Как перевести постоянный ток в переменный: Как из постоянного тока сделать переменный: описание устройств

Как преобразовать постоянный ток в переменный: схемы, типы инверторов

Преобразователи с питанием от сети иначе называются зависимыми преобразователями. Они используются, например, в качестве преобразователей мощности в электровозах.

Содержание

Несколько слов об инверторах или о том, как изменить постоянный ток на переменный

Довольно часто возникает необходимость сменить одну форму тока на другую. Метод преобразования переменного тока в постоянный прост: используется диодный мост и сглаживающий конденсатор.

Однако не все знают, как преобразовать постоянный ток в переменный. Однако в электротехнике это преобразование также выполняется довольно часто, как будет показано далее.

В схеме на рис. 2 используются только два мощных транзистора VT1 и VT2, но первичная обмотка трансформатора имеет в два раза больше витков и центральную точку. Генератор импульсов в этой схеме такой же, базы транзисторов VT1 и VT2 подключены к точкам A и B схемы генератора импульсов рис. 1.

Способы производства электроэнергии

Электроэнергия вырабатывается с помощью таких устройств, как

механические генераторы

Из всех упомянутых источников только механический генератор вырабатывает переменный ток. Если ток поступает от батареи, например, установленной в источнике бесперебойного питания (ИБП), он преобразуется из постоянного тока в переменный.

Выпрямитель – Устройство, преобразующее переменный ток в пульсирующий постоянный ток. Он может быть однополупериодным, двухполупериодным; однофазным, трехфазным, многофазным; диодным (мостовым), тиристорным (используется для изменения величины выпрямленного сигнала).

Преобразование постоянного тока в переменный и наоборот

DC в AC и наоборот) – преобразование постоянного тока в переменный и наоборот.

Источниками тока и напряжения являются штепсельные розетки или батареи на бытовом уровне. На более продвинутом уровне знаний об электричестве для получения тока и напряжения используются другие варианты.

Для определенных целей могут быть полезны как постоянные, так и переменные токи. Поэтому важно уметь преобразовывать одно в другое без существенных потерь.

Для преобразования постоянного тока в переменный инвертор – это устройство, которое преобразует постоянный ток одного значения в переменный ток другого значения.

Преобразование переменного тока в постоянный осуществляется путем выпрямления синусоидальной формы волны в импульсную или прямую форму. Для этого используются выпрямительные диоды, выпрямители, выпрямительные схемы, диодные мосты – все это одно и то же, но есть некоторые нюансы.

Выпрямительный диод – Полупроводник, принцип работы которого в Википедии сравнивается с принципом работы обратного клапана (обратный клапан, кстати, встречается в водной технике в контуре компрессора), “усилитель” сравнивает этот радиоэлемент с ниппелем (как у автомобильного или велосипедного аппарата). В то время как вышеперечисленные системы пропускают воду или воздух в одном направлении, выпрямительные диоды имеют дело с потоком электронов.

Работа выпрямительного диода заключается в преобразовании переменного тока в постоянный (выпрямление).

Выпрямитель – Устройство, преобразующее переменный ток в пульсирующий постоянный ток. Он может быть однополупериодным, двухполупериодным; однофазным, трехфазным, многофазным; диодным (мостовым), тиристорным (используется для изменения величины выпрямленного сигнала).

Схемы выпрямителей – Различные схемы, имеющие входы переменного тока и различные выпрямленные выходы. Наиболее распространенными из них являются схема Ларионова, схема Гретца и схема Миткевича. Опять же, 1-фазный, 2-фазный; 1-фазный, 3-фазный и их комбинации.

Диодный мост – Специальное устройство, состоящее из диодов, собранных в определенном порядке. Его можно сделать своими руками, заранее рассчитав, а можно купить готовый, соответствующий требуемым параметрам.

Особо важную роль в ректификации также играют сглаживающие фильтры – Различные индуктивные и емкостные фильтры, которые используются в схемах выпрямления для преобразования пульсирующего тока в постоянный.

Они являются основным средством преобразования постоянного тока в переменный и наоборот. Я планирую более подробно описать то, что дано в этом материале, но в других статьях.

2020 Давайте посмотрим! – электричество и энергия

Давайте вспомним, что подавляющее большинство приборов, с которыми мы сталкиваемся дома или в промышленности, полностью основаны на переменном токе.

Цифровые инверторы для выработки электроэнергии

Следует признать, что использование электрогенераторов, работающих на бензине или дизельном топливе, не всегда практично и удобно. Выходом из этой ситуации является получение переменного электрического тока путем его преобразования в постоянный.

Это можно сделать с помощью специального преобразователя – инвертора. Это специальное устройство преобразует величину и характер электрического тока.

