Ένας μετατροπέας ισχύος είναι μια συσκευή που μετατρέπει την ισχύ συνεχούς ρεύματος (επίσης γνωστή ως συνεχές ρεύμα), σε τυπική ισχύ AC (εναλλασσόμενο ρεύμα). Οι μετατροπείς χρησιμοποιούνται για τη λειτουργία ηλεκτρικού εξοπλισμού από την ισχύ που παράγεται από μπαταρία αυτοκινήτου ή σκάφους ή ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, όπως ηλιακούς συλλέκτες ή ανεμογεννήτριες. Η ισχύς συνεχούς ρεύματος είναι αυτό που αποθηκεύουν οι μπαταρίες, ενώ η ισχύς εναλλασσόμενου ρεύματος είναι αυτό που χρειάζονται οι περισσότερες ηλεκτρικές συσκευές για να λειτουργήσουν, επομένως είναι απαραίτητος ένας μετατροπέας για τη μετατροπή της ισχύος σε χρησιμοποιήσιμη μορφή. Για παράδειγμα, όταν ένα κινητό τηλέφωνο είναι συνδεδεμένο σε έναν αναπτήρα αυτοκινήτου για επαναφόρτιση, παρέχει συνεχές ρεύμα. Αυτό πρέπει να μετατραπεί στην απαιτούμενη ισχύ εναλλασσόμενου ρεύματος από έναν μετατροπέα ισχύος για να φορτίσει το τηλέφωνο.
Πώς λειτουργούν οι μετατροπείς
Η ισχύς συνεχούς ρεύματος είναι σταθερή και συνεχής, με ηλεκτρικό φορτίο που ρέει μόνο προς μία κατεύθυνση. Όταν η έξοδος της ισχύος συνεχούς ρεύματος αναπαρίσταται σε ένα γράφημα, το αποτέλεσμα θα είναι μια ευθεία γραμμή. Η ισχύς εναλλασσόμενου ρεύματος, από την άλλη πλευρά, ρέει εμπρός και πίσω σε εναλλασσόμενες κατευθύνσεις, έτσι ώστε, όταν αναπαρίσταται σε ένα γράφημα, να εμφανίζεται ως ημιτονοειδές κύμα, με ομαλές και κανονικές κορυφές και κοιλάδες. Ένας μετατροπέας ισχύος χρησιμοποιεί ηλεκτρονικά κυκλώματα για να κάνει τη ροή ισχύος συνεχούς ρεύματος να αλλάξει κατευθύνσεις, κάνοντάς την να εναλλάσσεται όπως η ισχύς AC. Αυτές οι ταλαντώσεις είναι τραχιές και τείνουν να δημιουργούν μια τετράγωνη κυματομορφή και όχι στρογγυλεμένη, επομένως απαιτούνται φίλτρα για την εξομάλυνση του κύματος, επιτρέποντάς του να χρησιμοποιείται από περισσότερες ηλεκτρονικές συσκευές.
Οι περισσότερες ηλεκτρονικές συσκευές απαιτούν τροφοδοσία εναλλασσόμενου ρεύματος για να λειτουργήσουν σωστά, επειδή έχουν σχεδιαστεί για να συνδέονται σε μια τυπική πρίζα τοίχου, η οποία τροφοδοτεί εναλλασσόμενο ρεύμα. Αυτές οι συσκευές χρειάζονται μια συγκεκριμένη ποσότητα χαμηλής, ρυθμιζόμενης τάσης για να λειτουργήσουν. Η τροφοδοσία εναλλασσόμενου ρεύματος είναι πιο εύκολο να αυξηθεί ή να μειωθεί ή να αλλάξει από τη μια τάση στην άλλη, από το DC και είναι πιο εύκολο να ρυθμιστεί. Σε πολλές περιπτώσεις, όταν χρησιμοποιείται ένας μετατροπέας ισχύος, η ισχύς συνεχούς ρεύματος μετατρέπεται σε τροφοδοσία εναλλασσόμενου ρεύματος, η οποία στη συνέχεια μειώνεται και μετατρέπεται ξανά σε ρεύμα συνεχούς ρεύματος μέσα στη συσκευή.
