Інвертор: що це таке і як працює

Одним з найбільш важливих досягнень науки в XIX столітті стало встановлення електрики. Завдяки цьому у людини з'явилася можливість виконувати будь-яку роботу після заходу сонця, що раніше було неможливим. Сьогодні існує два види струму – постійний і змінний, але фахівців завжди цікавила можливість перетворення одного в інший, що призвело до появи інвертора. Що це таке і принцип роботи можна дізнатися з відповідної літератури.

Історія виникнення

В кінці 80-х років XIX століття Томас Едісон у своїй лабораторії отримав постійний струм і вирішив поділитися з усіма цим відкриттям. Вчений стверджував, що таке джерело набагато краще, ніж змінний струм для живлення приладів.

Змінний джерело струму за кілька років до цього відкрив вчений з Сербії Нікола Тесла і активно поширював ідею серед всіх своїх шанувальників. Едісон став його конкурентом і намагався переконати людей в тому, що змінний струм небезпечний для людей і неефективний для живлення електроприладів.

Незважаючи на всі доводи, Нікола Тесла мав досить багато шанувальників, його методика активно використовувалася, і на той момент Едісон в змаганні програв. І хоча змінний струм необхідний і сьогодні, але постійний вважається найкращим варіантом для живлення електроприладів.

Варто відзначити, що багато пристосування, призначені для роботи зі змінним струмом, виділяють постійний. Це призводить до того, що при запуску такого пристрою людині буде потрібно додатковий прилад для перетворення постійного струму в змінний, тобто інвертор.

типи електрики

Більшість викладачів, які надають студентам інформацію про електрику, кажуть в основному про постійному струмі (DC). Він являє собою потік електронів, які слідують один за одним на певній відстані. Найбільш популярна аналогія від досвідчених вчителів – порівняння потоку з мурахами, що йдуть колоною і несучими на собі звичайні сухе листя.

Таке уявлення досить узагальнене, але основна ідея правильна. Схема нагадує суцільну електричну петлю, Що приводить в роботу звичайний ліхтарик. Однак у великих побутових пристроях електрику працює по-іншому. Розетки, вмонтовані в стіну, постачають приладів джерело енергії, заснований на змінному струмі (AC). У ньому електрику перемикається з великою швидкістю, що становить 50-60 разів в секунду, тобто частота таких перемикань – 50-60 Гц.

Звичайній людині, який не володіє знаннями в галузі електроніки, не зовсім зрозуміло, як такий струм живить прилади, якщо постійно змінює напрямок свого руху. Однак відповідь на це питання проста. Наприклад, можна взяти звичайну настінну лампу, що працює від джерела змінного струму. При включенні її в розетку електрони починають активно рухатися, мінятися місцями і змінювати напрямок руху. Весь процес відбувається дуже швидко, тому в проводах утворюється тепло.

Саме це тепло і буде переходити в лампу, приводячи до її світіння. Змінний струм також ефективно живить пристосування, як і постійний, але електрони в ньому рухаються на місці.

Загальні відомості про прилад

Найбільше відкриття Ніколи Тесли сьогодні використовується людством всюди. Більшість пристроїв в кожному будинку призначені для роботи від джерела постійного струму, але від розеток йде змінний. Саме тому в більшості випадків потрібен спеціальний пристрій або випрямляч, який буде перетворювати AC в DC.

Інвертор ж виконує абсолютно протилежну функцію. Можна розглянути його роботу на прикладі звичайного ліхтарика. Прилад невеликий і харчується від вбудованого акумулятора, Який стає джерелом постійного струму.Якщо витягти його з пристосування, перевернути іншим полюсом і знову встановити, різниці в роботі або в якості освітлення не буде помітно. Однак електрику буде протікати по-іншому.

Такий процес можна порівняти з механічним перетворювачем, коли людські руки повертають акумулятор зі швидкістю 50-60 разів в секунду. Звичайно, прилади, які можна придбати в спеціалізованих магазинах, працюють трохи інакше. Для постійної зміни напрямку руху електронів використовуються магнітні перемикачі. Однак така конструкція тільки у пристосувань механічного типу.

Електронні інвертори змінюють напрямок плавно, Виключаючи різкі перепади напруги. Другий тип вважається кращим варіантом, оскільки постійні перепади напруги справляють негативний вплив на функціонування деяких електроприладів. Конструкція таких інверторів оснащена спеціальними індукторами і конденсаторами. Ці деталі пом'якшують потік енергії на вході і виході, за рахунок чого і утворюється плавний джерело живлення для електроприладів.

У деяких випадках інвертори застосовуються для трансформаторів з метою перетворення джерела змінного струму на більш високу або низьку частоту в залежності від потреб конкретного споживача. Варто відзначити, що вихідна потужність завжди менше вхідний. Це необхідно для нормального функціонування пристроїв. Будь-трансформатор або інвертор не може виділяти більше енергії, ніж споживає, оскільки деяка її частина втрачається.

Принцип роботи

Діє інвертор за простим принципом, який можна зрозуміти, якщо навести конкретний приклад. Звичайний акумулятор працює примітивно і видає постійний потік струму, що не змінює свого напрямку. Якщо в цю конструкцію додати перемикач, який на виході буде змінювати напрямок руху електронів, то до приладу буде надходити вже AC. Щоб зробити його правильним, перемикач повинен працювати справно і протягом секунди спрацьовувати не менше 50 разів. У хвилину відбувається близько 3000 змін в потоці електронів.