На рынке он начинается от 12 или 24 вольт и доходит до 220 вольт. Логически эти инверторы изменяют напряжение с постоянного 12 или 24 В на переменный ток 220 В при частоте 50 Гц.

Это создает цепь электрического тока в виде модифицированной синусоидальной линии.

Очевидно, что это не очень подходит для подачи индуктивного напряжения на некоторые строительные инструменты, но для разового использования этот метод может быть использован.

Следует отметить, что инверторы, для получения электрического тока, которые изменяют синусоидальную линию электрического тока, стоят на порядок дороже и гораздо сложнее в изготовлении.

Примечание: Если вы покупаете недорогие платы на китайских сайтах, не думайте, что частота будет 50 Гц. Большинство этих устройств допускают работу с током 220 В. Это будет хорошо работать со многими лампами накаливания или бытовыми обогревателями.

На этом пока все! В этой статье мы попытались кратко объяснить, как генерируется переменный ток для различных целей. Принцип этого производства известен человечеству уже более двухсот лет.

Важно помнить, что подавляющее большинство приборов, с которыми мы сталкиваемся дома или в промышленности, основаны исключительно на использовании переменного тока.

Мы уверены, что вы нашли эту информацию полезной и интересной. Наконец, мы хотели бы показать вам видео, в котором эксперты демонстрируют, как работает генератор переменного тока.

1. режим ожидания. Этот режим характеризуется тем, что вторичная цепь трансформатора разомкнута, поэтому ток в ней не течет. По первичной обмотке протекает ток холостого хода, основной составляющей которого является ток намагничивания. Испытание холостого хода может использоваться для определения КПД трансформатора, коэффициента трансформации и потерь в сердечнике.

Конструкция трансформатора тока

Первичную обмотку можно найти в устройстве, которое будет похоже на пластину или ролик. С помощью этой пластины можно добиться высокого качества намотки, которая будет иметь минимальное количество скручиваний. Это, в свою очередь, может оказать значительное влияние на производительность. Вторичная обмотка может иметь большее число витков. Они должны быть намотаны на ламинирующую подложку или на материал, который будет иметь минимальные потери. При необходимости вы можете прочитать о резервной защите трансформаторных реле.

Плотность магнитного потока можно считать достаточно низкой. Вторичная обмотка обычно нагружена током 1 или 5 ампер. Это можно увидеть на векторной диаграмме ниже:

Статья по теме: Поделки из шишек своими руками

На практике также существует формула, которую можно использовать для определения ЭДС через величину магнитной индукции.

Электронные преобразователи

Однако не всегда рационально и удобно использовать бытовые электростанции, работающие на бензине или дизельном топливе. Одним из решений является генерация однофазного или трехфазного переменного тока из постоянного тока. Для этого используются инверторы, или преобразователи частоты.

Инвертор – это устройство, которое преобразует величину и тип электрического тока. В магазинах можно найти инверторы на 12-220 или 24-220 В. Как правило, эти устройства преобразуют 12 или 24 В постоянного тока в 220 В переменного тока с частотой 50 Гц. Схема простейшего такого инвертора на основе полумостового драйвера IR2153 показана ниже.

Эта схема производит на выходе модифицированную синусоиду. Он вряд ли подойдет для питания индуктивных нагрузок, таких как двигатели и дрели. Но если нет постоянной возможности, можно использовать и простой инвертор, например, такой как этот.

Преобразователи постоянного тока в переменный с чистой синусоидой на выходе стоят намного дороже, а их схемы намного сложнее.

Важно! Покупая дешевые модульные платы на Aliexpress, не рассчитывайте на чистую синусоиду или частоту 50 Гц. Большинство этих устройств вырабатывают ток высокой частоты при напряжении 220 В. Это можно использовать для питания различных обогревателей и лампочек.

Мы кратко обсудим принципы генерации переменного тока в домашних и промышленных масштабах. Физика этого процесса известна уже почти 200 лет, но главным популяризатором этого способа получения электроэнергии стал Никола Тесла в конце 19-го и в первой половине 20-го века. Большинство современных бытовых и промышленных приборов рассчитаны на питание переменным током.

Наконец, мы рекомендуем посмотреть это видео, в котором наглядно показано, как работает генератор переменного тока:

Читайте далее:

• Основные параметры выпрямительных диодов; Школа для инженеров-электриков: Электротехника и электроника.
• Полупроводниковые диоды.
• Выпрямитель тока: переменный ток в постоянный, схема выпрямителя тока.
• Шаговые двигатели: свойства и практические схемы управления. Часть 2.
• Выпрямительные диоды; Школа для электриков: Электротехника и электроника.
• Обратный ток. Что такое возвратный ток?.
• Расчет понижающего конденсатора.

