تکنولوژی اینورتر چیست؟

تکنولوژی اینورتر چیست؟

تاریخ ارسال:۱۳۹۶/۴/۱۴ بازدید کننده:۱۴۴۴ نویسنده:چالاک عزیزی

یکی از مهمترین جنگ های قرن نوزدهم، بیش از زمین و منابع بود ، اما برای ایجاد نوعی از برق که ساختمان های ما را قدرت می داد . 

در اواخر دهه 1800 ، توماس ادیسون ، پیشگام برق آمریکایی (1931-1847)، از راه خود برای نشان دادن اینکه جریان مستقیم (DC) راهی بهتر برای عرضه برق از جریان متناوب (AC) بود، توسط نیکولا تسلا (1946-1856)، رقیب سابق ادیسون ، متولد صربستان  پشتیبانی شد . ادیسون سعی کرد همه راه های غلطی را برای متقاعد کردن مردم از جمله الکتریسیته کردن یک فیل تا استفاده از آن در صندلی الکتریکی برای اجرای مجازات اعدام تا ثابت کند که ای سی بسیار خطرناک است را انجام داد . با این حال، سیستم تسلا روزی را به دست آورد و جهان تا به حال از انرژی الکتریکی تا حد زیادی استفاده کرده است .

تنها مشکل این است که، اگر چه بسیاری از لوازم خانگی ما برای کار با AC طراحی شده اند، ژنراتورهای برق در مقیاس کوچک اغلب دی سی تولید می کنند . این بدان معنی است که اگر شما می خواهید چیزی مانند یک ابزار AC از باطری اتومبیل DC استفاده می کند ، به دستگاهی نیاز خواهید داشت که DC را به AC  تبدیل می کند . بیایید نگاهی دقیق تر به این ابزارها بیندازیم و ببینیم که چگونه کار می کنند ! 

تفاوت بین DC  و AC برق در چیست؟

هنگامی که معلمان علوم تجربی اصول اساسی الکتریسیته را به عنوان جریان الکترونها توضیح می دهند ، معمولا درباره جریان مستقیم (DC) صحبت می کنند . ما یاد می گیریم که الکترونها مانند مورچه ها همراه با بسته های انرژی الکتریکی به همان شیوه ای که مورچه ها برگ را حمل می کنند، کار می کنند . این یک قضیه به اندازه کافی برای چیزی شبیه یک چراغ قوه اساسی است، جایی که  دارای یک مدار (یک حلقه الکتریکی بدون قطع) با یک باتری، یک لامپ و یک سوئیچ و انرژی الکتریکی به طور سیستماتیک از باتری به لامپ منتقل می شود تا تمام انرژی باتری تخلیه می شود . 

در لوازم خانگی بزرگتر، کار برق متفاوت است . منبع تغذیه که از خروجی در دیواره بوجود می آید بر اساس جریان متناوب (AC) است، جایی که برق در حدود 50 تا 60 بار در هر ثانیه حرکت می کند (به عبارت دیگر، در فرکانس 50 تا 60 هرتز) . درک کردن این که چگونه AC انرژی را دریافت کرده درحالی که در خود جایی که باید برود را تغییر میدهد بسیار دشوار است . اگر الکترونها از خروجی دیواری بیرون بیایند، بگذارید بگوییم، در چند میلیمتری از کابل، باید مسیر را معکوس کنند و دوباره به عقب بر گردند، چرا آنها هرگز به لامپ روی میز شما می رسند تا روشن شود? 

 

پاسخ واقعا ساده است . تصور کنید که کابل بین لامپ و دیوار که پر از الکترون است بسته است . هنگامی که روی سوئیچ را فشار میدهید ، الکترونها که کابل را پر می کنند، در لامپ رها می شوند و اگر آن را بچرخانید چرخش سریع انرژی الکتریکی به گرما تبدیل و لامپ روشن می شود . الکترونها لزوما نباید برای انتقال انرژی در دایره قرار بگیرند: درAC ، آنها به سادگی "در نقطه ای اجرا می شوند" . 

