الجهاز الذي يُحول التيار المستمر (DC) إلى تيار متناوب (AC)

محول الطاقة أو محول هو جهاز إلكتروني يغير التيار المستمر (DC) إلى تيار متناوب (AC). تعتمد ترددات AC الناتجة على الجهاز المحدد المُستخدم. تقوم المحولات بالعكس من القوائم ( Rectifiers ) التي كانت في الأصل أجهزة كهربائية ميكانيكية كبيرة تقوم بتحويل AC إلى DC.

مع الأسعار التنافسية والتسليم في الوقت المناسب، تأمل الجهد الداخل والخارج

الجهد الداخل

• 12 فولت DC، لمستهلكات صغيرة ومحولات تجارية تعمل عادةً من بطارية حمضية قابلة لإعادة الشحن بقدرة 12 فولت أو مخرج كهربائي للسيارة.
• 24 و 36 و 48 فولت DC، وهي معايير شائعة للأنظمة المنزلية للطاقة.
• 200 إلى 400 فولت DC، عند تزويد الطاقة من الألواح الشمسية الكهروضوئية.
• 300 إلى 450 فولت DC، عندما تكون الطاقة من بطاريات المركبات الكهربائية في أنظمة الشبكة.
• مئات الآلاف من الفولتات، حيث يكون المحول جزءًا من نظام نقل الطاقة المباشر عالي الجهد.

شكل الخرج

قد يقوم المحول بإنتاج موجة مربعة، موجة جيبية، موجة جيبية معدلة، موجة جيبية نابضة تقترب من موجة عرض النبض (PWM) بناءً على تصميم الدائرة. تُنتج الأنواع الشائعة من المحولات موجات مربعة أو شبه مربعة. يتم قياس نقاء الموجة الجيبية من خلال التشويه التوافقي الكلي (THD).

تتطلب المعايير الفنية لشبكات توزيع الطاقة التجارية أقل من 3% THD في شكل الموجة عند نقطة اتصال العميل. توصي مواصفة IEEE 519 بأقل من 5% THD للأنظمة المتصلة بالشبكة.

يوجد تصميمان أساسيان لإنتاج جهد القابس المنزلي من مصدر DC منخفض الجهد، الأول يستخدم مُحسّن عكس التبديل لإنتاج DC مرتفع الجهد ثم تحويله إلى AC. والطريقة الثانية تحول DC إلى AC عند مستوى البطارية وتستخدم محولاً بتردد خطي لإنشاء جهد الخرج.

الموجة المربعة

موجة مربعة بنسية دوران تبلغ 50% هي واحدة من أبسط أشكال الموجات التي يمكن أن تنتجها تصميمات المحولات، ولكنها تضيف ~48.3% THD إلى الموجة الجيبية الأساسية. وبالتالي، قد تنتج مخرجات الموجات المربعة أصوات "طنين" غير مرغوب فيها عند الاتصال بأجهزة الصوت، وتكون مناسبة بشكل أفضل للتطبيقات منخفضة الحساسية مثل الإضاءة والتدفئة.

الموجة الجيبية

جهاز المحول الكهربائي الذي ينتج شكل موجة جيبية متعددة الخطوات يُشار إليه بمحول الموجة الجيبية. للتفريق بين المحولات ذات المخارج ذات التشوه الأقل من تصميمات محولات الموجة الجيبية المعدلة (ثلاث خطوات)، غالباً ما تستخدم الشركات المصنعة عبارة "محول موجة جيبية نقية".

تقريباً جميع محولات المستهلك التي تُباع باسم "محول موجة جيبية نقية" لا تنتج مخرجات موجة جيبية سلسة على الإطلاق، فقط مخرجات أقل تقطع عن الموجة المربعة (خطوتين) ومحولات الموجة الجيبية المعدلة (ثلاث خطوات).

حيث تقوم أجهزة محولات الطاقة substituting للتيار القياسي، فإن خرج الموجة الجيبية مرغوب فيه لأن العديد من المنتجات الكهربائية مصممة للعمل بأفضل أداء مع مصدر طاقة AC بموجة جيبية. توفر شركة الكهرباء القياسية موجة جيبية، عادةً مع عيوب طفيفة ولكن أحيانًا مع تشويه كبير.

تكون محولات الموجة الجيبية مع أكثر من ثلاث خطوات في شكل الموجة أكثر تعقيدًا ولها تكلفة أعلى بكثير من محولات الموجة الجيبية المعدلة، التي تحتوي فقط على ثلاث خطوات، أو الأنواع المربعة (خطوة واحدة) التي تدعم نفس التحميل. تعمل وحدات مزود الطاقة (SMPS) مثل أجهزة الكمبيوتر الشخصية أو مشغلات DVD على الطاقة الموجبة المعدلة. قد تعمل المحركات AC مباشرةً على الطاقة غير الجيبية على إنتاج حرارة إضافية، وقد يكون لها خصائص مختلفة في السرعة والعزم، أو قد تنتج ضوضاء مسموعة أكثر من وقت العمل على الطاقة الجيبية.

الموجة الجيبية المعدلة

الموجة الجيبية المعدلة هي مجموع موجتين مربعتين، يتم تأخير إحدى الموجتين ربع فترة بالمقارنة مع الأخرى.

أفضل تكافؤ لموجة الجهد الناتجة يشبه شكل موجة جهد جيبية أكثر من موجة واحدة مربعة. ينتج عن ذلك تسلسل جهد متكرر من الصفر، ذروة إيجابية، صفر، ذروة سلبية، وصفر مرة أخرى. غالبًا ما تنتج محولات الطاقة منخفضة التكلفة موجة جيبية معدلة بدلاً من موجة جيبية نقية.

التطبيقات

استخدام مصدر الطاقة DC

يقوم المحول بتحويل الكهرباء DC من مصادر مثل البطاريات أو خلايا الوقود إلى الكهرباء AC.

مزودي الطاقة غير المنقطعة

يستخدم نظام الطاقة غير المنقطعة (UPS) البطاريات ومحولات لتزويد الطاقة AC عندما لا تكون السلطة الرئيسية متاحة.

التحكم في سرعة المحرك الكهربائي

تُستخدم دوائر المحولات المصممة لإنتاج مجموعة من الجهد الناتج المتغير غالبًا في وحدات التحكم في سرعة المحرك. يمكن أن يكون مصدر الطاقة DC لقسم المحولات مستمدًا من مخرج AC عادي أو أي مصدر آخر.

الحجم

مقارنة بأجهزة الكهرباء المنزلية الأخرى، تكون المحولات كبيرة الحجم والحجم.

التاريخ

المحولات القديمة

من أواخر القرن التاسع عشر حتى منتصف القرن العشرين، تم تحقيق تحويل الطاقة من DC إلى AC باستخدام محولات دوارة أو مجموعات مولدات (M-G sets).

انظر أيضًا

• هندسة المحولات الموزعة
• تحويل الطاقة الكهربائية
• المذبذب الإلكتروني
• الإلكترونيات الكهربائية # محولات DC/AC (المحولات)
• محول الدفع السحب
• المحول الصلب
• تعديل متجه الفضاء
• مزود الطاقة ذو وضع التبديل (SMPS)
• الموصل المتزامن
• مزود الطاقة غير المنقطعة
• دفع تردد متغير
• محول Z-source