Kako deluje pretvornik enosmernega v izmenični tok?

Recimo, da se napajanje izklopi in je pri vas le 12 V akumulator. Ali ga lahko uporabljate za napajanje hladilnika, da se hrana ne pokvari? Na žalost je odgovor ne, ker pogrešate nekaj pomembnega in ne govorimo samo o posodi za vtič. Potrebujete napravo, ki bo pretvorila enosmerno napajanje iz akumulatorja v izmenično napajanje, ki lahko deluje na kompresor hladilnika.

Ta pretvornik v enosmerni v izmenični tok se imenuje pretvornik. Pretvorbo izmeničnega toka v enosmerno je dokaj enostavno - vse, kar morate storiti, je napajanje toka skozi diodo, ki prenaša tok samo v eno smer. Pretvorba iz enosmernega v izmenični tok je bolj zapletena, ker potrebujete nekakšen oscilator, ki obrne trenutno smer na frekvenci, ki jo potrebujete. Obstaja način, kako to narediti mehanično, vendar se večina pretvornikov zanaša na upore, kondenzatorje, tranzistorje in druge vezje.

Pretvornik potrebuje še eno stvar: način za spreminjanje napetosti tokovnega vira, ki ga bo uporabljala naprava, ki bo napajala. Z drugimi besedami, potrebuje a

Večina ljudi se o enosmernem toku nauči že v uvodu v elektriko, najboljši način za njegovo predstavitev pa je, da si omislimo baterijo. Če priključke akumulatorja povežete s prevodno žico, elektroni tečejo od negativnega do pozitivnega, podobno kot mravlje, ki si sledijo, ko se krmijo.

Če v vezje postavite tovor, kot je luč, elektroni tečejo skozi tovor in delajo na poti do pozitivnega terminala. Pri žarnici je treba žarilno nitko segreti tako, da zasveti.

Namesto da teče v eni smeri, izmenični tok večkrat na sekundo obrne smer in to je posledica načina ustvarjanja. Z uporabo elektromagnetne indukcije, pojava, pri katerem spreminjajoče se magnetno polje proizvaja električno energijo tok v prevodni žici, generator izmeničnega toka proizvaja elektriko s predilnim rotorjem in prevodno tuljavo žica. V eni različici je rotor trajni magnet in ko se vrti, v tuljavi ustvari tok, ki spreminja smer z vsakim polovičnim vrtljajem rotorja.

AC tok se skozi žico ne premika na enak način kot DC tok. Najboljši način razmišljanja je, kot da elektroni v žici vibrirajo na svojem mestu. Med prvim polovičnim vrtenjem rotorja se elektroni premikajo v eno smer, med drugo polovično vrtenje pa v drugo smer.

Če načrtujete gibanje enega elektrona glede na čas, bo ustvaril valovno obliko, znano kot sinusni val. Frekvenco vala ureja hitrost vrtenja rotorja generatorja.

Naprava, ki lahko spremeni enosmerni na izmenični tok, mora biti sposobna izklopiti tok, ki gre v eno smer, in ga poslati v drugo smer, nato pa postopek v rednih intervalih obrniti. To bi lahko naredili tako, da bi med par terminalov postavili vrtljivo kolo in razporedili kontakte, tako da je kolo izmenično povezalo akumulatorje z vsakim vrtljajem. Tok bi tekel v eno smer, ko je bilo kolo na izhodišču, v nasprotni smeri pa, ko se je kolo zavrtelo za 180 stopinj.

Takšna surova nastavitev bi povzročila tok vse ali nič v vsaki smeri in če bi grafirali gibanje elektrona v vezju, bi dobili tisto, kar imenujemo kvadratni val. To ne bi bil dober pretvornik moči za dom. Tok bi lahko opravljal enostavna opravila, kot je na primer sijanje grelnega elementa, vendar za občutljivo elektronsko opremo ne bi deloval. Poleg tega bi potrebovali natančen način za nadzor vrtenja kolesa, da bi bil tako uporabljen izmenični tok.

Komercialni pretvorniki namesto vrtečih koles uporabljajo komponente vezja, kot so kondenzatorji, upori in tranzistorji. Skupna shema pretvornika enosmernega v izmenični tok prikazuje vzporedna vezja s tranzistorji v seriji z upori in navzkrižna vezja s kondenzatorji in močnostnimi tranzistorji, ali MOSFETs (Polprevodniški tranzistorji s polprevodniškimi kovinskimi oksidi). Druga vrsta zaposluje a Wien most oscilator, ki je zgrajen z upori in kondenzatorji.

Oba zgoraj opisana pretvornika sta pretvornik s čistim sinusnim valom (PSW)s in signal, ki ga ustvarjajo, lahko uporabljajo vse elektronske naprave. Če iščete pretvornik moči za dom, potrebujete pretvornik PSW, ker bo deloval z elektronskimi komponentami v štedilniku, sušilniku, pralnem stroju in drugih napravah.

Druga vrsta pretvornika v enosmerni v izmenični tok je spremenjeni pretvornik sinusnega vala (MSW). Uporablja cenejše komponente, kot so diode in tiristorji, ki so podobni tranzistorjem. Signal pretvornika MSW je kot kvadratni val z rahlo zaobljenimi vogali in čeprav lahko napaja velike naprave, ni primeren za elektronsko opremo. To bi bil najboljši pretvornik moči za avto, ki bi akumulator dal na voljo za električno orodje in opremo za popravilo avtomobilov.

Tudi če signal iz enosmernega vira, kot sta baterija ali sončna plošča, pretvorite v izmenični tok, napetost ne bo dovolj velika za napajanje naprave 120 V. Na srečo je enostavno povečati izmenično napetost. Vse kar potrebujete je transformator, ki deluje tudi po principu elektromagnetne indukcije.

Delovanje transformatorja je preprosto. Dve prevodni tuljavi sta postavljeni drug ob drugem - ali ena znotraj druge - in tok, ki gre skozi eno tuljavo, imenovano primarna tuljava, inducira tok v drugi, ki je sekundarna tuljava. Razmerje tokov v obeh tuljavah in njihovih napetosti ureja razlika v številu zavojev tuljav.

Če ima sekundarna tuljava več obratov kot prva, transformator poveča napetost za znesek, enak številu zavojev v sekundarni tuljavi, deljenem s številom zavojev v primarni tuljava.

Pretvornik lahko načrtujete tako, da napaja poljubno napetost, če pa želite pretvornik enosmernega v izmenični tok, ki bo obrnil 12 V avtomobilsko baterijo v 120 V vir energije za vaš dom, morate določiti razmerje med primarnim in sekundarnim 1 do 10. Komercialni pretvorniki pretvornikov imajo na stotine obratov, žice pa ustvarjajo uporno toploto, zato pretvornik potrebuje rebra - in morda ventilator -, da se ohladi. Poleg tega so tuljave včasih navite okoli trdnega jedra, da je učinkovitejša indukcija, kar lahko pretvornik zelo oteži.