مبدل ( inverter )

یکی از بزرگترین جنگ هایی که در قرن 19 اتفاق افتاد بخاطر زمین و منابع نبود بلکه بخاطر جریان برق بود چون که می خواستند جریان برق ساختمان ها را تامین کنند.

تنها مشکل این است که بسیاری از تجهیزات الکتریکی با استفاده از جریان برق متناوب (AC) کار می کنند در حالیکه اکثر ژنراتور های برق گاهی اوقات جریان مستقیم (DC) تولید می کنند. به این معنی است که اگر شما می خواهید یک وسیله مکانیکی کوچک  که با استفاده از جریان متناوب (AC) تامین می شود ، به کمک باتری ماشین (DC) اجرا کنید، شما به یک دستگاهی نیاز دارید که جریان DC را به AC تبدیل کند که این مبدل، inverter نام دارد. به همین ترتیب به بررسی دقیق تر این وسیله می پردازیم.

چه تفاوتی بین جریان الکتریکی AC و DC وجود دارد؟

زمانی که استاد ها می خواهند راجب جریان الکتریکی که در ذرات الکترون جریان می یابد، به ما توضیح دهند، بیشتر مواقع در مورد جریان الکتریکی (DC) صحب می کنند. ما آموختیم که ذرات الکترون  شبیه یک خط مورچه عمل می کنند، همان طور که مورچه ها در یک خط مشخص برگ ها را حمل می کنند، الکترون ها نیز جریان برق را به همین شکل منتقل می کنند. مثلا یک چراغ قوه را در نظر بگیرید که با استفاده از سیمی به باتری وصل شده است، جریان برق الکتریکی از باتری به چراغ منتقل میابد تا زمانی که باتری ها خالی شوند.

جریان الکتریکی در لوازم خانگی بزرگتر به روش های گوناگون  کار می کنند. منبع جریان الکتریکی که برق شهری وارد پریز برق می شود بر پایه جریان متناوب (AC) می باشد که هر ثانیه حدود 50 تا 60 بار در یک خط انتقال می یابد. فهمیدن این سخته که جریان AC چگونه برق الکتریکی خودش را دریافت میکند در حالیکه جهت حرکت خود را هر لحظه تغییر می دهد.

جواب این مسئله بسیار ساده است، تصور کنید که بین پریز برق و لامپ جریان الکترون ها در حال انتقال می باشند، زمانی که شما به اتصال برق یک شوک وارد می کنید همه الکترون ها داخل سیم برق پر می شوند و به سیم پیچ داخل لامپ انتقال می یابند و خیلی سریع جریان برق الکتریکی به گرما و نور تبدیل می شود. الکترون ها مجبور نیستند که در یک مسیر دورانی جریان را انتقال دهند، در جریان AC الکترون ها در همان قسمت مشخص جریان می یابند.

مبدل ( inverter ) چیست؟

بسیاری از وسیله های الکتریکی که ما در خانه داریم با استفاده از جریان برق الکتریکی متناوب (AC) کار می کنند. تجهیزاتی که به جریان برق مستقیم (DC) نیاز دارند مجبورند از دستگاهی استفاده کنند که برق شهری را از AC به DC تبدیل کند و به این مبدل rectifier گفته می شود. مبدل rectifier از تجهیزات الکتریکی مانند دیود ساخته شده است که جریان AC را به DC تبدیل می کند.

مبدل inverter دقیقا برعکس rectifier عمل می کند و جریان DC را به AC تبدیل می کند. فرض کنید که شما یک باتری دارید و جریان الکتریکی DC همیشه حول یک محور مشخص مانند ماشینی که دور مسیر مسابقه حرکت می کند، چرخش می کند. اگر شما یک دست بسیار سریع داشتید که هر ثانیه 50تا60 بار باتری ها را عوض کند، شما مانند یک ماشین مبدل inverter عمل می کنید که جریان برق مستقیم DC به AC با فرکانس 50تا60 هرتز تبدیل می کند.

مبدل inverter موجود در بازار با این مکانیزم کار نمی کنند بلکه بااستفاده از اتصال های الکترومغناطیس که با سرعت بالا قطع و وصل می شوند تا مسیر حرکت جریان را عوض کنند. با استفاده از این روش یک خروجی با موج مربعی شکل تولید می شود که بصورت یک طرفه یا دو طرفه بین دو قسمت انتقال می یابد.

خروجی با موج مربعی شکل که ناگهان مسیر جریان را تغییر می دهند، برای تجهیزات الکتریکی بسیار سخت می باشد. در جریان برق الکتریکی عادی جریان بطور کامل از یک نقطه به نقطه دیگر در یک موج سینوسی انتقال میابد.

از مبدل های inverter الکترونیکی برای تولید این نوع (بصورت موج سینوسی ) از جریان خروجی AC از ورودی DC استفاده می شود. این نوع از مبدل های inverter از تجهیزات الکترونیکی مانند القاگر و خازن  استفاده می کنند تا جریان خروجی تولید شده را افزایش دهند تا اینکه بلافاصله با قطع و وصل کردن کلید، خروجی با موج مربعی شکل که از مبدل inverter ابتدایی به دست می آوردید.

مبدل های inverter همچنین می توانند با استفاده از ترانسفورماتورها، ولتاژ جریان ورودی DC را به طور کامل به ولتاژ خروجی AC تغییر دهند اما جریان خروجی همیشه از جریان ورودی کمتر خواهد بود. با توجه به بقاء انرژی ، انرژی خروجی بیشتر از انرژی ورودی نخواهد بود درنتیجه یک مقدار از انرژی ورودی به گرما تبدیل خواهد شد و مقداری نشتی جریان اتفاق خواهد افتاد. در پایان به این نتیجه می رسیم که بازدهی مبدل inverter بالای 90 درصد می باشد.

اگر کلید جریان را خیلی سریع خاموش و روشن کنیم پالس های فرکانس از جریان مستقیم بدست می آید که می تواند نیمی از کار را انجام دهند. برای تولید جریان AC مناسب، شما به یک کلید نیاز دارید که به شما اجازه دهد جریان را به طور کامل تغییر دهد و هر ثانیه 50-60 بار این کار را انجام دهد.

مبدل های inverter کلا دو نوع می باشند: inverter  با موج سینوسی کامل / خالص (PSW) و inverter با موج شبه سینوسی یا اصلاح شده (MSW).