Как получить постоянное напряжение из переменного

Осциллограмма постоянного напряжения

Давайте для начала уточним, что мы подразумеваем под «постоянным напряжением». Как гласит нам Википедия, постоянное напряжение (он же и постоянный ток)  —  это такой ток, параметры, свойства и направление которого не изменяются со временем. Постоянный ток течет только в одном направлении и для него частота равна нулю.

Осциллограмму постоянного тока мы с вами рассматривали в статье Осциллограф. Основы эксплуатации:

Как вы помните, по горизонтали на графике у нас время (ось Х), а по вертикали напряжение (ось Y).

Для того, чтобы преобразовать переменное однофазное напряжение одного значения в  однофазное переменное напряжение меньшего (можно и большего) значения, мы используем простой однофазный  трансформатор. А для того, чтобы преобразовать в постоянное пульсирующее напряжение, мы с вами после трансформатора подключали Диодный мост. На выходе получали постоянное пульсирующее напряжение. Но с таким напряжением, как говорится, погоду не сделаешь.

Но как же   нам из пульсирующего постоянного напряжения

получить самое что ни на есть настоящее постоянное напряжение?

Для этого нам нужен всего один радиокомпонент: конденсатор.   А вот так он должен подключаться к диодному мосту:

В этой схеме используется важное свойство конденсатора: заряжаться и разряжаться. Конденсатор с маленькой емкостью быстро заряжается и быстро разряжается. Поэтому, для того, чтобы получить почти прямую линию на осциллограмме, мы должны вставить конденсатор приличной емкости.

Зависимость пульсаций напряжения от емкости конденсатора

Давайте же рассмотрим на практике, зачем нам надо ставить конденсатор большой емкости. На фото ниже у нас три конденсатора различной емкости:

Рассмотрим первый. Замеряем его номинал с помощью нашего LC — метр. Его емкость 25,5 наноФарад или 0,025микроФарад.

Цепляем его к диодному мосту по схеме выше

И цепляемся осциллографом:

Смотрим осциллограмму:

Как вы видите, пульсации все равно остались.

[quads id=1]

Ну что же, возьмем конденсатор емкостью побольше.

Получаем 0,226 микрофарад.

Цепляем к диодному мосту также, как и первый конденсатор снимаем показания с него.

А вот собственно и осциллограмма

 

Не… почти, но все равно не то. Пульсации все равно видны.

Берем наш третий конденсатор. Его емкость 330 микрофарад.  У меня даже LC-метр не сможет ее замерить, так как у меня предел на нем 200 микрофарад.

Цепляем его к диодному мосту снимаем с него осциллограмму.

А вот собственно и она

Ну вот. Совсем ведь другое дело!

Итак, сделаем небольшие выводы:

 — чем больше емкость конденсатора на выходе схемы, тем лучше. Но не стоит злоупотреблять емкостью! Так как в этом случае наш прибор будет очень габаритный, потому что конденсаторы больших емкостей как правило очень большие. Да и начальный ток заряда будет огромным, что может привести к перегрузке питающей цепи.

 — чем низкоомнее будет нагрузка на выходе такого блока питания, тем больше будет проявляться амплитуда пульсаций. С этим борются с помощью пассивных фильтров, а также используют интегральные стабилизаторы напряжения, которые выдают чистейшее постоянное напряжение.

Как подобрать радиоэлементы для выпрямителя

Давайте вернемся к нашему вопросу в начале статьи. Как все-таки получить на выходе постоянный ток 12 Вольт для своих нужд?  Сначала нужно подобрать трансформатор, чтобы на выходе он выдавал … 12 Вольт?  А вот и не угадали!  Со вторичной обмотки трансформатора мы будем получать действующее напряжение.

где

U_Д — действующее напряжение, В

U_max — максимальное напряжение, В

Поэтому, чтобы получить 12 Вольт постоянного напряжения, на выходе трансформатора должно быть 12/1,41=8,5 Вольт переменного напряжения. Вот теперь порядок. Для того, чтобы получить такое напряжение на трансформаторе, мы должны убавлять или добавлять обмотки трансформатора. Формула здесь. Потом подбираем диоды. Диоды подбираем исходя из максимальной силы тока в цепи. Ищем подходящие диоды по даташитам (техническим описаниям на радиоэлементы). Вставляем конденсатор с приличной емкостью. Его подбираем исходя из того, чтобы постоянное напряжение на нем не превышало то, которое написано на его маркировке. Простейший источник постоянного напряжения готов к использованию!

Кстати,  у меня получился 17 Вольтовый источник постоянного напряжения, так как у  трансформатора на выходе 12 Вольт (умножьте 12 на 1,41).

