כיצד עובד ממיר מתח זרם מתח לזרם מתח?

נניח שהכוח נכבה, וכל מה שיש לכם בהישג יד הוא מצבר לרכב 12 וולט. האם אתה יכול להשתמש בו להפעלת המקרר כדי שהאוכל לא ילך רע? למרבה הצער התשובה היא לא, מכיוון שחסר לך משהו חשוב, ואנחנו לא מדברים רק על כלי קיבול עבור התקע. אתה זקוק למכשיר שימיר את כוח DC מהסוללה לחשמל שיכול להפעיל את מדחס המקרר.

ממיר DC ל- AC זה נקרא ממיר מתח. קל למדי להמיר זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם כל זרמי זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם בכיוון אחד. המרה מ- DC ל- AC מורכבת יותר מכיוון שאתה זקוק לאיזה מתנד שמסב את הכיוון הנוכחי בתדר שאתה צריך. יש דרך לעשות זאת מכנית, אך רוב הממירים מסתמכים על נגדים, קבלים, טרנזיסטורים ומכשירי מעגל אחרים.

מהפך צריך דבר נוסף: דרך לשנות את המתח של המקור הנוכחי לשימוש במכשיר שישתמש בכוח. במילים אחרות, זה צריך a שַׁנַאי. לדוגמה, אם אתה מפעיל את המקרר 120 וולט שלך עם סוללת 12 וולט, המהפך זקוק לשנאי הגברה שמגדיל את המתח פי 10. מכיוון שהוא פועל רק עם זרם זרם חילופין, השנאי עובר במעגל אחרי הרכיבים המשנים את הזרם מ- DC לזרם זרם.

רוב האנשים לומדים על זרם DC בהקדמה שלהם לחשמל, והדרך הטובה ביותר לדמיין אותו היא לחשוב על סוללה. אם אתה מחבר את מסופי הסוללה עם חוט מוליך, האלקטרונים זורמים מהמסוף השלילי לזה החיובי, ממש כמו נמלים העוקבות זו אחר זו תוך כדי מזון.

אם אתה מציב עומס כמו אור במעגל, האלקטרונים זורמים דרך העומס ועובדים בדרכם למסוף החיובי. במקרה של נורה, העבודה היא לחמם את הנימה כך שתאיר.

במקום לזרום לכיוון יחיד, זרם זרם חילופין הופך כיוון פעמים רבות בשנייה, וזאת בשל האופן בו הוא נוצר. שימוש באינדוקציה אלקטרומגנטית, תופעה לפיה שדה מגנטי משתנה מייצר חשמלי זרם בחוט מוליך, גנרטור זרם חשמל מייצר חשמל עם רוטור מסתובב וסליל מוליך חוּט. בגרסה אחת, הרוטור הוא מגנט קבוע, וכשהוא מסתובב, הוא מייצר זרם בסליל שמשנה כיוון עם כל חצי סיבוב של הרוטור.

זרם זרם חילופין אינו עובר דרך החוט באותה צורה שעושה זרם זרם זרם חילופין. הדרך הטובה ביותר לחשוב על זה היא כאילו האלקטרונים בחוט רוטטים במקום. במהלך מחצית הסיבוב הראשון של הרוטור, האלקטרונים נעים בכיוון אחד, ובמהלך המחצית השנייה מסתובבים, הם נעים לכיוון השני.

אם אתה מתווה את תנועתו של אלקטרון בודד מול הזמן, הוא ייצור צורת גל המכונה גל סינוס. תדירות הגל נשלטת על ידי מהירות הסיבוב של רוטור הגנרטור.

התקן שיכול לשנות זרם זרם זרם זרם חילופי צריך להיות מסוגל לכבות את הזרם בכיוון אחד ולשלוח אותו לכיוון השני, ואז להפוך את התהליך במרווחי זמן קבועים. דרך לעשות זאת תהיה להציב גלגל מסתובב בין זוג מסופים ולסדר את המגעים כך שהגלגל החליף את חיבורי הסוללה בכל סיבוב. הזרם היה זורם לכיוון אחד כאשר הגלגל היה בנקודת ההתחלה שלו ובכיוון ההפוך כאשר הגלגל הסתובב 180 מעלות.