Τύποι μετατροπέων
Οι περισσότεροι σύγχρονοι μετατροπείς ισχύος παράγουν είτε τροποποιημένα τετράγωνα (ή τροποποιημένα ημιτονοειδή) κύματα είτε καθαρά ημιτονοειδή (ή αληθινά ημιτονοειδή). Οι τροποποιημένοι μετατροπείς τετραγωνικών κυμάτων δεν παρέχουν τις ομαλές κορυφές και κοιλάδες που παρέχει το εναλλασσόμενο ρεύμα από την ηλεκτρική πρίζα ενός σπιτιού, αλλά μπορούν να παρέχουν ισχύ που είναι αρκετά συνεπής και αποτελεσματική για να λειτουργούν οι περισσότερες συσκευές. Αυτός ο τύπος μετατροπέα είναι σχετικά φθηνός και ίσως ο πιο δημοφιλής τύπος.
Οι μετατροπείς καθαρού ημιτονοειδούς κύματος είναι οι πιο ακριβοί, αλλά παρέχουν επίσης την πιο ομαλή και ομοιόμορφη έξοδο κυμάτων. Οποιαδήποτε συσκευή θα λειτουργεί με καθαρό ημιτονοειδές κύμα, αλλά ορισμένος ευαίσθητος εξοπλισμός, όπως ορισμένος ιατρικός εξοπλισμός και μεταβλητή ταχύτητα ή επαναφορτιζόμενα εργαλεία, απαιτούν αυτόν τον τύπο μετατροπέα για τη σωστή λειτουργία. Τα ραδιόφωνα, για παράδειγμα, λειτουργούν καλύτερα με μετατροπείς αμιγούς ημιτονοειδούς κύματος, επειδή τα λιγότερο ομαλά κύματα του μετατροπέα τετράγωνου κύματος διαταράσσουν τη λήψη του ραδιοφώνου, προκαλώντας στατικό και άλλο θόρυβο.
Χρήσεις μετατροπέα
Οι βασικοί μετατροπείς ισχύος είναι συχνά μικρές, ορθογώνιες συσκευές που συνδέονται απευθείας στον αναπτήρα ή στην πρίζα DC στο ταμπλό ενός αυτοκινήτου ή άλλου οχήματος. Αυτός ο μετατροπέας μεγέθους επαρκεί συνήθως για τη λειτουργία ενός φορητού υπολογιστή, μιας μικρής τηλεόρασης, μιας φορητής συσκευής αναπαραγωγής DVD ή παρόμοιου εξοπλισμού. Αυτές οι συσκευές δεν αντλούν πολλή ισχύ και μπορούν να χρησιμοποιηθούν συνεχώς ενώ το όχημα βρίσκεται σε λειτουργία. Μπορούν ακόμη και να χρησιμοποιηθούν για μισή έως μία ώρα ενώ ο κινητήρας είναι σβηστός, όπως κατά τη διάρκεια κατασκήνωσης ή κατά τη διάρκεια διακοπής ρεύματος στο σπίτι.
Άλλοι μετατροπείς ισχύος διαθέτουν καλώδια που μοιάζουν με jumper, ώστε να μπορούν να συνδεθούν απευθείας σε μια μπαταρία. Αυτός ο τύπος απαιτείται για τη λειτουργία πιο ισχυρού εξοπλισμού, όπως ηλεκτρικά εργαλεία σε απομακρυσμένο χώρο εργασίας ή μεγαλύτερη τηλεόραση. Οι μετατροπείς μπορούν επίσης να συνδεθούν σκληρά σε μια μπαταρία για να διευκολύνουν τη χρήση τους με μεγαλύτερα κομμάτια εξοπλισμού.
Οι μεγαλύτεροι μετατροπείς χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή της ηλιακής ή αιολικής ενέργειας σε εναλλασσόμενο ρεύμα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ένα σπίτι. Αυτή η συσκευή, που ονομάζεται μετατροπέας σύνδεσης δικτύου, συνδέεται με το δίκτυο κοινής ωφέλειας για να επιτρέψει την παροχή ρεύματος κατά μήκος των ίδιων καλωδίων που παρέχουν ενέργεια από μια ηλεκτρική ενέργεια. Επιτρέπει ακόμη και οποιαδήποτε πλεονάζουσα παραγόμενη ενέργεια να τροφοδοτηθεί πίσω στο δίκτυο, όπου μπορεί να πωληθεί στην εταιρεία κοινής ωφέλειας.