Ну и напоследок, чтобы лучше запомнилось:

 

Показываем на примере в видео:

Полное руководство по преобразователям постоянного тока в переменный

Преобразователь постоянного тока в переменный, часто называемый инвертором, стал очень популярен и широко используется во всем мире — в электромобилях, солнечной энергетике и других решениях в области возобновляемых источников энергии. Эти важные элементы технологии позволяют пользователям преобразовывать электроэнергию постоянного тока в электроэнергию переменного тока и используются в самых разных сценариях.

Многие люди не осознают, что используют
два разных вида электроэнергии в их повседневной жизни — переменный ток (AC) и постоянный ток (DC). В этом блоге мы предоставим подробный обзор того, как работает мощность постоянного и переменного тока, как преобразовать мощность постоянного тока в мощность переменного тока и другие основы преобразования постоянного тока в переменный. Во-первых, давайте перейдем к тому, как работает питание постоянного тока, и каковы основные различия между постоянным и переменным током.

Содержание:

• Как работает DC?
• Как работает переменный ток?
• Различия между постоянным и переменным током
• Как преобразовать постоянный ток в переменный
• Зачем нужно преобразование постоянного тока в переменный?
• Нужен ли преобразователь постоянного тока в переменный для инвертора?
• Какие инверторы лучше всего преобразуют постоянный ток в переменный?
• Могут ли все инверторы (преобразователи постоянного тока в переменный) преобразовывать переменный ток в постоянный, если они используются в обратном направлении?
• Где можно купить преобразователь постоянного тока в переменный?

---

Как работает DC?

Электричество постоянного тока — это источник питания, который обеспечивает постоянное напряжение и используется в таких устройствах, как ваш мобильный телефон или телевизор. Одним из примеров питания постоянного тока является стандартное зарядное устройство USB, в котором напряжение остается постоянным, а ток течет в одном направлении — от плюса к минусу.

Как работает переменный ток?

«А» в переменном токе означает переменный, потому что поток тока меняет направление (в отличие от постоянного тока, где он идет только в одном направлении, с положительного на отрицательное). Электричество переменного тока поступает в ваш дом или бизнес из электросети и постоянно меняет свой поток между положительными и отрицательными клеммами.

Различия между постоянным и переменным током

Помимо разницы в направлении потока, еще одно основное различие между ними заключается в том, что мощность переменного тока можно легко регулировать или регулировать с помощью трансформаторов. Путем дросселирования мощности (например, до сотен тысяч вольт) мощность может передаваться при более низком токе, что напрямую приводит к снижению потерь мощности при передаче. Когда мощность достигает места назначения, например, вашего дома или работы, она затем снижается до приемлемого уровня.

Изображение от vectorpouch на Freepiks 

Питание постоянного тока используется почти во всех современных электронных устройствах и оборудовании, поэтому для них есть зарядные устройства или адаптеры питания — адаптер преобразует мощность переменного тока в постоянный. Хотя эти устройства могут использовать сигналы переменного тока, на самом деле они работают от источника постоянного тока. Одна из причин, по которой этим устройствам требуется питание постоянного тока, заключается в том, что они оснащены транзисторами, важной основой интегральных схем, для работы которых требуется постоянное напряжение.

Как преобразовать постоянный ток в переменный

Как преобразовать постоянный ток в переменный? Чтобы преобразовать мощность постоянного тока в мощность переменного тока, на поток мощности необходимо воздействовать таким образом, чтобы изменить односторонний поток мощности постоянного тока на переменный поток переменного тока — это достигается с помощью так называемого Н-моста, который успешно преобразует односторонний поток постоянного тока в возвратно-поступательный ток переменного тока.

Преобразователи работают, чтобы автоматически повлиять на это изменение, полагаясь на транзисторы и постоянно изменяя поток постоянного тока несколько раз в секунду (например, 50 000 или 50 кГц) для достижения желаемого выхода переменного тока. Преобразователи постоянного тока в переменный или инверторы необходимы, когда пользователям необходимо преобразовать генерируемую мощность постоянного тока в мощность переменного тока. Мы выделяем один из таких сценариев ниже.

Начиная отсюда, вы, возможно, захотите узнать, что такое инвертор и
что делает инвертор.

Почему необходимо преобразование постоянного тока в переменный?

Большинство систем возобновляемой энергии, таких как солнечные, генерируют энергию в форме постоянного тока, поэтому необходимо преобразовывать генерируемую мощность постоянного тока в мощность переменного тока для использования дома или в офисе. Для солнечных батарей рекомендуется использовать калькулятор преобразования солнечного постоянного тока в переменный, чтобы определить правильный коэффициент преобразования солнечного постоянного тока в переменный. Преобразование постоянного тока в переменный также необходимо для ветряных турбин или всего, что связано с батареями (например, электромобиля). И
инверторы с чистой синусоидой являются одними из лучших вариантов для преобразования солнечной энергии в мощность переменного тока.