اینورتر چیست ؟ 

 

یکی از بقایای تسلا (و شریک تجاری او جورج وستینگهاوس، رئیس شرکت برق وستینگهاوس) این است که اکثر لوازم خانگی که در خانه ما وجود دارد به طور خاص طراحی شده اند تا از برق AC استفاده کنند . لوازم خانگی که به DC نیاز دارند، و باید برق جدا شوند، نیاز به یک قطعه اضافی از تجهیزات به نام Rectifire، که معمولا از قطعات الکترونیکی به نام دیود ساخته شده است، برای تبدیل از AC به DC استفاده می شود دارند . 

اینورتر خلاف کار را انجام می دهد و بسیار ساده است که چگونگی کارکرد آن را درک کنید . فرض کنید یک باتری در یک چراغ قوه وجود دارد و سوئیچ بسته است، بنابراین جریان DC در اطراف مدار، همیشه در همان جهت، مانند یک ماشین مسابقه در اطراف مسیر است . اکنون اگر باتری را بیرون بیاورید و آن را بچرخانید چه رخ می دهد . با این فرض که از راه دیگر متداول است، تقریبا قطعا هنوز هم برق را در اختیار شما قرار می دهد و شما هیچ تفاوتی را در نور نمی بینید ، اما جریان الکتریکی در واقع مسیر متفاوتی را طی می کند . فرض کنید که دستهای رعد و برق سریع داشتید و به اندازه کافی بلند بودید تا باتری 50-60 بار در ثانیه برداشته شود . پس از آن شما می توانید یک نوع اینورتر مکانیکی، تبدیل دی سی باتری به AC در فرکانس 50-60 هرتز داشته باشید . 

البته این نوع مبدل ها که شما در فروشگاه های الکتریکی خریداری می کنید کاملا به این شکل کار نمی کند، اما برخی از آنها در واقع مکانیکی هستند: آنها از سوئیچ های الکترومغناطیسی استفاده می کنند که با سرعت بالا می روند تا جهت فعلی را تغییر دهند . اینورترها مثل اغلب تولید کننده ها به عنوان موج خروجی مربع شناخته می شوند : جریان یا یک راه یا روش مخالف یا راه مبادله بین دو حالت است :

این نوع تغییرات ناگهانی برق برای برخی از انواع تجهیزات الکتریکی کاملا بی رحم است . در جریان برق معمولی، جریان به تدریج از یک جهت به سمت دیگر در الگوی موج سینوسی مبادله می شود مثل این : 

 

اینورترهای الکترونیکی می توانند برای تولید این نوع خروجی AC  با یک ورودی DC استفاده شوند . آنها از اجزای الکترونیکی به نام سدکتورها و خازن ها استفاده می کنند تا جریان خروجی را افزایشو به تدریج کاهش دهند تا خروجی موج مربعی ناگهانی، به سوئیچ روشن / خاموش شک وارد نکند . 

اینورترها همچنین می توانند با ترانسفورماتور مورد استفاده قرار گیرند تا یک ولتاژ ورودی DC خاص را به ولتاژ خروجی AC  کاملا متفاوت (بالاتر یا پایین تر) تغییر دهند اما برق خروجی همیشه باید کمتر از توان ورودی باشد .

چگونه یک اینورتر کار می کند؟

ما فقط یک مرور کلی از مبدل ها داشتیم - و اکنون اجازه دهید به جزئیات بیشتر بپردازیم  . تصور کنید که شما یک باتریDC هستید و کسی به شما ضربه شلاق می زند و از شما می خواهد که AC  تولید کنید . چطور این کار را انجام می دهید؟ اگر تمام جریاناتی که شما تولید می کنید در یک جهت جریان بگیرند، اضافه کردن سوئیچ ساده به سربار خروجی خود در چیست؟ جابه جایی به سرعت و سریع شما ، موجب می شود پالس های جریان مستقیم - که حداقل نیمی از کار را انجام می دهد . برای ایجاد AC  مناسب، شما نیاز به یک سوئیچ دارید که به شما اجازه می دهد جریان را به طور کامل معکوس کنید و آن را در حدود 50 تا 60 بار در هر ثانیه انجام دهید . خود را به عنوان یک باتری انسان تجسم کنید و مخاطبین خود را به بیش از 3000 بار در دقیقه تغییر دهید . این چیزی است که شما نیاز دارید ! 

