مطالبی که باید در مورد اینورتر بدانید!

مقدمه ای بر اینورتر

اگر بخواهیم واژه اینورتر (Inverter) را از انگلیسی ترجمه کنیم، به معنای: معکوس کننده است؛ اما در اینجا منظور از اینورتر، مبدل جریان مستقیم به جریان متناوب است. دلیل این نام گذاری آن است که این دستگاه عمل عکس مبدل برق AC به DC متداول را انجام می دهد.

در واقع اینورتر یک نوسان ساز الکترونیکی قدرت بالا است که فرکانس و سطح ولتاژی تولیدی آن می تواند توسط تقویت کننده ها به سطح ولتاژ و فرکانس دلخواه تبدیل گردد.

مدار پایه اینورتر شامل یک نوسانگر، مدار کنترل، مدار درایو برای دستگاه های قدرت، دستگاه های سوئیچینگ و ترانسفورماتور است. موج تولیدی توسط اینورترها یک موج مربعی است که می توان با استفاده از فیلتر (سلف و خازن) آن را به موج سینوسی تبدیل کرد.

اینورتر چیست؟

اینورتر یک نوع مبدل جریان مستقیم به متناوب است که کار آن تبدیل گرفتن نوعی از جریان برق با ولتاژ مستقیم و تبدیل آن به جریان متناوبی از برق است.

inverter در واقع نوعی از کنترل‌کننده دور موتور است، کار این مبدل به گونه‌ای است که نسبت ولتاژ به فرکانس جریان برق باید در آن ثابت بماند در غیر این صورت موتور در کار خود دچار اختلال می‌شود.

وظیفه اصلی اینورتر تبدیل جریان مستقیم (DC) به جریان متناوب (AC) است. جریان AC تبدیل شده می‌توانند بر اساس نیاز در هر ولتاژ و فرکانسی باشد که به وسیله ترانسفورماتورهای مناسب و مدارها کنترل می‌شود.

موج تولیدی توسط اینورترها یک موج مربعی است که می‌توان با استفاده از فیلترهای مخصوص (سلف و خازن) آن را به موج سینوسی تبدیل کرد. اینورترها هم به صورت تکفاز و هم سه فاز در بازار موجود می باشند. عملی که این مبدل ها انجام می‌دهند معکوس عملی است که یکسوکننده ها انجام می‌دهند.

اینورترها قطعات متحرک ندارند و در طیف گسترده ای از ابزارهای کاربردی استفاده می شوند، از منبع تغذیه کامپیوتر گرفته تا ابزار بزرگ حمل و نقل فله. اینورترها معمولا برای تامین جریان AC از منابع DC مانند پانل های خورشیدی یا باتری مورد استفاده قرار می گیرند.

اینورتر ، نوسان ساز الکترونیکی قدرت بالا است. دلیل این نام گذاری آن است که این دستگاه عمل عکس مبدل برق AC به DC متداول را انجام می دهد. درواقع  اینورتر یا درایو AC به دستگاهی گفته می شود كه به كمک آن می توان سرعت یك موتور AC سه فاز را كنترل كرد بدون آنكه قدرت و گشتاور موتور كاهش یابد.

انواع اینورتر

_از نظر شکل موج خروجی

اینورترها با توجه به شکل موج خروجی آنها به سه نوع زیر طبقه بندی می شوند:

• موج مربعی(square wave inverters)

اینورتر با خروجی موج مربعی، ساده و ارزانتر است. با این حال کیفیت آن در مقایسه با دو نوع دیگر کمتر است.

• موج مربعی اصلاح شده یا شبه سینوسی (modified sine wave inverters)

موج مربعی اصلاح شده کیفیت قدرت بیشتری را ارائه می دهد (THD ~ 45٪) و برای اکثر وسایل الکترونیکی مناسب است. نقاط مرده بین نیم سیکل مثبت و نیم سیکل منفی با پالس های مستطیلی (THD ~ 24٪) اصلاح می شود.

• موج سینوسی خالص(pure sine wave inverter)

اینورتر موج واقعی سینوسی دارای بهترین شکل با کمترین THD حدود ۳٪ است. با این حال، گران قیمت ترین نوع اینورتر است و در کاربردهای حساس که نیاز به شکل موج های سینوسی دارند استفاده می شود.

• اینورتر متصل به شبکه (grid tie inverter)

• اینورترهای جدا از شبکه (off grid inverte)

برای خرید انواع اینورتر روی لینکhttps://www.arcokala.com/ کلیک کنید.

_از نظر تعداد فاز

تعداد فازهای خروجی را می توان به دلخواه در طراحی اعمال نمود اما نوع متداول و استاندارد آن تک فاز و سه فاز می باشد.

اینورتر یا درایو صنعتی قابلیت راه اندازی الکتروموتورهای سه فاز با برق تک فاز را دارا می باشند، که از  جمله مهمترین مزیت های اینورتر یا درایو های صنعتی می باشد. اینورتر و درایوهای تک فاز به سه فاز مناسب کارگاه ها و مکان هایی هستند که بنا به دلایلی دسترسی به برق سه فاز را ندارند.

مزایای اینورتر و درایو تک فاز به سه فاز

• قابلیت راه اندازی موتور سه فاز تا 4 کیلو وات (البته این توانایی در برندهای مختلف درایو متفاوت می باشد).
• قابلیت چپ گرد و راست گرد کردن الکتروموتور

برای خرید اینورتر های دلتا روی https://www.arcokala.com/product-category/automation/inverter/?query_type_brand=or&filter_brand=delta کلیک کنید.