Нужен ли преобразователь постоянного тока в переменный для инвертора?

Если в вашем доме используется солнечная энергия или вы используете приборы, которым требуется питание от сети переменного тока и которые не подключены к электрической сети (т. . «Инвертор» — это просто еще один термин для преобразователя постоянного тока в переменный, потому что вы инвертируете постоянный ток (DC) в переменный ток (AC).

Какие инверторы лучше всего преобразуют постоянный ток в переменный?

Какие инверторы могут преобразовывать постоянный ток в переменный? Выбор подходящего преобразователя постоянного тока в переменный для ваших конкретных нужд зависит от нескольких факторов. Вот некоторые из основных соображений, которые следует учитывать при поиске лучшего инвертора:

• Вам нужен портативный инвертор или инвертор для домашнего использования?
• Вам нужен преобразователь с возможностью резервного питания от батареи?
• Будет ли ваш инвертор использоваться вне сети?
• Какова общая потребность в мощности? Что насчет импульсной мощности?
• Вы знаете, нужен ли вам чистый синусоидальный инвертор или модифицированный синусоидальный инвертор?

---

Изображение от Renogy

В большинстве случаев модифицированные синусоидальные инверторы являются более экономичным выбором, но если все, что вам нужно для питания, зависит от чистой синусоидальной волны, вам необходимо приобрести инвертор такого типа — вот почему важно иметь глубокое понимание ваших потребностей в преобразовании постоянного тока в переменный до начала поиска продукта и принятия решения о покупке. У нас есть еще один
Подробное руководство по инверторам здесь.

Могут ли все инверторы (преобразователи постоянного тока в переменный) преобразовывать переменный ток в постоянный, если они используются в обратном направлении?

Вообще говоря, почти все современные преобразователи постоянного тока в переменный ток могут преобразовывать переменный ток в постоянный, но только при определенных условиях. Большинство современных инверторов имеют соответствующую схему для преобразования переменного тока в постоянный, но нуждаются в соответствующих элементах управления, с которыми многие инверторы могут не справиться. В большинстве случаев, хотя многие инверторы могут преобразовывать переменный ток в постоянный, они не обязательно предназначены для этого. Мы рекомендуем приобретать инвертор, который специально обладает этой возможностью, если это требуется для варианта использования.

Где можно купить преобразователь постоянного тока в переменный?

Теперь, когда вы знаете все о преобразователях постоянного тока в переменный или инверторах, вы можете подумать, где купить надежный инвертор. И как только критериями покупки станут надежность, премиальное качество и доступность,
Renogy вас прикрыл. Ознакомьтесь с нашими аккумуляторными инверторами мощностью 1000 Вт, 2000 Вт и 3000 Вт в магазине Renogy прямо сейчас.

---

Статьи по теме:

Как работает солнечная инверторная система

Какой автономный инвертор лучше?

Инвертор на 24 В лучше, чем на 12 В?

Какие существуют типы солнечных инверторов?

Выбор солнечного инвертора для автономной солнечной установки

Как инверторы преобразуют электричество постоянного тока в переменный ток?

Криса Вудфорда. Последнее обновление: 19 ноября, 2021.

Одно из самых значительных сражений 19 века велось не за землю или ресурсы, а за установление типа электричества
который питает наши здания.

В самом конце 1800-х годов американские электрические
пионер Томас Эдисон (1847–1931) изо всех сил старался продемонстрировать
что постоянный ток (DC) был лучшим способом подачи электроэнергии
мощность, чем переменный ток (AC), система, поддерживаемая его
заклятый соперник Никола Тесла (1856–1943). Эдисон испробовал все виды
изощренные способы убедить людей, что переменный ток слишком опасен, от
убить слона электрическим током, чтобы (довольно хитро) поддержать использование
AC на электрическом стуле за вынесение смертного приговора. Несмотря на это,
Система Теслы победила, и мир в значительной степени работает на переменном токе.
власть с тех пор.

Единственная проблема в том, что многие из наших приборов
предназначены для работы с переменным током, небольшие электрогенераторы часто производят постоянный ток. Что
означает, что если вы хотите запустить что-то вроде устройства с питанием от переменного тока от
Автомобильный аккумулятор постоянного тока в мобильном доме, вам нужно устройство, которое будет преобразовывать
Преобразователь постоянного тока в переменный — так называемый инвертор. Давайте поближе
посмотрите на эти гаджеты и узнайте, как они работают!

Фото: Фрагмент электронной схемы внутри силового инвертора
разработан в НРЭЛ. Фото Вернера Слокама предоставлено
Министерство энергетики США/NREL (DoE/NREL) (идентификатор фотографии № 148966).

