Што е инвертер: сорти и работни принципи

Историја на изгледот на конверторот

Во доцните 1800-ти, американскиот електрични пионер Томас Едисон (1847-1931) излезе од својата лабораторија, за да покажат дека еднонасочна струја (DC) е најдобар начин на снабдување со електрична енергија отколку наизменичната струја (AC), кој беше нов систем, со поддршка од неговиот српски ривал, Никола Тесла (1856-1943). Едисон обидов на сите видови на паметни начини да ги убеди луѓето дека Милан е премногу опасно: од electrocleaning слон да се поддржи употребата на наизменична струја на електричен стол за контрола на смрт. И покрај тоа, системот Тесла го освои тој ден, а светот оттогаш работеше многу на електричната мрежа.

Единствениот проблем е тоа што, иако многу од нашите уреди се дизајнирани да работат со наизменична струја, ниско-енергетските генератори често произведуваат константа. Ова значи дека ако сакате да извршите нешто како gadget со наизменична струја од батеријата DC батерии во мобилен дом, ќе ви треба уред кој го конвертира DC во AC инвертер, како што се нарекува.

Електрична енергија од директна и наизменична струја

Кога наставниците по наука ја објаснуваат основната идеја за електрична енергија како проток на електрони, тие обично зборуваат за постојана струја (DC). Дознаваме дека електроните се малку слични на линијата на мравки кои одат заедно со електричните енергетски пакети, исто како што мравките носат лисја. Ова е прилично добра аналогија за нешто како светилка база, каде што имаме шема (континуирана електрична јамка) поврзување на батеријата и вклучете ламба и електрична енергија редовно се транспортираат од батеријата на светилка се додека моќта е празна батерија.

Во големите апарати за домаќинство, електричната енергија работи на поинаков начин. Извор на енергија која се испорачува од издувен вентил во ѕидот, е врз основа на наизменичната струја (AC), каде што електричната енергија е вклучен во насока на 50-60 пати во секунда (со други зборови, на фреквенција од 50-60 Hz). Тешко е да се разбере како AC испорачува енергија кога постојано го менува својот ум за тоа каде оди. Ако електроните кои произлегуваат од ѕидниот штекер, да, да речеме, неколку милиметри одредување на кабел, тогаш тоа е потребно да се смени правецот и да се врати, како тие некогаш се дојде до светилка на маса, така што таа осветлена?

Одговорот е всушност многу едноставен. Замислете дека помеѓу светилката и ѕидот се полни со електрони. Кога ќе кликнете на прекинувачот, сите електрони што го полнат кабелот вибрираат напред и назад во филаментот на светилката - и ова брзо мешање ја претвора електричната енергија во топлина и светилката свети. Електроните не треба да ротираат во круг за пренос на енергија: во КАКО тие едноставно "работат на место".

Што е инвертер

Едно од наследствата на Тесла (и неговиот деловен партнер, Џорџ Вестингхаус, шеф Вестингхаус електрична компанија) е дека повеќето од инструментите кои ги имаме во нашите домови, се дизајнирани да работат од струја. Инструменти кои имаат потреба од постојан струја, но црпи енергија од AC штекерот, треба екстра парче на опрема, наречен исправувач, како по правило, од електронски компоненти наречени диоди за да се конвертира AC во DC.

Инверторот ја врши спротивната работа, и прилично лесно е да се разбере нејзината суштина. Да претпоставиме дека имате на батеријата во фенерче, и прекинувачот е затворен, па DC тече низ коло е секогаш во иста насока како тркачки автомобил околу патеката. Сега, ако ја отстраните батеријата и распоредување на тоа, што укажува дека тоа одговара на некој друг начин, тоа е речиси сигурно се уште ќе им даде светлина, и нема да забележат разлика во опсегот што ќе се добие - но на електрична струја ќе тече во спротивна насока.

Да претпоставиме дека сте имале молња дланки, и тие беа доволно паметни за да ја вклучите батеријата 50-60 пати во секунда. Потоа ќе станеш еден вид механички инвертер, вртење на DC напојување на батеријата во променлива со фреквенција од 50-60 Hz.

Се разбира, инвертерите што ги купувате во електрични продавници не функционираат на тој начин, иако некои од нив се навистина механички: тие користат електромагнетни прекинувачи кои брзо се префрлаат на моменталната насока. Инвертерите како ова често произведуваат т.н. правоаголен излез: струјата тече во една насока или обратно, или веднаш се префрлува помеѓу две држави.

Ваквите ненадејни промени во правецот се опасни за некои видови електрична опрема. При нормална наизменична струја, таа постепено се префрла од една страна на друга во форма на синусоидален бран.

Електронските инвертори може да се користат за да се создаде ваков вид на непречено менување на AC излезот од DC влез. Тие користат електронски компоненти наречени индуктори и кондензатори за зголемување и намалување на излезната струја од остриот, правоаголен влез за вклучување / исклучување што го добивате со базниот инвертер.

Инверторите исто така може да се користат со трансформатори за да се промени конкретен DC влезниот напон во целост друг излезен напон променлива (повисока или пониска), но излезна моќност секогаш треба да биде помала од влезната моќност. Законот за зачувување на енергијата дека трансформаторот инверторот не можат да обезбедат повеќе енергија отколку што трошат, а некои енергија мора да се изгуби како топлина, електрична енергија тече низ разни електрични и електронски компоненти. Во пракса, ефикасноста на инверторот често надминува 90 проценти, иако основните физика ни кажува дека некои од енергија - што и да е - секогаш некаде се изгуби.

