Tarkime, kad maitinimas dingsta, ir viskas, ką turite po ranka, yra 12 V automobilio akumuliatorius. Ar galite jį naudoti šaldytuvo maitinimui, kad maistas nepablogėtų? Deja, atsakymas yra neigiamas, nes jums trūksta kažko svarbaus, ir mes kalbame ne tik apie kištuko lizdą. Jums reikia įrenginio, kuris paverstų nuolatinę maitinimo šaltinį iš akumuliatoriaus į kintamosios srovės maitinimą, kuris galėtų valdyti šaldytuvo kompresorių.
Šis nuolatinės srovės ir kintamosios srovės keitiklis vadinamas inverteris. Gana lengva konvertuoti kintamąją srovę į nuolatinę - tereikia tiekti srovę per diodą, kuris srovę praleidžia tik viena kryptimi. Konvertuoti iš nuolatinės srovės į kintamąją yra sudėtingiau, nes jums reikia kažkokio osciliatoriaus, kuris pakeistų dabartinę kryptį jums reikalingu dažniu. Yra būdas tai padaryti mechaniškai, tačiau dauguma keitiklių pasikliauja rezistoriais, kondensatoriais, tranzistoriais ir kitais grandinės įtaisais.
Inverteriui reikia dar vieno dalyko: būdo pakeisti srovės šaltinio įtampą, kad būtų naudojamas prietaisas, kuris naudos energiją. Kitaip tariant, jam reikia a
transformatorius. Pavyzdžiui, jei jūs maitinate savo 120 V šaldytuvą 12 V baterija, keitikliui reikalingas pakaitinis transformatorius, kuris įtampą padidina 10 kartų. Kadangi jis veikia tik su kintama srove, transformatorius eina į grandinę po komponentų, kurie keičia srovę iš nuolatinės į kintamą.Kas yra kintamosios ir nuolatinės srovės?
Daugelis žmonių apie nuolatinę srovę sužino įvedę elektros energiją, o geriausias būdas ją vizualizuoti yra galvoti apie bateriją. Jei prijungsite akumuliatoriaus gnybtus laidžiu laidu, elektronai tekės iš neigiamo gnybto į teigiamą, panašiai kaip skruzdėlės, sekančios viena kitą, ieškodamos pašaro.
Jei į grandinę įdėsite tokią apkrovą kaip šviesa, elektronai tekės per apkrovą ir atliks darbus pakeliui į teigiamą gnybtą. Lemputės atveju kaitinimo siūlą reikia pašildyti taip, kad jis švytėtų.
Užuot tekėjusi viena kryptimi, kintamosios srovės srovė daug kartų per sekundę keičia kryptį, ir tai lemia jos generavimo būdas. Pasinaudojant elektromagnetine indukcija, reiškiniu, kai besikeičiantis magnetinis laukas sukuria elektrą srovė laidžioje laidoje, kintamosios srovės generatorius gamina elektrą besisukančiu rotoriumi ir laidžiosios ritės pavidalu viela. Vienoje versijoje rotorius yra nuolatinis magnetas ir sukdamasis jis sukuria ritėje srovę, kuri keičiasi kryptimi kas pusę rotoriaus sukant.
Kintamosios srovės laidas juda ne taip, kaip nuolatinės srovės. Geriausias būdas tai pagalvoti, tarsi vielos elektronai vibruotų savo vietoje. Per pirmąjį rotoriaus pusės sukimąsi elektronai juda viena kryptimi, o antrosios pusės metu - kitu keliu.
Jei pavaizduosite vieno elektrono judėjimą laiko atžvilgiu, jis sukurs bangos formą, vadinamą sinusine banga. Bangos dažnį reguliuoja generatoriaus rotoriaus sukimosi greitis.
Paprastas mechaninis nuolatinės srovės keitiklis
Įrenginys, galintis pakeisti nuolatinę į kintamą srovę, turi sugebėti išjungti srovę, einančią viena kryptimi, ir siųsti ją kita kryptimi, tada reguliariai keisti procesą. Tai galima padaryti sukant ratą tarp poros gnybtų ir sutvarkius kontaktus, kad ratas suktųsi akumuliatoriaus jungtimis su kiekvienu sukimu. Srovė tekėtų viena kryptimi, kai ratas buvo pradiniame taške, ir priešinga kryptimi, kai ratas pasisuko 180 laipsnių kampu.