Содержание

1. В чем разница между электричеством постоянного и переменного тока?
2. Что такое инвертор?
3. Как работает инвертор?
4. Типы инверторов
5. На что похожи инверторы?
6. Что такое источник бесперебойного питания?
7. Узнать больше

В чем разница между электричеством постоянного и переменного тока?

Когда учителя естественных наук объясняют нам основную идею электричества
как поток электронов обычно говорят о прямом
ток (постоянный). Мы узнаем, что электроны работают как линия
муравьев, марширующих вместе с пакетами электрической энергии в одном и том же
как муравьи переносят листья. Это достаточно хорошая аналогия для
что-то вроде обычного фонарика, где у нас есть схема (
непрерывная электрическая петля), соединяющая батарею, лампу и выключатель и
электрическая энергия систематически передается от батареи к
лампу, пока вся энергия батареи не будет исчерпана.

В больших бытовых приборах электричество работает иначе.
Источник питания, поступающий от розетки в вашей стене, основан на
переменный ток (AC), где электричество переключается
направлении примерно 50–60 раз в секунду (другими словами, при
частота 50–60 Гц). Может быть трудно понять, как AC обеспечивает
энергия, когда она постоянно меняет свое мнение о том, куда она идет!
Если электроны, выходящие из розетки, получат, скажем, несколько
миллиметров вниз по кабелю, затем нужно изменить направление и вернуться
опять же, как они вообще добираются до лампы на вашем столе, чтобы сделать это
загораться?

Ответ на самом деле очень прост. Представьте себе кабели
бегущий между лампой и стеной, набитой электронами. Когда
Вы щелкаете выключателем, все электроны заполняют кабель
вибрировать взад-вперед в нити накала лампы — и это быстрое
перетасовка преобразует электрическую энергию в тепло и делает
свечение лампочки. Электроны не обязательно должны бегать по кругу, чтобы переносить энергию:
в АС они просто «бегут на месте».

Анимация: В чем разница между электричеством постоянного и переменного тока? Предположим, вам нужно пропылесосить комнату. Прямой
ток немного похож на движение от одной стороны к другой по прямой линии; переменный ток похож на движение вперед и назад по
место. Оба выполняют свою работу, хотя и немного по-разному!

Что такое инвертор?

Одно из наследий Теслы (и его делового партнера Джорджа
Вестингауза, босса компании «Вестингауз Электрик Компани») заключается в том, что
Большинство приборов, которые есть в наших домах, специально разработаны
для работы от сети переменного тока. Приборы, которые нуждаются в постоянном токе, но должны потреблять энергию
от розеток переменного тока требуется дополнительное оборудование, называемое выпрямителем,
обычно строятся из электронных компонентов, называемых
диоды для преобразования переменного тока в постоянный.

Инвертор выполняет противоположную работу, и его довольно легко
понять суть того, как это работает. Предположим, у вас есть батарея в
фонарик и переключатель замкнут, поэтому постоянный ток течет по цепи,
всегда в одном направлении, как гоночный автомобиль на трассе. Что теперь
если вынуть батарею и перевернуть. Предполагая, что это соответствует
в противном случае он почти наверняка по-прежнему будет питать фонарик, и вы
не заметите никакой разницы в свете, который вы получаете, но электрический
ток на самом деле будет течь в противоположном направлении. Предположим, вы
имели молниеносные руки и были достаточно ловки, чтобы продолжать
батареи 50-60 раз в секунду. Тогда вы были бы своего рода механическим
инвертор, превращающий постоянный ток батареи в переменный с частотой
50–60 герц.

Фото: Типичный электрический инвертор. Этот сделан Xantrex/Trace Engineering. Фото Уоррена Гретца предоставлено Министерством энергетики США/NREL (DoE/NREL).

Конечно, инверторы, которые вы покупаете в магазинах электротоваров, не совсем работают.
таким образом, хотя некоторые из них действительно механические: они используют электромагнитные
переключатели, которые включаются и выключаются на высокой скорости, чтобы изменить направление тока
направление. Подобные инверторы часто производят то, что известно как
прямоугольный выходной сигнал: ток течет либо в одну сторону, либо
наоборот, или он мгновенно переключается между двумя состояниями:

Подобные внезапные перепады напряжения весьма опасны для некоторых видов электрооборудования.
В обычной сети переменного тока ток постепенно переключается с одного направления на другое по синусоидальной схеме, например:
вход постоянного тока. В них используются электронные компоненты, называемые катушками индуктивности и
конденсаторы для постепенного увеличения и уменьшения выходного тока
чем резкое включение/выключение выходного прямоугольного сигнала, который вы получаете с
базовый инвертор.

