Falownik: co to jest i jak działa urządzenie, historia wyglądu i klasyfikacja

Jednym z najważniejszych osiągnięć naukowych XIX wieku było wprowadzenie elektryczności. Dzięki temu osoba ma możliwość wykonywania dowolnej pracy po zachodzie słońca, co wcześniej było niemożliwe. Obecnie istnieją dwa rodzaje prądu - stały i przemienny, ale specjalistów zawsze interesowała możliwość zamiany jednego na drugi, co doprowadziło do pojawienia się falownika. Co to jest i jak działa można znaleźć w odpowiedniej literaturze.

Historia pochodzenia

Pod koniec lat 80. XIX wieku Thomas Edison otrzymał w swoim laboratorium prąd stały i postanowił podzielić się tym odkryciem ze wszystkimi. Naukowiec przekonywał, że takie źródło jest znacznie lepsze niż prąd przemienny do zasilania urządzeń.

Zmienne źródło prądu zostało odkryte kilka lat wcześniej przez naukowca z Serbii Nikolę Teslę i aktywnie rozpowszechniało tę ideę wśród wszystkich swoich fanów. Edison stał się jego konkurentem i próbował przekonać ludzi, że prąd przemienny jest niebezpieczny dla ludzi i nieskuteczny w zasilaniu urządzeń elektrycznych.

Pomimo wszystkich argumentów, Nikola Tesla miał wielu fanów, jego technika była aktywnie wykorzystywana, a w tym czasie Edison przegrał w konkursie. Chociaż prąd przemienny jest nadal potrzebny, prąd stały jest uważany za najlepszą opcję zasilania urządzeń elektrycznych.

Warto zauważyć, że wiele urządzeń zaprojektowanych do pracy z prądem przemiennym emituje prąd stały. Prowadzi to do tego, że podczas uruchamiania takiego urządzenia osoba będzie potrzebować dodatkowego urządzenia do przekształcania prądu stałego w prąd przemienny, czyli falownika.

Rodzaje energii elektrycznej

Większość nauczycieli przekazujących uczniom informacje na temat energii elektrycznej mówi głównie o prądzie stałym (DC). Jest to strumień elektronów, które podążają za sobą w pewnej odległości. Najpopularniejszą analogią od doświadczonych nauczycieli jest porównanie strumienia do mrówek chodzących w kolumnie niosącej zwykłe suche liście.

Ten pogląd jest dość ogólny, ale główna idea jest słuszna. Obwód przypomina stałą pętlę elektrycznązasilanie zwykłej latarki. Jednak w dużych urządzeniach gospodarstwa domowego prąd działa inaczej. Gniazda naścienne zasilają urządzenia prądem przemiennym (AC). W nim energia elektryczna jest przełączana z dużą prędkością 50-60 razy na sekundę, to znaczy częstotliwość takiego przełączania wynosi 50-60 Hz.

Zwykły człowiek nie posiadający wiedzy z zakresu elektroniki nie do końca wie, jak taki prąd zasila urządzenia, jeśli ciągle zmienia kierunek swojego ruchu. Jednak odpowiedź na to pytanie jest prosta. Na przykład możesz wziąć konwencjonalny kinkiet zasilany ze źródła prądu przemiennego. Po podłączeniu do gniazdka elektrony zaczynają się aktywnie poruszać, zmieniać miejsca i kierunek ruchu. Cały proces jest bardzo szybki, więc w przewodach wytwarza się ciepło.

To właśnie to ciepło przejdzie do lampy, prowadząc do jej blasku. Prąd przemienny jest tak samo skuteczny w zasilaniu urządzeń jak prąd stały, ale elektrony w nim poruszają się w miejscu.

Ogólne informacje o urządzeniu

Największe odkrycie Nikoli Tesli jest dziś używane przez ludzkość na całym świecie. Większość urządzeń w każdym domu jest zaprojektowana do zasilania prądem stałym, ale prąd zmienny pochodzi z gniazd. Dlatego do konwersji prądu przemiennego na prąd stały prawie zawsze wymagane jest specjalne urządzenie lub prostownik.

Z drugiej strony falownik pełni dokładnie odwrotną funkcję. Możesz zobaczyć, jak to działa na przykładzie zwykłej latarki. Urządzenie jest małe i zasilane przez wbudowaną baterię, który staje się źródłem prądu stałego. Jeśli wyjmiesz go z oprawy, odwrócisz drugim słupem i zainstalujesz ponownie, nie będzie zauważalnej różnicy w działaniu ani w jakości oświetlenia. Jednak prąd popłynie inaczej.