Tokia neapdorota sąranka sukurtų srovę „viskas arba nieko“, ir jei schemoje pavaizduotumėte elektrono judėjimą, gautumėte tai, kas vadinama kvadratine banga. Tai nebūtų geras energijos keitiklis namams. Srovė gali atlikti paprastas užduotis, pavyzdžiui, priversti kaitinimo elementą švyti, tačiau jautrios elektroninės įrangos atveju tai neveiks. Be to, jums reikia tikslaus būdo valdyti rato sukimąsi, kad gautoji kintamosios srovės galia būtų naudinga.
Inverteriai naudoja grandinės komponentus, kad pakeistų dabartinę kryptį
Užuot sukę ratus, komerciniai inverteriai naudoja grandinės komponentus, tokius kaip kondensatoriai, rezistoriai ir tranzistoriai. Įprasta nuolatinės srovės ir kintamosios srovės keitiklio schema rodo lygiagrečias grandines su tranzistoriais nuosekliai su rezistoriais ir kryžmines grandines su kondensatoriais ir galios tranzistoriais, arba MOSFETs (metalo oksido puslaidininkiniai lauko tranzistoriai). Kitas tipas dirba a Vienos tilto osciliatorius, kuris sukonstruotas su rezistoriais ir kondensatoriais.
Abu aukščiau aprašyti keitikliai yra grynojo sinusinės bangos (PSW) keitikliss, o jų generuojamą signalą gali naudoti visi elektroniniai prietaisai. Jei ieškote maitinimo keitiklio namams, jums reikia PSW keitiklio, nes jis veiks su jūsų viryklės, džiovyklės, skalbimo mašinos ir kitų prietaisų elektroniniais komponentais.
Kitas DC-AC keitiklių tipas yra a modifikuotas sinusinės bangos (MSW) keitiklis. Čia naudojami pigesni komponentai, tokie kaip diodai ir tiristoriai, kurie yra panašūs į tranzistorius. MSW keitiklio signalas yra tarsi kvadratinė banga, kurio kampai šiek tiek suapvalinti, ir nors jis gali maitinti didelius prietaisus, jis netinka elektroninei įrangai. Tai būtų geriausias elektros keitiklis automobiliui, užtikrinantis akumuliatoriaus naudojimą elektriniams įrankiams ir automobilių remonto įrangai.
Dar vienas dalykas: transformatorius
Net jei konvertuosite signalą iš nuolatinės srovės šaltinio, pavyzdžiui, akumuliatoriaus ar saulės kolektoriaus, į kintamą, įtampa nebus pakankamai didelė, kad galėtumėte maitinti 120 V prietaisą. Laimei, lengva padidinti kintamą įtampą. Viskas ko jums reikia yra transformatorius, kuris taip pat veikia elektromagnetinės indukcijos principu.
Transformatoriaus veikimas yra paprastas. Dvi laidžios ritės yra išdėstytos viena šalia kitos arba viena kitos viduje, o srovė, einanti per vieną ritę, vadinamą pagrindine ritė, sukelia kitoje srovę, kuri yra antrinė ritė. Dviejų ritinių srovių ir jų įtampų santykį reguliuoja ritinių posūkių skaičiaus skirtumas.
Jei antrinė ritė turi daugiau posūkių nei pirmoji, transformatorius padidins įtampą an suma, lygi antrinės ritės posūkių skaičiui, padalytam iš pirminio posūkių skaičiaus ritė.
Galite suprojektuoti keitiklį tiekti bet kokią norimą įtampą, bet jei norite nuolatinės srovės į kintamosios srovės keitiklį, kuris pavers jūsų 12 V įtampą automobilio akumuliatorių į 120 V maitinimo šaltinį jūsų namams, turite nustatyti santykį tarp pirminio ir antrinio 1 ir 10. Komerciniai keitiklio transformatoriai turi šimtus apsisukimų, o laidai generuoja varžinę šilumą, todėl keitikliui reikalingos pelekai - ir galbūt ventiliatorius. Be to, ritiniai kartais suvyniojami aplink tvirtą šerdį, kad būtų efektyvesnė indukcija, ir tai gali labai apsunkinti keitiklį.