Инверторы также можно использовать с трансформаторами для изменения
Входное напряжение постоянного тока в совершенно другое выходное напряжение переменного тока
(либо выше, либо ниже), но выходная мощность всегда должна быть меньше
чем входная мощность: из закона сохранения энергии следует, что
инвертор и трансформатор не могут отдать больше энергии, чем потребляют
в и некоторая энергия неизбежно будет потеряна в виде тепла, когда электричество течет
через различные электрические и электронные компоненты. В
На практике КПД инвертора часто превышает 90
процентов, хотя базовая физика говорит нам, что некоторая энергия — пусть даже небольшая — всегда
куда-то пропало!

На фото: подборка электрических инверторов, которые можно использовать с оборудованием для производства возобновляемой энергии, например солнечными батареями и микроветряными турбинами. Фото Уоррена Гретца предоставлено
Министерство энергетики США/NREL (DoE/NREL).

Как работает инвертор?

Мы только что получили базовый обзор инверторов, а теперь давайте еще раз кратко рассмотрим его.
немного подробнее.

Представьте, что вы батарея постоянного тока, и кто-то хлопает вас по плечу
и просит вас произвести AC вместо этого. Как бы вы это сделали? Если все
ток, который вы производите, течет в одном направлении, как насчет добавления
просто переключиться на выходной провод? Включение и выключение тока,
очень быстро, давал бы импульсы постоянного тока, что
хотя бы половину работы. Чтобы сделать правильный переменный ток, вам понадобится переключатель, который
позволил полностью реверсировать ток и сделать это примерно на 50‐60
раз каждую секунду. Визуализируйте себя как человеческую батарею, меняющую свои
контакты туда и обратно более 3000 раз в минуту. Вот какая аккуратная работа пальцами вам понадобится!

По сути, старомодный механический инвертор сводится к коммутационному блоку
подключен к электрическому трансформатору. Если вы изучили нашу
статья о трансформаторах, вы знаете, что они электромагнитные
устройства, преобразующие переменный ток низкого напряжения в переменный ток высокого напряжения или наоборот,
с помощью двух катушек проволоки (называемых первичной и вторичной), намотанных
вокруг общего железного ядра. В механическом инверторе либо электродвигатель
или какой-либо другой автоматический механизм переключения, переключающий входящий постоянный ток туда и обратно в
первичном, просто перевернув контакты, и это создает переменный ток во вторичном, поэтому
он не так сильно отличается от воображаемого инвертора, который я набросал
выше. Коммутационное устройство работает примерно так же, как и в
электрический дверной звонок. Когда питание подключено, оно намагничивает переключатель,
потянув его открыть и выключив его на очень короткое время. Пружина тянет за
обратно в положение, снова включив его и повторив
процесс — снова и снова.

Анимация: Основная концепция электромеханического инвертора. Постоянный ток подается на первичную обмотку (розовые зигзагообразные провода с левой стороны) тороидального трансформатора (коричневый пончик) через вращающуюся пластину (красная и синяя) с перекрестными соединениями. Когда пластина вращается, она многократно переключает соединения с первичной обмоткой, поэтому на вход трансформатора поступает переменный ток вместо постоянного. Это повышающий трансформатор с большим количеством витков во вторичной обмотке (желтый зигзаг, правая сторона), чем в первичной, поэтому он повышает небольшое входное напряжение переменного тока до большего выходного переменного тока. Скорость, с которой вращается диск, определяет частоту переменного тока на выходе. Большинство инверторов не работают так; это просто иллюстрирует концепцию. Инвертор, настроенный таким образом, будет давать очень грубый прямоугольный сигнал на выходе.

Типы инверторов

Если вы просто включаете и выключаете постоянный ток или переключаете его обратно и
вперед, так что его направление продолжает меняться, то, что вы в конечном итоге получите, очень
резкие изменения тока: все в одну сторону, все в другую
направлении и обратно. Нарисуйте график силы тока (или напряжения)
против времени, и вы получите прямоугольную волну.
Хотя электричество варьируется таким образом, технически ,
переменный ток, это совсем не то, что переменный ток
поставляемый в наши дома, который изменяется в гораздо более плавной
волнистая синусоида). В общем, здоровенный
бытовая техника в наших домах, использующая грубую энергию (например, электрическая
обогреватели, лампы накаливания,
чайники или холодильники) все равно
какую форму волны они получают: все, что им нужно, это энергия и много
это — так что прямоугольные волны действительно не беспокоят их. Электронные устройства, вкл.
с другой стороны, гораздо более суетливы и предпочитают более плавный ввод
они получаются из синусоиды.

Надпись: Никола Тесла. Хотя он выиграл войну токов, его соперника Томаса Эдисона до сих пор помнят как первооткрывателя электроэнергии. Гравюра Теслы на дереве работы Саронга, около 1906 г., любезно предоставлена ​​Библиотекой Конгресса США.