Χωρητικότητα μετατροπέα
Τα διαφορετικά μοντέλα μετατροπέων ισχύος διαφέρουν ως προς το πόσα watt ισχύος μπορούν να παρέχουν. Η χωρητικότητα ενός μετατροπέα πρέπει να ισούται με τον συνολικό αριθμό watt που απαιτείται από κάθε συσκευή, συν τουλάχιστον 50% προσθήκη για να ληφθούν υπόψη οι κορυφές ή οι αιχμές στην τροφοδοσία ισχύος. Για παράδειγμα, εάν μια συσκευή αναπαραγωγής DVD αντλεί 100 Watt και μια μικρή τηλεόραση άλλα 100 Watt, συνιστάται ένας μετατροπέας τουλάχιστον 300 Watt. Η απόκτηση ενός μετατροπέα με μεγαλύτερη χωρητικότητα από αυτή που χρειάζεται είναι μια καλή ιδέα για πολλούς ανθρώπους, καθώς σημαίνει ότι μπορούν να προστεθούν διαφορετικές ή νέες συσκευές χωρίς να απαιτείται νέος μετατροπέας ισχύος.
Ασφάλεια
Όταν χρησιμοποιείτε συνεχώς έναν μετατροπέα ισχύος μέσα σε ένα όχημα που δεν είναι ενεργοποιημένο, ο κινητήρας θα πρέπει να εκκινείται τουλάχιστον μία φορά την ώρα για 10 έως 15 λεπτά για να μην εξαντληθεί η μπαταρία. Δεν πρέπει ποτέ να ξεκινάτε ένα όχημα σε κλειστό γκαράζ, καθώς το μονοξείδιο του άνθρακα στην εξάτμιση είναι θανατηφόρο.
Οι μετατροπείς ισχύος πρέπει να χρησιμοποιούνται μόνο με μπαταρίες που είναι σε καλή κατάσταση και πλήρως φορτισμένες. Μια αδύναμη μπαταρία θα αδειάσει εύκολα εάν η ζήτηση είναι πολύ υψηλή. Εάν χρησιμοποιηθεί σε αυτοκίνητο, αυτό θα μπορούσε να αφήσει τον οδηγό αποκλεισμένο, επομένως η κατάσταση της μπαταρίας θα πρέπει να ελεγχθεί πριν χρησιμοποιήσετε έναν μετατροπέα σε ένα σταματημένο όχημα. Εάν ο μετατροπέας χρησιμοποιείται ενώ το όχημα βρίσκεται σε λειτουργία, όπως στην περίπτωση οδικού ταξιδιού, δεν θα πρέπει να υπάρχει πρόβλημα με την επιπλέον τροφοδοσία, εφόσον η μπαταρία είναι σε καλή κατάσταση.
Η εργασία με μεγάλες μπαταρίες μπορεί να είναι επικίνδυνη και, όταν δεν γίνεται σωστά, μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρό τραυματισμό. Η ακατάλληλη χρήση ενός μετατροπέα ισχύος μπορεί να οδηγήσει ακόμη και σε ηλεκτροπληξία. Για λόγους ασφαλείας, κάποιος που επιχειρεί να συνδέσει έναν μετατροπέα απευθείας σε μια μπαταρία θα πρέπει να φροντίσει να διαβάσει και να ακολουθήσει όλες τις προφυλάξεις ασφαλείας που αναφέρονται στο φυλλάδιο οδηγιών του μετατροπέα.
Είναι σημαντικό για τους ανθρώπους να χρησιμοποιούν πάντα έναν μετατροπέα ισχύος που είναι αρκετά υψηλός για τη συσκευή που πρέπει να λειτουργήσει. Εάν, για παράδειγμα, ένα ηλεκτρικό πριόνι βαρέως τύπου είναι συνδεδεμένο σε έναν αναπτήρα, ο ελαφρύς μετατροπέας μπορεί να υπερθερμανθεί και να προκαλέσει φωτιά στο ταμπλό. Θα πρέπει να αποφεύγονται οι προσαρμογείς που επιτρέπουν περισσότερες εξόδους από αυτές που έχει σχεδιαστεί για να χωράει η μονάδα και απαιτείται κατάλληλος αερισμός γύρω από τον μετατροπέα για την αποφυγή υπερθέρμανσης.