در اصل، اینورتر مکانیکی قدیمی به یک سوئیچینگ متصل به ترانسفورماتور برق است . اگر مقاله ما در مورد ترانسفورماتور مورد مطالعه قرار گرفت ، می دانید که آنها دستگاه های الکترومغناطیسی هستند که تغییرات ولتاژ پایین را به ولتاژ بالا AC و یا برعکس، با استفاده از دو سیم پیچ  (به نام زخم اولیه و ثانویه) در اطراف هسته آهن معمولی تبدیل می کنند . در یک اینورتر مکانیکی، موتور الکتریکی یا نوع دیگری از مکانیزم سوئیچینگ اتوماتیک، جریان مستقیم ورودی را به جلو و عقب در، به سادگی با تغییر دادن مخاطبین، و جریان متناوب را در ثانویه جابه جا می کند، بنابراین خیلی متفاوت نیست که در بالا ذکر شده است . دستگاه سوئیچ کاری کمی شبیه به یک زنگ درب الکتریکی است . هنگامی که برق متصل است، سوئیچ را مجهز می کند، آن را باز کرده و آنرا خاموش می کند . یک فنر، سوئیچ را به موقعیت برگرداند و آن را دوباره می چرخاند و فرآیند را دوباره تکرار می کند . 

انواع اینورترها : 

 

اگر به جریان DC را خاموش و روشن کنید، یا آن را به عقب و جلو بچرخانید،  آنچه برای شما به پایان می رسد تغییرات ناگهانی جریان است : همه در یک جهت، همه در جهت دیگر، و دوباره . یک نمودار جریان (یا ولتاژ) را در برابر زمان قرار دهید و یک موج مربعی دریافت خواهید کرد . گرچه الکتریسیته به همین ترتیب، به لحاظ فنی، یک جریان متناوب است، اما به نظر نمی رسد که جریان متناوب به خانه هایمان منتقل شود، که با یک موج سینوسی خیلی بیشتر همخوانی دارد . به طور کلی، لوازم خانگی در خانه های ما که از نیروی خام استفاده می کنند (چیزهایی مانند گرم کننده های الکتریکی، لامپ های رشته ای، کتری ها و یا یخچال ها) بسیار اهمیت نمی دهند که چگونه موج شکل آنها را دریافت می کنند: همه آنها می خواهند انرژی و مقدار زیادی از آن  داشته باشند - امواج مربعی واقعا آنها را تحمل نمی کنند . از سوی دیگر، دستگاه های الکترونیکی بسیار شایسته هستند و ورودی نرمتر را از یک موج سینوسی دریافت می کنند . .
 
