كيفية تحويل التيار المستمر إلى التيار المتردد؟

يتم تحويل التيار المستمر إلى التيار المتردد

عادة ما يتم تحقيق تحويل التيار المستمر (DC) إلى التيار المتردد (AC) من خلال جهاز يسمى العاكس. وظيفة العاكس هي تحويل التيار المستمر إلى التيار المتردد، وهي عملية تتضمن تحويل الجهد المستمر DC إلى جهد متردد AC متغير بشكل دوري. فيما يلي بعض المبادئ الأساسية لعمل العاكس:

• تقنية PWM: يستخدم العواكس الحديثة عادة تقنية التحويل العرض النبضي (PWM) لتوليد تيار متردد بأشكال موجية قريبة من الشكل الجيبوي. تستخدم PWM مفتاحًا سريعًا للتحكم في شكل موجة الجهد الخرجي بحيث يكون القيمة المتوسطة للجهد الخرجي قريبة من الشكل الجيبوي.

• العناصر المتحكم فيها: يتم استخدام عناصر التحكم شبه الموصلات (مثل الترانزستورات، IGBTs، MOSFETs، إلخ) في العواكس والتي يمكن تشغيلها وإيقافها بسرعة عند الترددات العالية لتوليد الشكل الموجي المطلوب للتيار المتردد.

• المؤثرات: من أجل تنعيم الشكل الموجي المتولد بواسطة PWM وإزالة الضوضاء ذات التردد العالي، غالبًا ما تحتوي العواكس أيضًا على دوائر مؤثرات.

• دائرة التحكم: تقوم دائرة التحكم في العاكس بمراقبة الجهد والتيار الخارجيين، وتعديل عمل عناصر التحكم لضمان أن يتوافق التيار المتردد الخارج مع المتطلبات المتوقعة (مثل الجهد، التردد، إلخ).

لماذا لا يتم تحويل المولد الكهربائي DC مباشرة إلى AC؟

الغرض الرئيسي للمولد الكهربائي DC هو إنتاج التيار المستمر وليس التيار المتردد. هناك عدة أسباب تجعل المولد الكهربائي DC لا يقوم بالتحويل المباشر إلى AC:

• الغرض من التصميم: تم تصميم المولد الكهربائي DC الأصلي لتوفير مصدر طاقة DC، ومناسب للاستخدامات التي تتطلب طاقة DC مستقرة، مثل شحن البطاريات، وتشغيل المحركات الكهربائية DC.

• الاختلافات الهيكلية: يستخدم المولدات الكهربائية DC عادة مبدلًا لضمان أن يكون الجهد الخارجي دائمًا بنفس القطب. لا يسمح هيكل المبدل بتوليد التيار المتردد مباشرة.

• متطلبات التطبيق: في بعض التطبيقات، يكون التيار المستمر مطلوبًا دون الحاجة إلى تحويله إلى التيار المتردد. على سبيل المثال، في أنظمة ترام الأولية، استخدمت المحركات الكهربائية DC التيار المستمر.

• كفاءة التحويل: حتى مع التقنيات الحديثة، فإن تصميم المولد الكهربائي DC كجهاز قادر على إنتاج التيار المتردد ليس الأكثر كفاءة. عادةً ما يكون أكثر كفاءة إنتاج التيار المستمر ثم تحويله إلى التيار المتردد المطلوب عبر العاكس.

• الاقتصادية والعملي: بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب التيار المتردد، غالباً ما يكون من الأقتصادي والعملي استخدام مولد مصمم خصيصاً لهذا الغرض، مثل المولد المتزامن أو غير المتزامن.

الخاتمة

يتم عادة تحويل التيار المستمر إلى التيار المتردد بواسطة العاكس، لأن تصميم العاكس مُعد بشكل خاص لتحسين هذه العملية. يستخدم المولد الكهربائي DC بشكل أساسي لإنتاج التيار المستمر، وتصميمه وهيكليته غير مناسبين لإنتاج التيار المتردد مباشرة. لذلك، في التطبيقات التي تتطلب التيار المتردد، يتم عادة استخدام التيار المستمر المنتج بواسطة المولد الكهربائي DC وتحويله إلى التيار المتردد بواسطة العاكس.