התקנה גסה כזו תייצר זרם של הכל או כלום לכל כיוון, ואם תשרטט את תנועת האלקטרון במעגל, תקבל מה שמכונה גל מרובע. זה לא יהיה מהפך חשמל טוב לבית. הזרם יכול אולי לבצע משימות פשוטות, כמו למשל להבהיר גוף חימום, אך הוא לא יעבוד לציוד אלקטרוני רגיש. יתר על כן, תזדקק לדרך מדויקת לשלוט על סיבוב הגלגל כדי להפוך את הספק החילופי שנוצר.

במקום גלגלים מסתובבים, ממירים מסחריים משתמשים ברכיבי מעגל כמו קבלים, נגדים וטרנזיסטורים. סכמטי מהפך DC ל- AC נפוצים מראים מעגלים מקבילים עם טרנזיסטורים בסדרה עם נגדים ומעגלים צולבים עם קבלים וטרנזיסטורי כוח, או MOSFET(טרנזיסטורי אפקט שדה מוליכים למחצה מתכתיים). סוג אחר מעסיק א מתנד גשר וינה, אשר בנוי עם נגדים וקבלים.

שני הממירים המתוארים לעיל הם מהפך גל סינוס טהור (PSW)s, והאות שהם מייצרים יכולים לשמש את כל המכשירים האלקטרוניים. אם אתם מחפשים מהפך חשמל לבית, אתם זקוקים למהפך PSW מכיוון שהוא יעבוד עם הרכיבים האלקטרוניים בכיריים, במייבש, במכונת הכביסה ובמכשירים אחרים.

הסוג האחר של ממיר DC ל- AC הוא מהפך גל סינוס שונה (MSW). היא מעסיקה רכיבים זולים יותר, כמו דיודות ותיריסטורים, הדומים לטרנזיסטורים. האות מממיר MSW הוא כמו גל מרובע עם פינותיו מעט מעוגלות, ובעוד שהוא יכול להפעיל מכשירים גדולים, הוא אינו מתאים לציוד אלקטרוני. זה יהיה מהפך הכוח הטוב ביותר לרכב, מה שהופך את הסוללה לזמינה עבור כלי חשמל וציוד לתיקון רכב.

גם אם תמיר את האות ממקור מתח DC, כמו סוללה או פאנל סולארי, לזרם מתח, המתח לא יהיה גדול מספיק להפעלת מכשיר 120 וולט. למרבה המזל, קל להגביר את מתח ה- AC. כל מה שאתה צריך זה שַׁנַאי, הפועל גם על פי עקרון האינדוקציה האלקטרומגנטית.

פעולת שנאי היא פשוטה. שני סלילים מוליכים ממוקמים זה לצד זה - או אחד בתוך השני - והזרם העובר דרך סליל אחד, הנקרא סליל ראשוני, גורם לזרם בשני, שהוא הסליל המשני. יחס הזרמים בשני הסלילים כמו גם המתחים שלהם נשלט על ידי ההפרש במספר הסיבובים בסלילים.

אם לסליל המשני יש יותר סיבובים מהראשון, השנאי יגביר את המתח באמצעות כמות השווה למספר הסיבובים בסליל המשני חלקי מספר הסיבובים בראשוני סליל.

אתה יכול לתכנן מהפך שיספק כל מתח שתרצה, אבל אם אתה רוצה ממיר DC ל AC שיהפוך את 12 וולט שלך סוללה לרכב למקור חשמל של 120 וולט לביתך, עליך לבצע את היחס בין הראשוני למשני ל -1 10. לשנאי מהפך מסחריים יש מאות סיבובים, והחוטים מייצרים חום התנגדות, כך שהמהפך זקוק לסנפירים - ואולי למאוורר - כדי לשמור על קור רוח. יתר על כן, הסלילים לפעמים מתפתלים סביב ליבה מוצקה כדי לגרום לאינדוקציה יעילה יותר, וזה יכול להפוך את המהפך לכבד מאוד.