מהפך חד פאזי

מהפך הוא התקן חשמלי שהופך קלט DC לפלט AC במתח ובתדר שנבחרו, תהליך הנקרא המרת DC ל- AC. לדוגמה, ממירים משמשים בכבדות בממשק בין תאים סולאריים לרשת החשמל, שם יש להמיר כוח DC המופק מהתא הסולארי ל- AC כדי להיות תואם לרשת. הם גם חיוניים ספקי כוח בלתי ניתנים לניתוח אשר מאחסנים אנרגיה בסוללה, אבל חייב לייצר כוח 120 וולט 60 הרץ למחשבים. מהפך פועל על ידי חיתוך קלט DC שלה לסדרה של פולסים כדי ליצור גל מתנדנד. בהתאם לכמות הסינון, הפלט עשוי להיות גל מרובע, גל פסאודו-סינוס או גל סינוס. וידאו זה יציג את המנהלים הבסיסיים של מהפך פשוט ולהדגים את פעולתו במעגל פשוט.

הכניסה של מהפך היא מתח DC קבוע. מעגל מהפך כולל מתגים אלקטרוניים כגון טרנזיסטורים של אפקט תחמוצת מתכת, טרנזיסטורים דו-קוטביים מבודדים של שער, או מדפים מבוקרי סיליקון תחת שליטת גנרטור שעון או תדר. כאשר אות השעון מפעיל מתג, קלט DC נחתך או הקוטביות שלו מתהפכת. תהליך זה נקרא קומוטציה. חיתוך חוזר יוצר סדרה של פולסים או גלים מרובעים. מכיוון שתקופת השעון קובעת את קצב הדופק, שינוי תדירות הבקרה של המהפך משנה את תדירות הפלט בהתאם. סוג של מיתוג הנקרא אפנון רוחב דופק מייצר זרם של פולסים ברוחב משתנה שניתן לסנן לכדי גל סינוס בקירוב. אפנון רוחב דופק רצוי מכיוון שמכונות וציוד חשמלי דורשים לעתים קרובות כוח עם מתח משתנה בסינוסואיד כדי לפעול כראוי. עבור טופולוגיות מהפך רבות, כגון H-גשר, מהפך תלת פאזי ורב-מפלתי, מהפך חצי הגשר הוא אבן בניין בסיסית. מהפך חצי הגשר בדיאגרמה פשוטה זו מחיל את אספקת ה- DC V שלו על פני שני קבלים זהים בסדרה, הפועלים כמפריד מתח. מכיוון של קבלים יש את אותו ערך, יש להם את אותו מתח על פני המסופים שלהם והצומת ביניהם נמצא ב- V ב/ 2. נקודה זו היא קרקע AC עבור העומס. מהפך חצי הגשר משתמש בשני מתגים בסדרה ושני שעונים שאינם חופפים או מחוץ לפאזה כדי לחבר לסירוגין את הצומת ביניהם ל- V ב ואפס וולט. כדי להימנע מקצר של מתח DC מתג אחד חייב לכבות לפני השני מופעל. העומס מחובר מהנקודה שבין שני המתגים לנקודה שבין שני הקבלים. כאשר מתג A מופעל ומכבה B כבוי, העומס מחובר ל- V ב ויש לו מתח חיובי של 1/2 V לרוחבו, ביחס לקרקע AC. כאשר מתג A כבוי ומתג B מופעל, העומס מחובר לאפס וולט ויש לו מתח שלילי של V 1/2 לרוחבו ביחס לקרקע AC. כמו תהליך מיתוג זה חוזר על העומס לסירוגין יש מתח חיובי ושלילי על פני זה עם משרעת של 1/2 V ב. במקרה פשוט זה, כוח AC הוא גל מרובע. כעת, לאחר שהוסברו היסודות של מהפך חד-פאזי, בואו נדגים את המכשיר על ידי בניית מהפך חצי גשר DC ל- AC עם החלפת גלים מרובעים, ולאחר מכן נצפה בפעולה שלו.