Proces ten można porównać do mechanicznego konwertera, w którym ludzkie ręce obracają baterię z prędkością 50-60 razy na sekundę. Oczywiście urządzenia, które można kupić w wyspecjalizowanych sklepach, działają nieco inaczej. Przełączniki magnetyczne służą do ciągłej zmiany kierunku ruchu elektronów. Jednak taki projekt dotyczy tylko urządzeń typu mechanicznego.

Falowniki elektroniczne płynnie zmieniają kierunek, z wyłączeniem nagłych spadków napięcia. Drugi typ jest uważany za preferowaną opcję, ponieważ stałe skoki napięcia negatywnie wpływają na działanie niektórych urządzeń elektrycznych. Konstrukcja takich falowników jest wyposażona w specjalne cewki indukcyjne i kondensatory. Części te zmiękczają przepływ energii na wlocie i wylocie, tworząc w ten sposób płynne zasilanie urządzeń elektrycznych.

W niektórych przypadkach falowniki są używane do transformatorów w celu konwersji źródła prądu przemiennego na wyższą lub niższą częstotliwość, w zależności od potrzeb konkretnego odbiorcy. Należy zauważyć, że moc wyjściowa jest zawsze mniejsza niż moc wejściowa. Jest to niezbędne do normalnego funkcjonowania urządzeń. Żaden transformator lub falownik nie może generować więcej energii niż zużywa, ponieważ część z niej jest tracona.

Zasada działania

Falownik działa na prostej zasadzie, którą można zrozumieć na konkretnym przykładzie. Konwencjonalna bateria działa prymitywnie i wytwarza stały przepływ prądu, który nie zmienia jego kierunku. Jeśli do tej struktury zostanie dodany przełącznik, który na wyjściu zmieni kierunek ruchu elektronów, to do urządzenia zostanie doprowadzony prąd przemienny. Aby było to prawidłowe, przełącznik musi działać poprawnie i działać co najmniej 50 razy w ciągu sekundy. Istnieje około 3000 zmian w przepływie elektronów na minutę.

Inwerter mechaniczny działa w nieco inny sposób i za pomocą specjalnych magnesów również szybko zmienia kierunek prądu. Zasada działania przypomina dzwonek do drzwi. Po naciśnięciu przycisku osoba działa na sprężynę, która daje sygnał do zmiany mocy i przepływu prądu. Po zwolnieniu wszystko wraca do swojej pierwotnej pozycji. Urządzenie wyposażone jest również w specjalny kontroler, który pełni inne funkcje:

• regulacja napięcia w urządzeniu;
• synchronizacja częstotliwości przełączania;
• zapewniając ochronę przed przeciążeniami i awariami.

Dzięki temu nawet mechaniczny model urządzenia pozwala na płynną pracę dużych urządzeń elektrycznych.

Klasyfikacja urządzenia

Istnieje wiele modeli falowników. Mogą być masywne i wyposażone w specjalne baterie. Dostępne są modele przenośne, które są małe i są używane do różnych celów. Urządzenia są również podzielone według mocy, którą zużywają i wytwarzają. Ten parametr jest uważany za główny przy wyborze, zwłaszcza jeśli wymagany jest wysoki wskaźnik, na przykład w produkcji.

Należy zauważyć, że nawet najmocniejsze falowniki nie są przeznaczone do długotrwałej pracy przy maksymalnej wydajności. W zależności od zasady działania urządzenia dzielą się na:

• uzależnieni, którzy pracują tylko w sieci;
• autonomiczny, wyposażony w akumulator;
• falowniki napięcia i prądu.

Modele samodzielne są zwykle używane do krótkotrwałej pracy i nie zależą od źródła zasilania. Poszczególne urządzenia są specjalnie zaprojektowane do stałego podłączenia do sieci. Czasami urządzenia są wyposażone w panele słoneczne.

Każda z opcji ma swoje zalety. Na przykład urządzenia wolnostojące nadają się do każdego urządzenia i mogą pomóc w trudnej sytuacji. Energia słoneczna oszczędza energię, a uzależnieni nie potrzebują doładowania ani innych warunków do funkcjonowania. W nocy bateria słoneczna jest nieodpowiednia i nie będzie w stanie służyć właścicielowi, dlatego takie modele są rzadko wybierane.