 
این توضیح میدهد که چرا اینورترها در دو طعم مجزا قرار دارند : اینورترهای موج سینوسی واقعی / خالص (اغلب با PSW کوتاه می شوند) و مبدل های شبه سینوسی  (کوتاه با MSW) . همانطور که از نام آنها مشخص است، اینورترهای واقعی از ترانسفورماتورهای توری (شکل دندانه ای) و مدارهای الکتریکی استفاده می کنند تا جریان مستقیم را به یک جریان متناوب تغییر دهند که بسیار مشابه نوع موج واقعی سینوسی است که به طور معمول به خانه هایمان منتقل می شود . می توانند برای هر نوع AC لوازم خانگی از منبع DC استفاده کنند، از جمله تلویزیون، کامپیوتر، بازی های ویدئویی، رادیو و استریو . از سوی دیگر، اینورترهای موج سینوسی اصلاح شده از یک الکترونیک نسبتا ارزان (تریستورها، دیودها و دیگر اجزای ساده) برای تولید نوعی موج مربعی "گرد" استفاده می کنند (تقریب بسیار نزدیک به یک موج سینوسی) برای تأمین برق لوازم الکتریکی مناسب است، آنها می توانند با الکترونیک ظریف (و یا هر چیزی با یک کنترل کننده الکترونیکی یا ریزپردازنده) مشکلاتی ایجاد کنند . همچنین، اگر شما در مورد آن فکر می کنید، امواج مربع گرد آنها به طور کلی از یک موج سینوسی خالص قرار می گیرند (بیشتر از یک منحنی زیر یک مربع بیشتر است)، بنابراین احتمال وجود گرمای بیش از حد با مبدل های MSW وجود دارد . در سمتی دیگر، آنها  ارزان قیمت نسبت به مبدل های واقعی هستند و اغلب کارآمدتر عمل می کنند (مهم است که اگر بخواهید چیزی را با یک باتری با مقدار محدودی اجرا کنید،برای مدت طولانی اجرا می شود) . اگرچه بسیاری از اینورترها به عنوان واحدهای جداگانه، با ذخیره سازی باتری کار می کنند، که کاملا از شبکه مستقل عمل می کنند، دیگران (به عنوان مبدل های تعاملی ابزار و یا مبدل های مرتبط با شبکه) به طور خاص طراحی شده اند که به طور مداوم به شبکه متصل می شوند؛ به طور معمول آنها برای فرستادن برق از چیزی شبیه یک پنل خورشیدی به شبکه به دقیق ولتاژ و فرکانس درست استفاده می کنند . خوب است اگر هدف اصلی شما این باشد که برق خودتان را تولید کنید . این بسیار مفید نیست اگر شما می خواهید مستقل از شبکه گاهی اوقات و یا شما می خواهید از یک منبع پشتیبان در صورت قطع برق استفاده کنید ، چرا که اگر اتصال شما به شبکه کاهش یابد، و شما هر گونه برق از خود بگیرید  (برای به عنوان مثال، شب است و پانل های خورشیدی شما غیر فعال هستند)، اینورتر نیز پایین می آید و شما به طور کامل بدون برق هستید . به همین دلیل، بعضی از افراد از مبدل دوگانه یا دو طرفه استفاده می کنند که می توانند در یک حالت مستقل یا شبکه ای کار کنند ( در همان زمان). از آنجاییکه آنها دارای بیت و قطعه اضافی هستند، آنها تمایل به بزرگتر شدن و گران تر شدن دارند .
 
 
اینورتر ها می توانند بسیار بزرگ و کارآمد باشند، مخصوصا اگر باتری های ساخته شده  بتوانند به طور جداگانه کار کنند. آنها همچنین مقدار زیادی گرما تولید می کنند، به همین دلیل است که آنها دارای غرقاب کننده های گرما (فلهای فلزی) و اغلب طرفداران خنک کننده نیز هستند.  نمونه های معمولی به همان اندازه شارژر باتری اتومبیل هستند؛ واحد بزرگتر به نظر می رسد کمی مانند یک بانک از باتری های ماشین در یک پشته عمودی. کوچکترین اینورتر جعبه قابل حمل بیشتر اندازه یک رادیو ماشین است که می توانید به سوکت فندک سیگنال وصل شود تا AC را برای شارژ لپ تاپ ها یا تلفن های همراه تولید کند. 
 
درست همانطور که لوازم در میزان برق مصرفی متفاوتند، بنابراین اینورترها در میزان برق  تولیدی متفاوتند. به طور معمول، در سمتی ، شما باید یک اینورتر حدود یک چهارم بالاتر از حداکثر قدرت دستگاه مورد نظر خود را داشته باشید. این اجازه می دهد تا برای این واقعیت که برخی از لوازم (مانند یخچال و فریزر و یا لامپ فلورسنت) مصرف حداکثر برق زمانی که آنها برای اولین بار روشن است. در حالی که اینورتر ها می توانند قدرت پیک را برای مدت کوتاهی تحویل دهند، مهم است که توجه داشته باشیم که آنها واقعا برای مدت طولانی کار نمی کنند . 

نظرات کاربران

ارسال نظر
نام و نام خانوادگی:
Email:
وبسایت:
نظر:
Captcha