Sisu
- Mis on vahelduv- ja alalisvool?
- Lihtne mehaaniline vahelduvvoolu muundur
- Inverterid kasutavad voolusuuna muutmiseks vooluringi komponente
- Veel üks asi: trafo
Oletame, et vool kustub ja teil on ainult 12 V autoaku. Kas saate seda kasutada külmiku toiteks, nii et toit ei lähe halvaks? Kahjuks on vastus eitav, sest teil on puudu midagi olulist ja te ei rääkinud lihtsalt pistikupesast. Teil on vaja seadet, mis muundab alalisvoolu akust vahelduvvooluks, mis töötab külmikute kompressoriga.
Seda alalisvoolu muundurit nimetatakse alalisvooluks inverter. Selle vahelduvvoolu muutmine alalisvooluks on üsna lihtne - kõik, mida peate tegema, on voolu toide läbi dioodi, mis läbib voolu ainult ühes suunas. DC-st vahelduvvooluks teisendamine on keerulisem, kuna vajate mingisugust ostsillaatorit, mis pöörab praeguse suuna vajalikul sagedusel ümber. Seal on viis seda mehaaniliselt teha, kuid enamik invertereid tugineb takistitele, kondensaatoritele, transistoridele ja muudele vooluahela seadmetele.
Inverter vajab veel ühte asja: viisi vooluallika pinge muutmiseks, mida toidet kasutav seade kasutab. Teisisõnu, see vajab a trafo. Näiteks kui toite oma 120 V külmikut 12 V akuga, vajab inverter võimendustrafot, mis suurendab pinget 10 korda. Kuna see töötab ainult vahelduvvooluga, läheb trafo vooluringi pärast komponente, mis muudavad voolu alalisvoolult vahelduvvoolule.
Mis on vahelduv- ja alalisvool?
Enamik inimesi õpib alalisvoolu kohta elektrit tutvustades ja parim viis selle visualiseerimiseks on aku väljamõtlemine. Kui ühendate aku klemmid juhtivjuhtmega, voolavad elektronid negatiivsest klemmist positiivsesse, sarnaselt sipelgatega, mis järgnevad üksteisele, kui nad toituvad.
Kui paned vooluringi koormuse, näiteks valguse, voolavad elektronid koormusest läbi ja teevad oma tööd positiivse klemmi poole. Lambipirni puhul on tööks hõõgniidi kuumutamine nii, et see hõõguks.
Ühes suunas voolamise asemel pöörab vahelduvvool suunda mitu korda sekundis ja see on tingitud genereerimise viisist. Kasutades elektromagnetilist induktsiooni - nähtust, kus muutuv magnetväli tekitab juhtivast traadist elektrivoolu, vahelduvvoolugeneraator toodab elektrit ketrusrootoriga ja juhtivjuhtme mähisega. Ühes variandis on rootor püsimagnet ja pöörlemisel tekitab see mähises voolu, mis muudab suunda iga rootori poole pöörlemise korral.
Vahelduvvool ei liigu läbi juhtme samamoodi nagu alalisvool. Parim viis selle väljamõtlemiseks on justkui juhtmes olevad elektronid paigal vibreeriksid. Rootori esimesel poolel keerutamisel liiguvad elektronid ühes suunas ja teise poole pöörlemise ajal - teisel viisil.
Kui joonistate ühe elektroni liikumise aja suhtes, genereerib see lainekuju, mida nimetatakse siinuslaineks. Laine sagedust reguleerib generaatori rootori pöörlemiskiirus.
Lihtne mehaaniline vahelduvvoolu muundur
Seade, mis võib muuta alalisvoolu vahelduvvooluks, peab saama välja lülitada voolu ühes suunas ja teises suunas, seejärel korrapärase intervalliga protsessi ümber pöörata. Üks viis selleks oleks panna pöörlev ratas klemmide vahele ja korraldada kontaktid nii, et ratas vahetaks akuühendusi iga spinniga. Vool voolaks ühes suunas, kui ratas oleks alguspunktis, ja vastupidises suunas, kui ratas oleks 180 kraadi pööranud.