Istnieją również uniwersalne urządzenia, które mogą działać w sieci i offline, ale nie jednocześnie. Wadą takich urządzeń będzie ich duży rozmiar, ponieważ aby zapewnić działanie w dwóch trybach, konieczne jest wyposażenie urządzenia w dodatkowe części.

Urządzenia, które były instalowane przed 1970 rokiem, wykorzystywały w swojej pracy specjalne zawory rtęciowe. Nowoczesne modele są zazwyczaj solidne i uważane za wydajniejsze i bezpieczniejsze.

Falowniki spawalnicze

Osobno warto podkreślić specjalne falowniki, które mogą znacznie zwiększyć wydajność. praca spawarki i szybkie połączenie dwóch metalowych części bez wysiłku i wykonanie konstrukcji wiarygodny. Te falowniki mają wiele zalet:

1. Charakteryzują się dużą mocą i wydajnością.
2. Niezawodność i trwałość zgrzewanych szwów.
3. Możliwość wyboru kompaktowego modelu i przeniesienia go w miejsce, w którym dana osoba będzie pracować.
4. Wysoka sprawność prawie 90%. Liczba ta jest znacznie wyższa niż w przypadku konwencjonalnych transformatorów.
5. Umiarkowane zużycie energii elektrycznej i sprawność.
6. Podczas pracy zgrzewarki odpryski metalu są oddzielane w mniejszej ilości, co oszczędza nie tylko energię elektryczną.
7. Możliwość regulacji dopływu prądu, dzięki czemu jest płynny.
8. Spawacz może wykonywać prace ślusarskie, nawet jeśli nie ma dużego doświadczenia w tej dziedzinie.

Uniwersalność urządzenia pozwala na zastosowanie go w różnych obszarach, a możliwość wyboru najlepszego modelu pod względem stosunku ceny do jakości jest uważana za jedną z ważnych zalet.

Popularne odmiany

Przed wyborem odpowiedniego urządzenia zaleca się zapoznanie z jego odmianami i przeznaczeniem. Istnieją modele używane tylko do spawania i są urządzenia do cięcia metalu. Warto również zauważyć, że urządzenia do użytku profesjonalnego produkowane są w dużych gabarytach.

Do użytku domowego należy wybrać falowniki nieprofesjonalne lub półprofesjonalne. Te ostatnie łączą w sobie więcej funkcji. Przy wyborze weź pod uwagę napięcie wejściowe. Standardowy wskaźnik to 220 V, ale istnieją modele zaprojektowane do działania ze źródła o napięciu 380 V.

Łatwość zapłonu urządzenia może wahać się w granicach 40-90 V. Im wyższy ten wskaźnik, tym łatwiej jest pracować specjalistom. Jeśli dana osoba zamierza używać urządzenia przy maksymalnym napięciu przez długi czas, zaleca się zwrócenie uwagi na liczby wskazane przez producenta w paszporcie technicznym. Dobra liczba to 70% lub więcej.

Jeśli właściciel wie, że będzie pracował z cienkim metalem, zaleca się zwrócenie uwagi na dolną granicę prądu wychodzącego. Liczba ta nie powinna przekraczać 10 A. W przeciwnym razie istnieje ryzyko, że początkujący zrujnuje materiał. Profesjonaliści rzadko mają takie problemy, więc mogą korzystać z dowolnego urządzenia.

Wiele modeli posiada dodatkowe funkcje. Na przykład gorący start zwiększa stres na krótki czas, co ułatwia pracę. Dla tych, którzy są nowicjuszami w falowniku, dostępny jest tryb zapobiegający przywieraniu. Zapobiega przyspawaniu elektrody do krawędzi, co często zdarza się, gdy osoba nie ma dużego doświadczenia w tej kwestii. Arc Forcing to dodatkowa funkcja, która zapobiega przywieraniu elektrody w przypadku oderwania się od niej dużej kropli stopionego metalu.

Obecność takich trybów znacznie ułatwia pracę początkującym i profesjonalistom, eliminuje nieprzyjemne i awaryjne sytuacje.

Falownik to uniwersalne urządzenie, które pozwala na płynną i wydajną pracę urządzeń domowych, przemysłowych i innych. Wybierając i korzystając z urządzenia, należy kierować się zaleceniami, które ułatwią ten proces.