Это объясняет, почему инверторы бывают двух разных видов:
Инверторы с истинной / чистой синусоидой (часто сокращается до PSW) и
модифицированные/квазисинусоидальные инверторы (сокращенно MSW). Как
их название предполагает, что настоящие инверторы используют то, что называется тороидальным
(бубликообразные) трансформаторы и электронные схемы для преобразования
постоянного тока в плавно меняющийся переменный ток очень
похоже на подлинную синусоиду, обычно поставляемую в наши
дома. Их можно использовать для питания любых устройств переменного тока от источника постоянного тока.
источника, включая телевизоры,
компьютеры, видеоигры,
радиоприемники и стереосистемы.

Модифицированные синусоидальные инверторы, с другой стороны, используют относительно
недорогая электроника (тиристоры,
диоды и другие простые компоненты) для
производят своего рода «закругленную» прямоугольную волну (гораздо более грубую
приближение к синусоиде) и хотя они подходят для доставки
мощность здоровенным электроприборам, они могут вызывать и вызывают проблемы
с тонкой электроникой (или что-нибудь с электронным или микропроцессорным контроллером),
так что, как правило, это означает, что они не подходят для таких вещей, как ноутбуки, медицинское оборудование, цифровое
часы и умные домашние устройства. Также, если подумать, их закругленная площадь
волны обеспечивают большую мощность для устройства в целом, чем чистая синусоида
(площадь под квадратом больше, чем под кривой). Это делает их менее эффективными и
потерянная мощность, рассеиваемая в виде тепла, означает, что существует некоторый риск перегрева инверторов MSW.
С положительной стороны, они, как правило, немного дешевле, чем настоящие инверторы.

Художественное произведение: Модифицированная синусоида (MSW, зеленый) больше похожа на синусоидальную волну (синяя), чем на прямоугольную (оранжевая), но все же включает внезапные и резкие изменения тока. Чем больше шагов в модифицированной синусоиде, тем ближе она приближается к
идеализированная форма истинной синусоиды.

Хотя многие инверторы работают как автономные устройства с аккумулятором, они полностью
независимые от сети, другие (известные как коммунально-интерактивные инверторы или сетевые инверторы ) являются
специально разработан для постоянного подключения к сети; обычно они используются для передачи электричества от чего-то
как солнечная панель обратно в сеть с точно правильным напряжением и частотой.
Это нормально, если ваша главная цель — генерировать собственную силу. это не так полезно
если вы хотите иногда быть независимым от сетки или хотите
резервный источник питания на случай отключения, ведь если ваш
подключение к сети пропадает, и вы не производите электричество самостоятельно
(например, сейчас ночь и ваши солнечные батареи не работают), инвертор тоже выходит из строя, и
вы совершенно бессильны — настолько же беспомощны, насколько вы были бы
вы генерировали свою собственную силу или нет. По этой причине некоторые люди используют бимодальные инверторы или двунаправленные инверторы , которые могут работать либо в автономном, либо в сетевом режиме (но не в обоих режимах одновременно). С
у них есть дополнительные детали, они, как правило, более громоздкие и более
дорогой.

На что похожи инверторы?

Инверторы могут быть очень большими и тяжелыми, особенно если они имеют встроенный
батарейные блоки, чтобы они могли работать автономно. Они также
выделяют много тепла, поэтому у них большие радиаторы (металлические
плавники) и часто охлаждающие вентиляторы. Как вы можете видеть на нашей верхней фотографии,
типичные размером с автомобильный аккумулятор или автомобильное зарядное устройство; более крупные единицы выглядят
немного похоже на банк автомобильных аккумуляторов в вертикальной стопке. Самые маленькие инверторы больше
переносные коробки размером с автомобильный радиоприемник, которые можно вставить в прикуриватель
розетка для производства переменного тока для зарядки портативных компьютеров или мобильных телефонов.

Фото: Микроинверторы — это небольшие компактные инверторы, обычно используемые для преобразования выходного постоянного тока одной фотоэлектрической солнечной панели в переменный ток, который можно подавать прямо в энергосистему. Другими словами, каждая панель имеет свой микроинвертор.
На этой фотографии показаны шесть микроинверторов Enphase IQ 6, проходящих испытания в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL).
Они подключены к Интернету, что означает, что вы можете отслеживать их работу через веб-браузер.
и отследить, как он меняется со временем. Фото Денниса Шредера предоставлено NREL.

Точно так же, как электроприборы различаются по мощности, которую они потребляют, инверторы различаются по мощности.
в мощности, которую они производят. Как правило, на всякий случай
нужен инвертор номиналом примерно на четверть выше максимальной мощности
устройства, которым вы хотите управлять. Это допускает тот факт, что
некоторые бытовые приборы (например, холодильники и морозильники или люминесцентные лампы)
потребляют пиковую мощность при первом включении.