電源が切れ、手元にあるのは12Vのカーバッテリーだけだとします。 食べ物が悪くならないように冷蔵庫に電力を供給するためにそれを使用できますか？ 残念ながら、答えはノーです。重要なものが欠けているためです。プラグのレセプタクルについて話しているだけではありません。 バッテリーからのDC電力を冷蔵庫のコンプレッサーを操作できるAC電力に変換するデバイスが必要です。
このDCからACへのコンバーターは インバーター. AC電流をDCに変換するのはかなり簡単です。必要なのは、一方向にのみ電流を流すダイオードに電流を供給することだけです。 DCからACへの変換は、必要な周波数で電流の方向を反転させるある種の発振器が必要なため、より複雑です。 これを機械的に行う方法はありますが、ほとんどのインバーターは抵抗器、コンデンサー、トランジスター、その他の回路デバイスに依存しています。
インバーターにはもう1つ必要なものがあります。それは、電力を使用するデバイスが使用する電流源の電圧を変更する方法です。 言い換えれば、それは必要です 変成器. たとえば、120Vの冷蔵庫に12Vのバッテリーで電力を供給している場合、インバーターには、電圧を10倍に上げる昇圧トランスが必要です。 AC電流でのみ動作するため、変圧器は、電流をDCからACに変更するコンポーネントの後に回路に入ります。
ACおよびDC電流とは何ですか？
ほとんどの人は、電気の紹介でDC電流について学びます。それを視覚化する最良の方法は、バッテリーについて考えることです。 バッテリーの端子を導線で接続すると、アリが餌を探しているように、電子がマイナスの端子からプラスの端子に流れます。
回路にライトなどの負荷をかけると、電子は負荷を通って流れ、正の端子に向かう途中で働きます。 電球の場合、フィラメントを加熱して光らせるのが仕事です。
AC電流は一方向に流れるのではなく、1秒間に何度も方向を逆にします。これは、AC電流の生成方法によるものです。 電磁誘導を利用して、変化する磁場が電気を生成する現象 導線に電流が流れると、AC発電機は回転する回転子と導線のコイルで電気を作ります ワイヤー。 あるバージョンでは、ローターは永久磁石であり、回転するとコイルに電流が発生し、ローターが半回転するごとに方向が変わります。
AC電流は、DC電流と同じようにワイヤを移動しません。 それを考える最良の方法は、ワイヤー内の電子が所定の位置で振動しているように考えることです。 ローターの前半のスピンの間、電子は一方向に移動し、後半のスピンの間、電子は反対方向に移動します。
単一の電子の動きを時間に対してプロットすると、正弦波と呼ばれる波形が生成されます。 波の周波数は、発電機のローターの回転速度によって決まります。
シンプルな機械式DC-ACコンバーター
DC電流をAC電流に変更できるデバイスは、一方向に流れる電流をオフにして反対方向に送信し、一定の間隔でプロセスを逆にすることができる必要があります。 これを行う方法は、一対の端子の間に回転ホイールを配置し、ホイールがスピンごとにバッテリー接続を交互にするように接点を配置することです。 電流は、ホイールが開始点にあるときは一方向に流れ、ホイールが180度回転したときは反対方向に流れます。
このような大雑把な設定では、各方向に全か無かの電流が生成され、回路内の電子の動きをグラフ化すると、方形波と呼ばれるものが得られます。 これは家庭用の良いパワーインバーターではないでしょう。 電流は、発熱体を光らせるなどの簡単なタスクを実行できる可能性がありますが、敏感な電子機器では機能しません。 さらに、結果として得られるAC電源を有効にするには、ホイールの回転を正確に制御する方法が必要です。
インバーターは回路部品を使用して電流方向を変更します
商用インバーターは、糸車ではなく、コンデンサー、抵抗器、トランジスターなどの回路部品を利用しています。 一般的なDCからACへのインバータの回路図は、抵抗と直列のトランジスタを備えた並列回路と、コンデンサとパワートランジスタを備えた交差回路を示しています。 MOSFETs（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）。 別のタイプは ウィーンブリッジ発振器、抵抗とコンデンサで構成されています。
上記の両方のインバーターは 純粋な正弦波（PSW）インバーターs、およびそれらが生成する信号は、すべての電子デバイスで使用できます。 家庭用のパワーインバーターをお探しの場合は、PSWインバーターが必要です。これは、ストーブ、乾燥機、洗濯機、その他の電化製品の電子部品で機能するためです。
他のタイプのDCからACへのコンバーターは 修正正弦波（MSW）インバーター. トランジスタに似たダイオードやサイリスタなどの安価なコンポーネントを採用しています。 MSWインバーターからの信号は、角がわずかに丸みを帯びた方形波のようなものであり、大型の電化製品に電力を供給することはできますが、電子機器には適していません。 それは自動車に最適なパワーインバーターであり、バッテリーを電動工具や自動車修理機器に利用できるようにします。
もう1つ：トランスフォーマー
バッテリーやソーラーパネルなどのDC電源からの信号をACに変換しても、電圧は120Vアプライアンスに電力を供給するのに十分な大きさではありません。 幸いなことに、AC電圧を上げるのは簡単です。 必要なのは 変成器、これも電磁誘導の原理で動作します。
変圧器の操作は簡単です。 2つの導電性コイルが並んで（または一方が他方の内側に）配置され、一次コイルと呼ばれる一方のコイルを通過する電流が、もう一方のコイル、つまり二次コイルに電流を誘導します。 2つのコイルの電流の比率とそれらの電圧は、コイルの巻き数の違いによって決まります。
二次コイルの巻き数が最初のコイルよりも多い場合、トランスは電圧を次のようにステップアップします。 二次コイルの巻数を一次コイルの巻数で割った値に等しい量 コイル。
あなたはあなたが望むどんな電圧を供給するようにインバーターを設計することができます、しかしあなたがあなたの12Vを回すDCからACへのコンバーターが欲しいなら あなたの家のための120V電源への車のバッテリー、あなたは一次と二次の間の比率を1にする必要があります 10. 市販のインバーター変圧器は数百ターンあり、ワイヤーは抵抗熱を発生するため、インバーターは冷却を維持するためにフィン（場合によってはファン）が必要です。 さらに、コイルは、より効果的な誘導を行うために中実のコアに巻かれることがあり、それはインバーターを非常に重くする可能性があります。