akun navat johtavalla johdolla, elektronit virtaavat negatiivisesta napasta positiiviseen, aivan kuten muurahaiset seuraavat toisiaan syötyään.

Jos asetat piiriin kuorman, kuten valon, elektronit virtaavat kuorman läpi ja työskentelevät matkalla positiiviseen napaan. Lampun tapauksessa hehkulanka on lämmitettävä siten, että se hehkuu.

Yhden suunnan virtaamisen sijasta vaihtovirta kääntää suunnan monta kertaa sekunnissa, ja se johtuu sen muodosta. Sähkömagneettisen induktion hyödyntäminen, ilmiö, jossa muuttuva magneettikenttä tuottaa sähköä Virta johtavassa johtimessa vaihtovirta-generaattori tuottaa sähköä pyörivällä roottorilla ja johtokelalla lanka. Yhdessä versiossa roottori on kestomagneetti, ja pyöriessään se tuottaa kelaan virran, joka vaihtaa suuntaa roottorin jokaisella puolikierroksella.

Vaihtovirta ei liiku johtimen läpi samalla tavalla kuin tasavirta. Paras tapa ajatella sitä on kuin jos langassa olevat elektronit tärisevät paikoillaan. Roottorin ensimmäisen puolikehityksen aikana elektronit liikkuvat yhteen suuntaan ja toisen puoliskon aikana toiseen suuntaan.

Jos piirrät yksittäisen elektronin liikkeen ajan suhteen, se tuottaa aaltomuodon, joka tunnetaan siniaallona. Aallon taajuutta säätelee generaattorin roottorin pyörimisnopeus.

Laitteen, joka voi muuttaa tasavirtavirran vaihtovirraksi, on pystyttävä kytkemään virta pois yhdestä suunnasta ja lähettämään toiseen suuntaan, sitten kääntämään prosessi säännöllisin väliajoin. Yksi tapa tehdä tämä olisi sijoittaa pyörivä pyörä parin napojen väliin ja järjestää koskettimet siten, että pyörä vuorotteli akkuliitäntöjä jokaisen pyöräytyksen kanssa. Virta kulkisi yhteen suuntaan, kun pyörä oli aloituspisteessään, ja vastakkaiseen suuntaan, kun pyörä oli pyöritä 180 astetta.

Tällainen raaka kokoonpano tuottaisi kaikki tai ei mitään -virran kumpaankin suuntaan, ja jos piirtäisit elektronin liikkeen piirissä, saat niin kutsutun neliöaallon. Tämä ei olisi hyvä virtalähde kotiin. Virta saattaa pystyä suorittamaan yksinkertaisia ​​tehtäviä, kuten lämmityselementin hehkuttamisen, mutta se ei toimisi herkkien elektronisten laitteiden kohdalla. Lisäksi tarvitset tarkan tavan hallita pyörän pyörimistä, jotta tuloksena oleva vaihtovirta olisi hyödyllinen.

Kaupalliset invertterit käyttävät pyörivien pyörien sijasta piirikomponentteja, kuten kondensaattoreita, vastuksia ja transistoreita. Yhteinen DC - AC-taajuusmuuttajan kaavio esittää rinnakkaisia ​​piirejä, joissa on transistoreita sarjassa vastusten kanssa, ja ristipiirejä kondensaattoreiden ja tehotransistoreiden kanssa, tai MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors). Toinen tyyppi käyttää a Wien-sillan oskillaattori, joka on rakennettu vastuksilla ja kondensaattoreilla.

Molemmat yllä kuvatut invertterit ovat puhtaan siniaaltoinvertteri (PSW)s, ja niiden tuottamaa signaalia voidaan käyttää kaikissa elektronisissa laitteissa. Jos etsit virtalähdettä kotiin, tarvitset PSW-invertterin, koska se toimii liesi, kuivausrummun, pesukoneen ja muiden laitteiden elektronisten komponenttien kanssa.

Toinen DC-AC-muuntimen tyyppi on a modifioitu siniaaltoinvertteri (MSW). Se käyttää halvempia komponentteja, kuten diodit ja tyristorit, jotka ovat samanlaisia ​​kuin transistorit. MSW-taajuusmuuttajan signaali on kuin neliöaalto, jonka kulmat ovat hieman pyöristetyt, ja vaikka se voi käyttää suuria laitteita, se ei sovellu elektronisille laitteille. Se olisi paras moottorin invertteri, joka tarjoaa akun käytettäväksi sähkötyökaluille ja auton korjauslaitteille.

Vaikka muunnatkin tasavirtalähteen, kuten akun tai aurinkopaneelin, signaalin vaihtovirraksi, jännite ei ole tarpeeksi suuri 120 V: n laitteen virran saamiseksi. Onneksi vaihtojännitettä on helppo lisätä. Tarvitset vain muuntaja, joka toimii myös sähkömagneettisen induktion periaatteella.

Muuntajan toiminta on yksinkertaista. Kaksi johtavaa kelaa sijoitetaan vierekkäin - tai yksi toisen sisään - ja yhden kelan läpi kulkeva virta, jota kutsutaan ensisijaiseksi kelaksi, indusoi virran toisessa, joka on toissijainen kela. Kahden kelan virtojen ja niiden jännitteiden suhdetta säätelee kelojen kierroslukumäärä.

Jos sekundäärikäämin kierrosta on enemmän kuin ensimmäisellä, muuntaja lisää jännitettä määrä, joka on yhtä suuri kuin sekundäärikäämin kierrosluku jaettuna primäärin kierrosten lukumäärällä kela.

Voit suunnitella taajuusmuuttajan toimittamaan haluamasi jännitteen, mutta jos haluat DC-AC-muuntimen, joka kääntää 12 V: n auton akusta 120 V: n virtalähteeksi kotiisi, sinun on tehtävä suhde ensisijaisen ja toissijaisen 1: n ja 1: n välillä 10. Kaupallisissa invertterimuuntajissa on satoja kierroksia, ja johdot tuottavat resistiivistä lämpöä, joten invertteri tarvitsee evät - ja mahdollisesti tuulettimen - pysyäkseen viileänä. Lisäksi kelat kierretään toisinaan kiinteän ytimen ympärille tehokkaamman induktion aikaansaamiseksi, mikä voi tehdä invertteristä erittäin raskaan.