Sadržaj
- Što su izmjenična i istosmjerna struja?
- Jednostavan mehanički pretvarač u izmjenični napon
- Pretvarači koriste komponente kruga za promjenu trenutnog smjera
- Još jedna stvar: Transformator
Pretpostavimo da nestane napajanja, a sve što imate pri ruci je 12 V akumulator automobila. Možete li ga koristiti za napajanje hladnjaka, tako da hrana ne ide loše? Nažalost, odgovor je ne, jer ste propustili nešto važno, a niste razgovarali samo o spremnici za utikač. Trebate uređaj koji će pretvarati istosmjernu struju iz baterije u izmjeničnu struju koja može raditi kompresor hladnjaka.
Taj pretvarač u jednosmerni napon se naziva an pretvarač, Prilično lako pretvoriti izmjeničnu struju u istosmjernu - sve što trebate učiniti jest struju dovoditi kroz diodu koja struju prolazi samo u jednom smjeru. Pretvaranje iz istosmjernog u izmjenični napon je složenije, jer vam je potreban nekakav oscilator koji obrne trenutni smjer na frekvenciji koja vam je potrebna. Postoji način da se to napravi mehanički, ali većina pretvarača se oslanja na otpornike, kondenzatore, tranzistore i druge uređaje.
Pretvaraču je potrebna još jedna stvar: način da se promijeni napon izvora struje za korištenje uređaja koji će koristiti napajanje. Drugim riječima, treba ga transformator, Na primjer, ako napajate svoj 120 V hladnjak 12 V baterijom, pretvaraču je potreban pojačani transformator koji povećava napon 10 puta. Budući da radi samo s izmjeničnom strujom, transformator ide u krug nakon komponenti koje mijenjaju struju iz jednosmerne struje u izmjeničnu.
Što su izmjenična i istosmjerna struja?
Većina ljudi nauči o istosmjernoj struji već u njihovom uvođenju u električnu energiju, a najbolji način da se to predoči je misliti na bateriju. Ako terminale akumulatora povežete s vodljivom žicom, elektroni teku iz negativnog terminala u pozitivni, slično kao mravi koji slijede jedan za drugim dok se hrane.
Ako u strujni krug stavite opterećenje poput svjetlosti, elektroni prolaze kroz opterećenje i rade na putu do pozitivnog terminala. U slučaju žarulje, posao je zagrijavanje niti tako da svijetli.
Umjesto da teče u jednom smjeru, izmjenična struja mijenja smjer više puta u sekundi, a to je zbog načina na koji je generirana. Korištenje elektromagnetske indukcije, fenomena kada mijenjajuće se magnetsko polje proizvodi električna struja u provodnoj žici, izmjenični generator stvara struju s rotirajućim rotorom i zavojnicom provodne žice. U jednoj verziji, rotor je stalni magnet, a kako se vrti, u zavojnici generira struju koja mijenja svaki smjer sa svakim pola vrtnje rotora.
AC struja se ne kreće kroz žicu na isti način kao što to radi jednosmerna struja. Najbolji način razmišljanja je kao da elektroni u žici vibriraju na svom mjestu. Tijekom prvog polu-okretanja rotora, elektroni se kreću u jednom smjeru, a tijekom drugog polugota vrtenja se kreću drugim putem.
Ako planirate kretanje jednog elektrona prema vremenu, on će generirati valni oblik poznat kao sinusni val. Frekvencija vala upravlja se brzinom vrtnje rotora generatora.
Jednostavan mehanički pretvarač u izmjenični napon
Uređaj koji može mijenjati jednosmernu u izmjeničnu struju mora biti u mogućnosti isključiti struju koja ide u jednom smjeru, a drugi put, a zatim obrnuti postupak u pravilnim intervalima. Način da se to postigne bilo bi postavljanje rotirajućeg kotača između para terminala i raspoređivanje kontakata, tako da je kotač izmjenjivao veze akumulatora sa svakim okretanjem. Struja bi strujala u jednom smjeru kada je kotač bio u početnoj točki, a u suprotnom smjeru kada bi se kotač okretao za 180 stupnjeva.