Принцип на работа на уредот

Замислете дека сте DC батерија, и некој те удира по рамо и ве тера да создадете алтернатива наместо тоа. Како би го сторил тоа? Ако сите струи што ги произведувате тече во една насока, како да додадете едноставен премин кон вашиот излез? Вклучувањето и исклучувањето на вашата струја може многу брзо да обезбеди DC импулси кои можат да извршат најмалку половина од работата. За да го направите точниот AC, ќе ви треба прекинувач кој целосно ќе ја смени тековната и ќе го направите ова околу 50-60 пати во секунда. Визуелизираме себеси како човечка батерија која ги менува контактите напред и назад над 3000 пати во минута.

Всушност, старомодниот механички инвертер се сведува на прекинувачка единица поврзана со трансформаторот. И бидејќи електромагнетните уреди кои ја менуваат нисконапонската променлива до висок напонски струја или обратно, користејќи две жица калеми (наречени примарни и секундарни) рани околу заедничкото железно јадро.

Во механички инвертер или електричниот мотор или некој друг автоматски механизам за преклопување ја менува влезната струја напред и назад главно едноставно со промена на контактите и генерира наизменична струја во секундарниот режим. Прекинувачкиот уред работи на ист начин како во електричното врата. Кога напојувањето е поврзано, го магнетизира прекинувачот, го извлекува и го исклучува многу брзо. Пролетта повторно ќе го врати прекинувачот, вклучи го, а потоа повторно ќе го повтори процесот.

Фреквенцијата на префрлување е поставена од контролните сигнали генерирани од контролното коло (контролор). Контролорот исто така може да решава дополнителни задачи:

• Регулација на напон.
• Синхронизација на фреквенцијата на префрлување на клучот.
• Заштита од преоптоварување.

Класификација на инверторот

Инвертерите можат да бидат многу големи и масивни, особено ако имаат вградени батериски пакувања, така што можат да работат автономно. Тие исто така генерираат многу топлина, така што имаат големи радијатори (метални перки) и често ладење вентилатори. Најмалите инвертори се повеќе преносливи кутии со големина на радио-автомобил, што може да се поврзе со приклучокот за запалка за да произведе AC за полнење на лаптопи или мобилни телефони.

Исто како што инструментите се разликуваат во моќта што ја трошат, инвертерите се разликуваат во моќта што ја произведуваат. Обично, за да бидете безбедни, ќе ви треба инвертер што е една четвртина од максималната моќност на уредот што сакате да го користите. Ова укажува на тоа дека некои апарати (како што се фрижидери и замрзнувачи или флуоресцентни светилки) ја трошат максималната моќност при првото стартување. Иако инвертерите можат да обезбедат максимална моќност за кратки временски периоди, важно е да се напомене дека тие не се дизајнирани да работат на врвна моќност долго време.

Според принципот на работа, инвертерите се поделени на:

• Самостојна.
• Инвертори за енергија (AIN).
• Тековни инвертори (AIT).
• Резонанциски инвертори (AIR).
• Зависни (инвертери управувани од мрежата).

Големите апарати во нашите домови кои користат големи количини на енергија (работи како што се електрични греалки, лампи, котлиња и фрижидери), не се грижат за она што вид на бранови тие се сите што сакаат е моќ и како може да повеќе. Електронските уреди, од друга страна, се многу повеќе претпазливи и преферираат помазен влез, што тие добиваат од синусен бран.

• Многу инвертори работат како самостојни уреди со батерија, кои се целосно независни од мрежата.
• Други т.н. утилитарната-интерактивен инвертори или инвертер gridded, специјално дизајниран за да се поврзете на мрежата на сите времиња. Типично, тие се користат за пренос на електрична енергија од нешто како соларен панел назад кон мрежата со точно право и фреквенција.

Ова е добро ако вашата главна цел е да создадете своја сопствена сила. Но, тоа не е корисно ако сакате да понекогаш да бидат независни од мрежата, или ви треба резервен извор на енергија во случај на неуспех, затоа што ако вашиот мрежна конекција оди надолу, и да не се производство на електрична енергија на сопствените (на пример, тоа е ноќ, и твоето сонце панел се неактивни), инверторот, исто така, се намалува, и вие сте целосно без електрична енергија, без оглед на тоа дали ќе се генерира вашата моќ или не.

За оваа причина, некои луѓе го користат бимодална или двонасочна уреди кои можат да работат во или самостојна или во режим мрежа (иако не истовремено). Бидејќи тие имаат дополнителни делови, тие обично се повеќе тешки и скапи.

Големи преклопни уреди за апликации за трансфер на енергија инсталирани пред 1970 година, предоминантно се користеле живи лак-вентили. Современите инвертори се обично солидна состојба (статички инвертори). Современиот дизајн го вклучува компонентите лоцирани во конфигурацијата на H мостот. Овој дизајн е исто така доста популарен меѓу малите потрошувачки уреди.

Користејќи тридимензионално печатење и нови полупроводници, истражувачите од Националната лабораторија на Oak Ridge на Одделот за енергетика создадоа моќен инвертер што може да ги направи електричните возила поеклесни, помоќни и поефикасни.