Hogyan lehet egyirányú áramot váltóáramra konvertálni?
A folyamatos áram váltóárrá alakítása
A folyamatos áram (DC) váltóárra (AC) való átalakítása általában egy inverter nevű eszközzel történik. Az inverter funkciója, hogy a folyamatos áramot váltóárrá alakítsa, amely folyamatban egy állandó DC feszültséget időben változó AC feszültségbe alakít. Az alábbiakban találhatók az inverter működésének néhány alapvető elve:
PWM technológia: A modern inverterek általában impulzus szélesség modulációs (PWM) technológiát használnak a közel-szinusz alakú váltóáram előállításához. A PWM egy nagy sebességű kapcsolót használ a kimeneti feszültség hullám alakjának szabályozására, így a kimeneti feszültség átlagértéke közelít a szinusz hullámhoz.
Kapcsolóelemek: Az inverterekben gyorsan be- és kikapcsolható, magas frekvenciájú szemiconductor kapcsolóelemek (pl. tranzisztorok, IGBT-k, MOSFET-ek stb.) használhatók a kívánt AC hullám alakjának generálásához.
Szűrők: A PWM által generált hullám alak simítására és a magasfrekvenciás zaj eltávolítására az inverterek gyakran tartalmaznak szűrő áramköröket is.
Irányítási áramkör: Az inverter irányítási áramköre felelős a kimeneti feszültség és áram figyeléséért, valamint a kapcsolóelemek működésének szabályozásáért, hogy a kimeneti AC megfeleljen a vártnak (pl. feszültség, frekvencia stb.).
Miért nem konvertálódik közvetlenül a folyamatos áram generátorból váltóárrá?
Egy folyamatos áram generátor fő célja, hogy folyamatos áramot állítson elő, nem váltóáramot. Néhány oka annak, hogy a folyamatos áram generátor nem konvertál közvetlenül váltóárrá:
Tervezési cél: A folyamatos áram generátor eredetileg folyamatos áram ellátásra tervezett, ami alkalmas stabil folyamatos áram szükségleteire, mint például akkumulátor töltése, folyamatos áramű motor meghajtása.
Strukturális különbségek: A folyamatos áram generátorok általában kommutátort használnak, hogy biztosítsák, hogy a kimenet mindig ugyanazon polaritású áramot küld. A kommutátor szerkezete nem teszi lehetővé a váltóáram közvetlen előállítását.
Alkalmazási igények: Néhány alkalmazásban folyamatos áram szükséges, anélkül, hogy váltóáramra kellene konvertálni. Például a korai villamos hálózatokban a folyamatos áramű motorok folyamatos áramot használtak.
Konverziós hatékonyság: Még a modern technológiával sem a leghatékonyabb, ha egy folyamatos áram generátort úgy tervezünk, hogy váltóáramot is képes legyen előállítani. Általában hatékonyabb a folyamatos áram előállítása, majd annak inverterrel történő átalakítása a szükséges váltóáramra.
Gazdaságosság és praktikusság: A váltóáramra vonatkozó alkalmazások esetén gyakran gazdaságosabb és praktikusabb egy különlegesen tervezett alternátort használni, mint például szinkron vagy aszinkron generátort.
Összegzés
A folyamatos áram váltóárrá alakítása általában inverterrel történik, mivel az inverter tervezése kifejezetten optimalizálva van erre a konverziós folyamatra. A folyamatos áram generátor fő feladata, hogy folyamatos áramot állítson elő, és struktúrája és tervezése nem alkalmas a váltóáram közvetlen előállítására. Ezért, ahol váltóáram szükséges, általában a folyamatos áram generátor által előállított folyamatos áramot inverterrel alakítják át váltóárrá.
