Kā darbojas līdzstrāvas līdz maiņstrāvas pārveidotājs?

Pieņemsim, ka strāva izslēdzas, un viss, kas jums ir pa rokai, ir 12 V automašīnas akumulators. Vai jūs varat to izmantot, lai darbinātu ledusskapi, lai ēdiens nenāktu slikti? Diemžēl atbilde ir nē, jo jums trūkst kaut kas svarīgs, un mēs runājam ne tikai par kontaktdakšu. Jums ir nepieciešama ierīce, kas pārveidos līdzstrāvas enerģiju no akumulatora uz maiņstrāvu, kas var darbināt ledusskapja kompresoru.

Šo līdzstrāvas pārveidotāju sauc par invertors. Maiņstrāvu ir diezgan viegli pārveidot par līdzstrāvu - viss, kas jums jādara, ir barot strāvu caur diodi, kas strāvu nodod tikai vienā virzienā. Pārveidošana no līdzstrāvas uz maiņstrāvu ir sarežģītāka, jo jums ir nepieciešams sava veida oscilators, kas mainīs pašreizējo virzienu jums vajadzīgajā frekvencē. Ir veids, kā to izdarīt mehāniski, taču lielākā daļa invertoru paļaujas uz rezistoriem, kondensatoriem, tranzistoriem un citām ķēdes ierīcēm.

Invertoram ir nepieciešama vēl viena lieta: veids, kā mainīt strāvas avota spriegumu, lai to izmantotu ierīce, kas izmantos strāvu. Citiem vārdiem sakot, tam nepieciešams a

Lielākā daļa cilvēku uzzina par līdzstrāvu, ieviešot elektrību, un labākais veids, kā to vizualizēt, ir domāt par akumulatoru. Ja savienojat akumulatora spailes ar vadu, elektroni plūst no negatīvā spailes uz pozitīvo, līdzīgi kā skudras, kas barojas, seko viena otrai.

Ja ķēdē ievietojat tādu slodzi kā gaisma, elektroni plūst cauri slodzei un veic darbu ceļā uz pozitīvo spaili. Spuldzes gadījumā darbs ir sildīt kvēldiegu tā, lai tas spīd.

Tā vietā, lai plūst vienā virzienā, maiņstrāva daudz reizes sekundē maina virzienu, un tas ir saistīts ar tā ģenerēšanas veidu. Izmantojot elektromagnētisko indukciju, fenomenu, kad mainīgais magnētiskais lauks rada elektrisko strāvu vadošā vadā maiņstrāvas ģenerators rada elektrību ar vērpšanas rotoru un vadošu spoli vads. Vienā versijā rotors ir pastāvīgs magnēts, un, griežoties, tas spolē rada strāvu, kas maina virzienu ar katru rotora pusi griezienu.

Maiņstrāva nepārvietojas pa vadu tāpat kā līdzstrāva. Vislabāk to domāt, it kā vadā esošie elektroni vibrētu savā vietā. Rotora pirmās griešanās laikā elektroni pārvietojas vienā virzienā, bet otrajā griešanās laikā - pretējā virzienā.

Ja jūs uzzīmējat viena elektrona kustību attiecībā pret laiku, tas ģenerēs viļņu formu, kas pazīstama kā sinusoidāls vilnis. Viļņa frekvenci regulē ģeneratora rotora rotācijas ātrums.

Ierīcei, kas var mainīt līdzstrāvu uz maiņstrāvu, jāspēj izslēgt strāvu, kas iet vienā virzienā, un nosūtīt to citā virzienā, pēc tam procesu regulāri mainīt. Veids, kā to izdarīt, būtu novietot rotējošu riteni starp spaiļu pāri un sakārtot kontaktus tā, lai ritenis mainītu akumulatora savienojumus ar katru griezienu. Strāva plūst vienā virzienā, kad ritenis atrodas sākuma punktā, un pretējā virzienā, kad ritenis ir pagriezies par 180 grādiem.