ראשית, להגדיר גנרטורים דו פונקציות לייצר 10 קילוהרץ גלים מרובעים מתנדנד מ 0 עד 10 וולט עם מחזור חובה 48%. סנכרן את הפלטים כך שיהיו 180 מעלות מחוץ לפאזה זה עם זה. כל מחולל פונקציות שולט באופן עצמאי באחד משני מתגי הטרנזיסטור של אפקט השדה של מהפך חצי הגשר. הגל המרובע מפעיל את הטרנזיסטור כאשר הפלט גבוה ומכבה אותו כאשר הפלט נמוך או אפס וולט. מכיוון שמחזור החובה הוא 48%, 2% הנותרים של התקופה הם זמן מת בין המדינות על של שני הטרנזיסטורים. במהלך תקופה זו התפוקות של שני מחוללי האותות נמוכות, מונעות מהטרנזיסטורים להתנהל בו זמנית ולהימנע מקצר של אספקת DC. חבר ערוץ אחד של אוסצילוסקופ לפלט של כל מחולל פונקציה. ואז לאשר כי הגלים הריבועיים יש את המשרעת הצפויה, תדירות ומחזור החובה. שני הגלים הריבועיים חייבים להיות גם שלבים הפוכים כך שאחד גבוה בעוד השני נמוך. לכוד את מסך הטווח עבור הפניה מאוחרת יותר. כבה את יציאות מחולל הפונקציה אך השאר את הגנרטורים פועלים. לבסוף, הגדר את ספק הכוח DC ל- 15 וולט חיוביים אך אל מחבר אותה למעגלים חשמליים כלשהם, ולאחר מכן כבה אותו.

לבנות את מעגל מהפך חצי גשר ולהשתמש נגד 51 אוהם להתנגדות עומס, עומס R. כאשר ספק הכוח DC כבוי, חבר את הפלט שלו ל- VDC קלט מהפך. חבר גשוש דיפרנציאלי על פני עומס R כדי למדוד V החוצה, ולאחר מכן חבר גשושית טווח רגילה בין גבוה החוצה, שהוא סיכה שבע, לקרקע. הגדר את קנה המידה של הטווח ל- 10x ואת קנה המידה של הבדיקה ל- 20x. שנה את קנה המידה בהתאם. הקלט את קנה המידה מהגשוש והאוסקילוסקופ כדי להסביר גורמים חסרים בהמשך. חבר את הפלט של מחולל פונקציה אחד ל- High in, שהוא פין 10, ושולט במיתוג הטרנזיסטור העליון. חבר את הקרקע של מחולל הפונקציה למכנה המשותף של המעגל. חבר את הפלט של מחולל הפונקציה האחר ל- Low in, שהוא סיכה 12, ושולט במיתוג הטרנזיסטור התחתון. חבר את הקרקע של מחולל הפונקציה האחר למכנה המשותף של המעגל. ללכוד את צורות הגל ב גבוה החוצה ו V החוצה ולמדוד את מתח היציאה, משרעת ותדירות. הקלט את קריאות הזרם והמתח באספקת החשמל DC. חזור על המדידות עם תדר קלט של חמישה קילוהרץ ובחן את ההבדל בצורת גל AC פלט. לבסוף, כבה את ספק הכוח DC וניתק את מחוללי הפונקציות מהמעגל.

מתח היציאה של מהפך חצי גשר זה הוא גל מרובע עם משרעת של VDC 1/2 וכמה זמן מת מה שגורם למתח היציאה להיות אפס במשך כ -4% מתקופת המיתוג. ממורי גלים מרובעים יש עיוות הרמוני מוחלט גבוה והם משמשים לעתים רחוקות ביישומים אמיתיים. עם זאת, הם אבני הבניין של ממverters מתקדמים רבים יותר עם תוכניות מיתוג טובות יותר, כגון אפנון רוחב פעימה סינוסואידלי. שיטות מתוחכמות יותר אלה לא רק להפחית את העיוות ההרמוני הכולל, אלא גם להקל על דרישות סינון עבור הרמוניות לא רצויות במתח היציאה AC.

ממיריים משמשים בדרך כלל בממשק בין ציוד ומכונות זמינים של עוצמה DC ויישומי AC. קרניים גדולות של תאים סולאריים מייצרות כיום חשמל באזורים רבים ותורמות לרשת החשמל המקומית. תאים סולאריים מייצרים כוח DC עם זאת, ממverters משמשים כדי להפוך אותו כוח AC עם המתח והתדירות המתאימים עבור הרשת. מכונות רבות משתמשות בכוח AC, אך לא בתדר RMS 120 וולט קבוע 60 הרץ של האספקה העיקרית. מהירות הרוטור של מנוע אינדוקציה, למשל, תלויה בתדירות הנהיגה הנוכחית. כונני תדר משתנה משתמשים בהמרת AC ל- DC כדי ליצור מתח DC פנימי. ממverters בתורו להשתמש כוח DC זה כדי ליצור כוח AC עם מתח מתכוונן ותדירות, המאפשר שליטה על המהירות של מנוע האינדוקציה ומומנט.

הרגע צפית בהקדמה של יובה למהפך חד-פאזי. כעת עליך להבין את היסודות של המרת DC ל- AC וכיצד ניתן לכוונן את התדירות של פלט ה- AC על-ידי שינוי תדירות המיתוג. תודה שצפיתם.