Претпоставимо да се струја искључи и да вам је при руци само 12 В акумулатор. Можете ли га користити за напајање фрижидера да храна не поквари? На несрећу, одговор је не, јер вам недостаје нешто важно и не говоримо само о утичници за утикач. Потребан вам је уређај који ће претворити једносмерну енергију из батерије у наизменичну струју која може да користи компресор фрижидера.
Овај претварач једносмерне у наизменичну струју назива се претварач. Прилично је лако претворити наизменичну струју у једносмерну - све што треба да урадите је да напајате струју кроз диоду која пропушта струју само у једном смеру. Претварање из једносмерног у наизменични је сложеније, јер вам је потребна нека врста осцилатора који обрће тренутни смер на фреквенцији која вам је потребна. Постоји начин да се то уради механички, али већина претварача се ослања на отпорнике, кондензаторе, транзисторе и друге уређаје кола.
Претварачу је потребна још једна ствар: начин за промену напона извора струје за употребу уређаја који ће користити напајање. Другим речима, потребан јој је а
трансформатор. На пример, ако свој фрижидер од 120 В напајате батеријом од 12 В, претварачу је потребан појачавајући трансформатор који повећава напон за 10 пута. Пошто ради само са наизменичном струјом, трансформатор улази у коло после компонената које мењају струју са једносмерне на наизменичну.Шта су наизменична и једносмерна струја?
Већина људи уводи о једносмерној струји у уводу у електричну енергију, а најбољи начин да се то визуализује је размишљање о батерији. Ако терминале батерије повежете проводном жицом, електрони теку са негативног на позитивни, слично као што мрави прате једни друге док се хране.
Ако у коло поставите терет као што је светло, електрони пролазе кроз терет и раде на путу до позитивног терминала. У случају сијалице, ради се на загревању нити тако да светли.
Уместо да тече у једном правцу, АЦ струја обрће смер много пута у секунди, а то је због начина на који се генерише. Користећи електромагнетну индукцију, феномен при коме променљиво магнетно поље производи електрично струје у проводној жици, генератор наизменичне струје производи електричну енергију са ротирајућим ротором и завојницом проводника жица. У једној верзији, ротор је трајни магнет и док се окреће, он ствара струју у калему која мења смјер са сваким пола окретања ротора.
Наизменична струја се не креће кроз жицу на исти начин као једносмерна струја. Најбољи начин да се о томе размишља је као да електрони у жици вибрирају на месту. Током првог полу-спинова ротора, електрони се крећу у једном смеру, а током другог полу-спина крећу се у другом смеру.
Ако зацртате кретање једног електрона у односу на време, он ће генерисати таласни облик познат као синусни талас. Фреквенцијом таласа управља брзина ротације ротора генератора.
Једноставан механички претварач једносмерне у наизменичну струју
Уређај који може променити једносмерну на наизменичну струју мора бити у стању да искључи струју која иде у једном смеру и пошаље је у другом смеру, а затим да обрне поступак у редовним интервалима. Начин да се то постигне био би постављање ротирајућег точка између пар терминала и поравнање контаката тако да точак наизменично повезује везе батерије при сваком окретању. Струја би текла у једном смеру када је точак био у почетној тачки, а у супротном смеру када се точак окренуо за 180 степени.
Таква сирова поставка произвела би струју све или ништа у сваком смеру, а ако бисте графирали кретање електрона у колу, добили бисте оно што је познато као квадратни талас. Ово не би био добар претварач струје за дом. Струја би могла да обавља једноставне задатке, као што је на пример грејање грејног тела, али то не би успело за осетљиву електронску опрему. Штавише, требао би вам тачан начин управљања ротацијом точка како би резултирајућа АЦ снага била корисна.
Претварачи користе компоненте склопа за промену тренутног смера
Уместо окретаја, комерцијални претварачи користе компоненте склопа као што су кондензатори, отпорници и транзистори. Уобичајена шема претварача једносмерне и наизменичне струје приказује паралелне склопове са транзисторима у серији са отпорницима и попречне кругове са кондензаторима и транзисторима снаге, или МОСФЕТс (Транзистори са пољским ефектима од металног оксида). Друга врста запошљава а Бечки осцилатор моста, који је конструисан са отпорницима и кондензаторима.
Оба горе описана претварача су претварач са чистим синусним таласом (ПСВ)с, а сигнал који генеришу могу да користе сви електронски уређаји. Ако тражите претварач струје за дом, потребан вам је претварач ПСВ, јер ће он радити са електронским компонентама у вашем шпорету, сушилици, машини за прање веша и другим уређајима.
Друга врста претварача једносмерне у наизменичну струју је модификовани претварач синусног таласа (МСВ). Запошљава јефтиније компоненте, попут диода и тиристора, које су сличне транзисторима. Сигнал МСВ претварача је попут квадратног таласа са благо заобљеним угловима, а иако може напајати велике уређаје, није погодан за електронску опрему. То би био најбољи претварач снаге за аутомобил, чинећи батерију доступном за електричне алате и опрему за поправку аутомобила.
Још једна ствар: трансформатор
Чак и ако сигнал из извора једносмерне струје, попут батерије или соларне плоче, претворите у наизменичну струју, напон неће бити довољно велик за напајање уређаја од 120 В. Срећом, лако је појачати наизменични напон. Све што вам треба је трансформатор, који такође делује на принципу електромагнетне индукције.
Рад трансформатора је једноставан. Две проводне завојнице су постављене једна поред друге - или једна унутар друге - а струја која пролази кроз једну завојницу, која се назива примарна завојница, индукује струју у другој, која је секундарна завојница. Однос струја у две завојнице као и њихови напони регулишу се разликом у броју завоја у завојницама.
Ако секундарна завојница има више завоја од прве, трансформатор ће појачати напон за износ једнак броју завоја у секундарној завојници подељеном броју завоја у примарном калем.
Можете дизајнирати претварач за напајање било којим напоном који желите, али ако желите претварач за једносмерни у наизменични струја који ће окренути ваших 12 В аутомобилску батерију у извор напајања од 120 В за ваш дом, морате направити однос између примарног и секундарног 1 до 10. Комерцијални претварачи претварача имају стотине завоја, а жице генеришу отпорну топлоту, тако да претварачу требају ребра - и можда вентилатор - да се охлади. Штавише, завојнице су понекад намотане око чврстог језгра како би се постигла ефикаснија индукција, а то претварач може учинити веома тешким.