Šāda neapstrādāta iestatīšana radītu visu vai neko strāvu katrā virzienā, un, ja jūs diagrammā parādītu elektrona kustību, jūs saņemtu to, kas pazīstams kā kvadrātveida vilnis. Tas nebūtu labs enerģijas pārveidotājs mājām. Iespējams, ka strāva var veikt vienkāršus uzdevumus, piemēram, sildīšanas elementa mirdzumu, bet jutīgām elektroniskām iekārtām tas nedarbotos. Turklāt jums būs nepieciešams precīzs veids, kā kontrolēt riteņa griešanos, lai padarītā maiņstrāva būtu noderīga.

Komerciālie invertori, nevis vērpšanas riteņi, izmanto ķēdes komponentus, piemēram, kondensatorus, rezistorus un tranzistorus. Kopējā līdzstrāvas vai maiņstrāvas invertora shēma parāda paralēlas ķēdes ar tranzistoriem virknē ar rezistoriem un šķērsshēmas ar kondensatoriem un jaudas tranzistoriem, vai MOSFETs (metāla oksīda pusvadītāju lauka tranzistori). Cits veids nodarbina a Vīnes tilta oscilators, kas ir konstruēts ar rezistoriem un kondensatoriem.

Abi iepriekš aprakstītie invertori ir tīra sinusa viļņu (PSW) invertorss, un to ģenerēto signālu var izmantot visas elektroniskās ierīces. Ja meklējat enerģijas invertoru mājām, jums ir nepieciešams PSW invertors, jo tas darbosies ar jūsu plīts, žāvētāja, veļas mazgājamās mašīnas un citu ierīču elektroniskajiem komponentiem.

Otrs līdzstrāvas pārveidotāja veids ir a modificēts sinusa viļņu (MSW) invertors. Tajā tiek izmantoti lētāki komponenti, piemēram, diodes un tiristori, kas ir līdzīgi tranzistoriem. MSW invertora signāls ir kā kvadrātveida vilnis, kura stūri ir nedaudz noapaļoti, un, lai gan tas var darbināt lielas ierīces, tas nav piemērots elektroniskām iekārtām. Tas būtu labākais jaudas invertors automašīnai, padarot akumulatoru pieejamu elektroinstrumentiem un automašīnu remonta aprīkojumam.

Pat ja pārveidojat signālu no līdzstrāvas avota, piemēram, akumulatora vai saules paneļa, uz maiņstrāvu, spriegums nebūs pietiekami liels, lai darbinātu 120 V ierīci. Par laimi, ir viegli palielināt maiņstrāvas spriegumu. Viss, kas jums nepieciešams, ir transformators, kas darbojas arī pēc elektromagnētiskās indukcijas principa.

Transformatora darbība ir vienkārša. Divas vadošās spoles ir novietotas blakus vai viena cita iekšpusē, un strāva, kas iet caur vienu spoli, ko sauc par primāro spoli, otrā rada strāvu, kas ir sekundārā spole. Strāvu attiecību abās spolēs, kā arī to spriegumus nosaka spoles pagriezienu skaita atšķirība.

Ja sekundārajai spolei ir vairāk pagriezienu nekā pirmajai, transformators palielinās spriegumu par summa, kas vienāda ar pagriezienu skaitu sekundārajā spolē, dalīta ar pagriezienu skaitu primārajā spole.

Jūs varat noformēt invertoru jebkura vajadzīgā sprieguma piegādei, bet, ja vēlaties līdzstrāvas līdz maiņstrāvas pārveidotāju, kas pagriezīs jūsu 12 V automašīnas akumulatoru 120 V strāvas avotā jūsu mājām, jums jāpadara attiecība starp primāro un sekundāro 1 pret 10. Komerciālajiem invertoru transformatoriem ir simtiem pagriezienu, un vadi rada pretestīgu siltumu, tāpēc invertoram ir vajadzīgas spuras - un, iespējams, arī ventilators - lai uzturētu vēsumu. Spoles dažreiz tiek savītas ap cietu serdi, lai panāktu efektīvāku indukciju, un tas var padarīt invertoru ļoti smagu.