Vsebina
- Kaj sta izmenični in enosmerni tok?
- Preprost mehanski pretvornik v enosmerni tok
- Pretvorniki Sestavni deli vezja spreminjajo trenutno smer
- Še ena stvar: transformator
Recimo, da se napajanje izklopi in vse, kar imate pri roki, je 12 V avtomobilska baterija. Ali ga lahko uporabite za napajanje hladilnika, da hrana ne bo slaba? Na žalost je odgovor ne, ker ste pogrešali nekaj pomembnega in niste govorili samo o vtičnici za vtič. Potrebujete napravo, ki bo pretvorila enosmerno napajanje iz baterije v napajalnik, ki lahko deluje kompresor hladilnikov.
Ta pretvornik v enosmerni tok se imenuje an razsmernik. Dokaj enostavno pretvorite izmenični tok v enosmerni tok - vse, kar morate storiti, je napajanje toka skozi diodo, ki prehaja tok samo v eno smer. Pretvarjanje iz DC v AC je bolj zapleteno, saj potrebujete nekakšen oscilator, ki obrne trenutno smer na frekvenci, ki jo potrebujete. To je način, da to storite mehansko, vendar večina razsmernikov zanaša na upore, kondenzatorje, tranzistorje in druge naprave vezja.
Razsmernik potrebuje še eno stvar: način, kako spremeniti napetost vira toka za uporabo naprave, ki bo porabila električno energijo. Z drugimi besedami, potrebuje a transformator. Če na primer napajate 120 V hladilnik z 12 V baterijo, pretvornik potrebuje povečevalni transformator, ki napetost poveča za desetkrat. Ker deluje le z izmeničnim tokom, transformator gre v vezje po komponentah, ki spreminjajo tok iz enosmernega v izmenični.
Kaj sta izmenični in enosmerni tok?
Večina ljudi se nauči na enosmerni tok že pri njihovem uvajanju v elektriko, najboljši način za vizualizacijo pa je razmišljanje o bateriji. Če priključke akumulatorja povežete z vodilno žico, elektroni tečejo od negativnega terminala do pozitivnega, podobno kot mravlje, ki sledijo drug drugemu, ko se hranijo.
Če v tokokrog postavite tovor, kot je luč, elektroni tečejo skozi tovor in delujejo na poti do pozitivnega terminala. Pri žarnici je delo, da se žarilna nitka segreje tako, da sveti.
Namesto da bi tekel v eno smer, izmenični tok obrne smer večkrat na sekundo, in to zaradi načina, ki ga ustvari. Uporaba elektromagnetne indukcije, pojava, ko spreminjajoče se magnetno polje proizvaja električni tok v prevodni žici, izmenični generator proizvaja elektriko z vrtečim se rotorjem in tuljavo vodilne žice. V eni različici je rotor stalni magnet, in ko se vrti, v tuljavi ustvarja tok, ki z vsakim polovičnim vrtenjem rotorja spreminja smer.
Izmenični tok se ne premika po žici na enak način kot tok DC. 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 polovico pa se premikajo v drugo smer.
Če narišete gibanje enega samega elektrona v primerjavi s časom, bo ustvaril valovno obliko, znano kot sinusni val. Frekvenco vala ureja hitrost vrtenja rotorja generatorja.
Preprost mehanski pretvornik v enosmerni tok
Naprava, ki lahko spremeni enosmerni tok v izmenični tok, mora biti sposobna izklopiti tok, ki gre v eno smer in v drugo smer, nato postopek v enakih intervalih obrniti. Način za to bi bil, da med par sponk namestite vrteče se kolo in razporedite kontakte, tako da je kolo izmenično povezalo baterijo z vsakim vrtenjem. Tok bi tekel v eno smer, ko je bilo kolo na izhodišču in v nasprotni smeri, ko se je kolo vrtelo za 180 stopinj.
Tako surova nastavitev bi v vsaki smeri povzročila tok v celoti ali nič, in če bi zgradili gibanje elektrona v tokokrogu, bi dobili tisto, kar je znano kot kvadratni val. To ne bi bil dober pretvornik moči za dom. Tok bi morda lahko opravljal preproste naloge, kot je na primer žarek za ogrevanje, vendar občutljiva elektronska oprema ne bi delovala. Poleg tega potrebujete natančen način krmiljenja vrtenja kolesa, da dobite tako napajalno napetost uporabno.
Pretvorniki Sestavni deli vezja spreminjajo trenutno smer
Komercialni razsmerniki namesto vrtečih se koles, uporabljajo komponente vezja, kot so kondenzatorji, upori in tranzistorji. Skupna shema pretvornikov DC-AC prikazuje vzporedna vezja s tranzistorji zaporedno z upori in križnimi vezji s kondenzatorji in napajalnimi tranzistorji, ali MOSFETs (polprevodniški tranzistorji s kovinskim oksidom). Druga vrsta zaposluje a Oscilator Wien most, ki je konstruiran z upori in kondenzatorji.
Oba zgoraj opisana pretvornika sta inverter čistega sinusnega vala (PSW)s, in signal, ki ga ustvarijo, lahko uporabljajo vse elektronske naprave. Če iščete napajalni pretvornik za dom, potrebujete pretvornik PSW, ker bo deloval z elektronskimi komponentami v vašem štedilniku, sušilniku, pralnem stroju in drugih napravah.
Druga vrsta pretvornika DC v AC je a pretvornik sinusnega pretvornika (MSW). Zaposluje cenejše komponente, kot so diode in tiristorji, ki so podobni tranzistorjem. Signal iz pretvornika MSW je kot kvadratni val z vogali rahlo zaobljen, in čeprav lahko napaja velike naprave, ni primeren za elektronsko opremo. To bi bil najboljši pretvornik moči za avtomobil, saj bi akumulator omogočil električno orodje in opremo za popravilo avtomobilov.
Še ena stvar: transformator
Tudi če pretvorite signal iz enosmernega vira napajanja, kot je baterija ali solarna plošča, v izmenični tok, napetost ne bo dovolj velika, da napaja 120 V aparat. Na srečo je enostavno povečanje izmenične napetosti. Vse kar potrebuješ je transformator, ki deluje tudi na principu elektromagnetne indukcije.
Delovanje transformatorja je preprosto. Dve prevodni tuljavi sta postavljeni drug ob drugem - ali drug v drugem - in tok, ki poteka skozi eno tuljavo, imenovano primarna tuljava, sproži tok v drugi, ki je sekundarna tuljava. Razmerje tokov v obeh tuljavah in njihove napetosti ureja razlika v številu obratov v tuljavah.
Če ima sekundarna tuljava več obratov kot prva, transformator poveča napetost za znesek, ki je enak številu obratov v sekundarni tuljavi, deljeno s številom obratov v primarni tuljavi.
Pretvornik lahko oblikujete tako, da napajate katero koli napetost, ki jo želite, če pa želite pretvornik DC v izmenični tok, ki bo vaš 12 V avtomobilski akumulator pretvoril v vir napetosti 120 V za vaš dom, morate narediti razmerje med primarnim in sekundarnim 1 do 10. Komercialni inverterski transformatorji imajo na stotine obratov in žice ustvarjajo uporno toploto, zato je za pretvornik potreben plavuti - in morda tudi ventilator. Še več, tuljave so včasih navite okoli trdnega jedra, da bi dosegli učinkovitejšo indukcijo, kar lahko naredi pretvornik zelo težko.