Takva sirova postava proizvela bi struju sve ili ništa u svakom smjeru, a ako ste uhvatili kretanje elektrona u krugu, dobili biste ono što je poznato kao kvadratni val. Ovo ne bi bio dobar pretvarač snage za dom. Struja bi mogla obaviti jednostavne zadatke, poput zagrijavanja grijaćeg elementa, ali ne bi radila za osjetljivu elektroničku opremu. Štoviše, potreban vam je precizan način upravljanja okretanjem kotača kako bi rezultirajuća izmjenična snaga bila korisna.
Pretvarači koriste komponente kruga za promjenu trenutnog smjera
Komercijalni pretvarači umjesto kolutnih kotača koriste komponente sklopa poput kondenzatora, otpornika i tranzistora. Zajednička shema pretvarača istosmjernog i izmjeničnog napona prikazuje paralelne sklopove s tranzistorima u nizu sa otpornicima i poprečni krug s kondenzatorima i tranzistorima snage, ili MOSFETs (Tranzistori polja s oksidnim metalnim oksidom). Druga vrsta zapošljava a Oscilator bečkog mosta, koji je izveden s otpornicima i kondenzatorima.
Oba gore opisana pretvarača su pretvarač čistog sinusnog vala (PSW)s, a signal koji generiraju mogu se koristiti svi elektronički uređaji. Ako tražite pretvarač napajanja za dom, potreban vam je PSW inverter jer će on raditi s elektroničkim komponentama u vašem štednjaku, sušilici, perilici i drugim aparatima.
Druga vrsta pretvarača u izmjenični napon je a izmjenjivani sinusni pretvarač, Zapošljava jeftinije komponente, poput dioda i tiristora, koji su slični tranzistorima. Signal iz MSW pretvarača je poput četvrtastog vala s kutovima koji su blago zaobljeni, a iako može napajati velike uređaje, nije pogodan za elektroničku opremu. To bi bio najbolji pretvarač snage za automobil, čineći bateriju dostupnom za električni alat i opremu za popravak automobila.
Još jedna stvar: Transformator
Čak i ako signal pretvorite iz istosmjernog izvora, kao što je baterija ili solarna ploča, u izmjenični, napon neće biti dovoljno velik da napaja 120 V aparat. Srećom, lako se povećava izmjenični napon. Sve što trebate je transformator, koji također djeluje na principu elektromagnetske indukcije.
Rad transformatora je jednostavan. Dvije vodljive zavojnice postavljene su jedna pored druge - ili jedna unutar druge - a struja koja prolazi kroz jednu zavojnicu, nazvana primarna zavojnica, inducira struju u drugoj, a to je sekundarna zavojnica. Omjer struja u dva namotaja i njihovih napona regulira se razlikom u broju okretaja u zavojnicama.
Ako sekundarna zavojnica ima više okretaja od prve, transformator će povećati napon za količinu jednaku broju okretaja u sekundarnoj zavojnici podijeljenoj s brojem okretaja u primarnoj zavojnici.
Možete pretvoriti pretvarač za napajanje bilo kojeg napona koji želite, ali ako želite DC-AC pretvarač koji će pretvoriti vaš 12 V akumulator u automobil u 120 V izvor napajanja za vaš dom, morate napraviti omjer između primarnog i sekundarnog 1 do 10. Komercijalni inverterski transformatori imaju stotine okretaja, a žice stvaraju otporni toplinu, pa su inverteru potrebne peraje - i po mogućnosti ventilator - da bi se ohladio. Štoviše, zavojnice su ponekad namotane oko čvrste jezgre kako bi se postigla učinkovitija indukcija, a to može pretvarač učiniti vrlo teškim.