Механічний інвертор працює трохи інакше і за допомогою спеціальних магнітів також швидко змінює напрям струму. Принцип його функціонування нагадує дверний дзвінок. При натисканні на кнопку людина впливає на пружину, яка подає сигнал до зміни потужності і потоку електроенергії. При відпуску все повертається у вихідне положення. Пристрій також оснащений спеціальним контролером, який виконує і інші функції:

• регулювання напруги в пристосуванні;
• синхронізація частоти перемикання;
• забезпечення захисту від перевантажень і поломок.

Завдяки цьому навіть механічна модель пристрою дозволяє великим електроприладів працювати безперебійно.

Класифікація пристроїв

Існує безліч моделей інверторів. Вони можуть бути масивними і оснащеними спеціальними акумуляторами. Випускаються портативні моделі, які мають невеликі розміри і використовуються в різних цілях. Розділяють пристосування і по потужності, яку вони споживають і виробляють. Цей параметр вважається основним при виборі, особливо якщо необхідний високий показник, наприклад, на виробництві.

Варто відзначити, що навіть найпотужніші інвертори не призначені для тривалого функціонування на максимальних показниках. Залежно від принципу дії пристрою діляться на наступні:

• залежні, які працюють тільки від мережі;
• автономні, оснащені акумулятором;
• інвертори напруги і струму.

Автономні моделі зазвичай використовуються для короткочасної роботи і не залежать від джерела струму. Окремі прилади призначені спеціально для постійного підключення до мережі. Іноді пристрої оснащують сонячними батареями.

Кожен з варіантів має свої переваги.Наприклад, автономні підійдуть будь-яких пристроїв і можуть виручити в складній ситуації. Сонячні економлять електроенергію, а залежні не потребують підзарядки або інших умовах, щоб функціонувати. У нічний час сонячна батарея недоречна і не зможе служити власнику, тому такі моделі вибирають рідко.

Існують також універсальні пристрої, які можуть працювати від мережі і в автономному режимі, але не одночасно. Недоліком таких приладів буде великий розмір, оскільки для забезпечення функціонування в двох режимах необхідно оснастити агрегат додатковими деталями.

Прилади, які встановлювалися до 1970 року, використовували в роботі спеціальні ртутно-дугові клапани. Сучасні моделі зазвичай твердотільні і вважаються більш ефективними і безпечними.

зварювальні інвертори

Окремо варто виділити спеціальні інвертори, які дозволяють значно підвищити ефективність роботи зварювального апарату і швидко з'єднати дві металеві деталі без зусиль і зробити конструкцію надійною. Ці інвертори мають безліч переваг:

1. Відрізняються високою потужністю і продуктивністю.
2. Надійність і довговічність зварних швів.
3. Можливість вибрати компактну модель і переносити її в місце, де людина буде працювати.
4. Високий ККД, що становить майже 90%. Цей показник набагато вище, ніж у звичайних трансформаторів.
5. Помірне витрачання електричної енергії та економічність.
6. Під час роботи зварювального апарату бризки металу відокремлюються в меншій кількості, що дозволяє економити не тільки електроенергію.
7. Можливість регулювати подачу струму, роблячи її плавною.
8. Зварювальник може виконувати роботу по металу навіть при відсутності великого досвіду в цій сфері.

Універсальність пристрою дозволяє використовувати його в різних областях, а можливість вибрати кращу модель за співвідношенням ціни і якості вважається одним з важливих переваг.

Популярні різновиди

Перед вибором відповідного пристрою рекомендується ознайомитися з його різновидами і призначенням. Існують моделі, які використовуються тільки для зварювання, а є прилади для різання металу. Варто також відзначити, що випускаються пристрої для професійного застосування, мають великі розміри.

Для домашнього використання варто вибрати непрофесійні або напівпрофесійні інвертори. Останні поєднують в собі більшу кількість функцій. При виборі необхідно враховувати вхідна напруга. Стандартний показник дорівнює 220 В, але є моделі, які призначені для роботи від джерела з напругою 380 В.

Легкість запалювання приладу може коливатися в межах 40-90 В. Чим вище цей показник, тим легше працювати фахівця. Якщо людина передбачає використовувати пристрій на максимальній напрузі тривалий час, рекомендується звертати увагу на цифри, зазначені виробником в технічному паспорті. Хороший показник становить 70% і вище.

Якщо власник знає, що буде працювати з тонким металом, рекомендується звернути увагу на нижню межу вихідного струму. Ця цифра не повинна перевищувати 10 А. В іншому випадку є ризик, що новачок зіпсує матеріал. У професіоналів такі проблеми виникають рідко, тому вони можуть застосовувати будь-який пристрій.

У багатьох моделях присутні додаткові функції. Наприклад, гарячий старт збільшує напругу на короткий період, що полегшує роботу. Для новачків в инверторе існує режим антизалипания. Він запобігає приварення електрода до крайки, що нерідко трапляється, якщо людина не має великого досвіду в цій справі. Форсаж дуги – додаткова функція, що дозволяє виключити прилипання електрода в разі відокремлення від нього великий краплі розплавленого металу.

Наявність таких режимів значно полегшує роботу для новачка і професіонала, виключає неприємні і аварійні ситуації.

Інвертор – універсальне пристосування, що дозволяє зробити роботу побутових, промислових і інших пристосувань більш плавною і якісною. При виборі і використанні пристрою слід дотримуватися рекомендацій, які полегшать процес.