Selline toores seadistus tekitaks igas suunas kõik või mitte midagi voolu ja kui te joonistaksite elektroni liikumist ahelas, saaksite teada ruudukujulise laine kujul. See poleks kodu jaoks hea võimsusmuundur. Vool võib olla võimeline täitma lihtsaid ülesandeid, näiteks panema kütteelemendi särama, kuid tundlike elektroonikaseadmete jaoks see ei töötaks. Lisaks sellele on teil vaja täpset viisi ratta pöörlemise juhtimiseks, et sellest tulenev vahelduvvool oleks kasulik.
Inverterid kasutavad voolusuuna muutmiseks vooluringi komponente
Keermestavate rataste asemel kasutavad kommertslikud inverterid vooluringi komponente nagu kondensaatorid, takistid ja transistorid. Tavaline alalisvoolu-vahelduvvoolu muunduri skeem näitab paralleelseid vooluahelaid transistoridega, mis asuvad jadana takistitega, ja ristlülitusi kondensaatorite ja toitetransistoridega MOSFETs (metallioksiidi pooljuhtide väljatransistorid). Teine tüüp töötab a Wien silla ostsillaator, mis on konstrueeritud takistite ja kondensaatoritega.
Mõlemad ülalkirjeldatud muundurid on puhas siinuslaine (PSW) inverters ja nende genereeritud signaali saavad kasutada kõik elektroonilised seadmed. Kui otsite kodu jaoks voolumuundurit, vajate PSW-muundurit, kuna see töötab teie pliidi, kuivati, pesumasina ja muude seadmete elektrooniliste komponentidega.
Teist tüüpi alalisvoolu muundur on a modifitseeritud siinuslaine (MSW) inverter. Selles kasutatakse odavamaid komponente, nagu dioodid ja türistorid, mis sarnanevad transistoridega. MSW-muunduri signaal on nagu ruudukujuline lainurk, mille nurgad on veidi ümarad, ja kuigi see suudab toita suuri seadmeid, ei sobi see elektroonikaseadmete jaoks. See oleks parim auto võimsusmuundur, muutes aku kättesaadavaks elektritööriistadele ja autoremondiseadmetele.
Veel üks asi: trafo
Isegi kui teisendate alalisvooluallikast (nt akust või päikesepaneelist) tuleva signaali vahelduvvooluks, pole pinge 120 V seadme toiteks piisavalt suur. Õnneks on vahelduvvoolu pinge tõstmine lihtne. Kõik, mida vajate, on a trafo, mis töötab ka elektromagnetilise induktsiooni põhimõttel.
Trafo kasutamine on lihtne. Kaks juhtivat mähist asetsevad kõrvuti - või üksteise sees - ja ühte mähist läbiv vool, mida nimetatakse primaarmähiseks, indutseerib voolu teises, mis on sekundaarmähis. Kahe mähise voolude ja nende pingete suhet reguleerib mähiste pöördearvu erinevus.
Kui sekundaarmähises on rohkem pöördeid kui esimesel, suurendab trafo pinget summa võrra, mis võrdub sekundaarmähises olevate pöördete arvuga jagatuna esmase mähise pöördete arvuga.
Saate kujundada muunduri mis tahes soovitud pinge toiteks, kuid kui soovite alalisvoolu muundurit, mis muudaks teie 12 V auto aku teie kodu 120 V toiteallikaks, peate määrama primaarse ja sekundaarse suhte 1 kuni 10. Kaubanduslikud muunduri trafod on sadu pöördeid ja juhtmed tekitavad takistuslikku soojust, nii et muundur vajab jaheda hoidmiseks uimesid - ja võib-olla ka ventilaatorit. Veelgi enam, mähised on mõnikord efektiivse induktsiooni saamiseks keerutatud tahke südamiku ümber ja see võib muuta muunduri väga raskeks.