• کاهش ضربه های مکانیکی هنگام استارت اولیه
• جلوگیری از جریان کشی اولیه الکتروموتور
• کاهش صدا و نویز خروجی الکتروموتور (این مزیت مناسب مصرف کنندگان پمپ های خانگی می باشد که همواره از صدای الکتروپمپ ها شکایت دارند).

بیشترین استفاده درایوهای تک فاز به سه فاز برای کاربری پمپ های خانگی هست زیرا اکثر منازل به برق سه فاز دسترسی ندارند، به این دلیل بهترین گزینه برای کنترل دور الکتروپمپ و نصب سنسورها جهت سطح سنجی میزان آب رسیده به طبقات مختلف استفاده از درایو تک فاز به سه فاز می باشد.

اجزا:

اینورتر ها دارای سه جز اصلی می باشند.

• بخش مبدل یا کانورتر: برق ورودی 3 فاز متناوب به این بخش از درایو وارد شده و تبدیل به شکل موج DC می شود.
• صافی خازنی یا باس DC: شکل موج DC تولید شده وارد این بخش شده و ریپل های آن حذف می شود و تبدیل به یک موج DC تقریبا صاف می شود.
• بخش اینورتر: در این قسمت با استفاده از مدارات سوئیچینگ فرکانس بالا و تکنیک PWM، برق DC تبدیل به یک شکل موج سینوسی مربعی می شود.

• عملکرد مبدل AC به DC

اولین طبقه از درایو فرکانس متغیر یا VFD یا درایو AC، مبدل یا Converter است. مبدل از 6 عدد دیود تشکیل شده که این دیودها اجازه عبور جریان را فقط از یک جهت می دهند. به طور مثال هرگاه ولتاژ فاز A مثبت تر از ولتاژ فاز های B و C شود، دیود فاز A باز شده و اجازه عبور جریان را می دهد.

هنگامی که ولتاژ فاز B مثبت تر از A شود، دیود فاز آن باز شده و دیود فاز A بسته می شود.

 همین امر برای سه دیودی که سمت منفی باس DC  هستند نیز صادق است. بنابراین با باز و بسته شدن هر دیود 6 پالس جریان دریافت می کنیم. به اینورترهایی که به این روش کار می کنند اینورترهای 6 پالسه گفته می شود و متداول ترین نوع اینورترها هستند.

• عملکرد باس DC

خروجی DC دارای ریپل های AC می باشد. با افزودن یک خازن روی باس DC می توانیم ریپل AC ایجاد شده در ولتاژ را حذف کنیم. این خازن ریپل AC را جذب کرده و ولتاژ DC صاف ایجاد می کند.

برای درایوهایی که ولتاژ ورودی موثر (RMS) آنها 480 ولت می باشد، ریپل AC در باس DC معمولا کمتر از 3 ولت است بنابراین ولتاژ باس DC تقریبا 650 ولت می شود.

البته ولتاژ واقعی به عواملی مانند سطح ولتاژ خط AC تغذیه درایو، سطح عدم تعادل ولتاژ در سیستم قدرت، بار موتور، امپدانس سیستم قدرت و یا هرگونه فیلتر یا راکتور درایو بستگی دارد.

• عملکرد اینورتر یا مبدل DC به AC

در این بخش ولتاژ DC تولید شده در درایو با استفاده از تکنولوژی PWM، به شکل موج سینوسی مربعی با ولتاژ و فرکانس دلخواه و مناسب فرآیند تولید می شود. سه روش برای تولید این موج وجود دارد.

استفاده از ترانزیستور،MOSFET و یا استفاده از IGBT. هر کدام از این تجهیزات با سوئیچینگ بسیار سریع تولید شکل موج را انجام می دهند که IGBT سریعترین سوئیچینگ را دارد و اینورترهایی که برای این بخش از عملکرد خود از IGBT استفاده می کنند، بهترین عملکرد را نسبت به مدل های دیگر دارند.

IGBT  ها در کمتر از 400 نانوثانیه روشن و کمتر از 500 نانوثانیه خاموش می شوند و این یعنی کمتر از یک چشم به هم زدن.

در حالت ترانزیستوری 3 جفت ترانزیستور وجود دارد که در هر نیم موج 12 بار ON و OFF می کند تا یک خروجی 3 فاز بسازد.

یکی از جفت ترانزیستورها به باس مثبت DC و یکی به باس منفی DC متصل می شود تا شکل موج کامل ساخته شود. فرکانس خروجی معمولا 0 تا 20 هرتز است که بعضی اینورترها خروجی تا 400 هرتز را نیز ساپورت می کنند.

کاربرد اینورتر چیست؟

به طور کلی در هرجایی که دسترسی به برق ۲۲۰ شهری امکان پذیر نباشد ( باغ، باغشهر، ویلا، کارهای ساختمانی، هنگام قطع برق خانه، مسافرت، روشنایی با لامپ و…) می توان از اینورتر استفاده کرد؛ و می توانیم دستگاه های برقی معمول مانند: شارژر لپ‌تاپ، تبلت، گوشی موبایل، لامپ روشنایی، کولر کوچک، پنکه، دریل، مینی فرز، پمپ آب، کف‌کش، یخچال، تلویزیون، سیستم صوتی و آمپلی‌فایر، پلوپز، سشوار و… را توسط آن روشن کنیم.

_کاربرد اینورتر در پمپ و فن ها(Fan & Pump)

اصلی ترین کاربرد درایوهای AC، به گردش درآوردن فن ها و پمپ های گریز از مرکز است.

استفاده از درایوهای AC در این کاربرد، حدود %۴۰-۳۰ از مصارف جهانی درایوهای AC را به خود اختصاص می دهد.

استفاده از درایوهای AC برای تغییر سرعت فن ها و پمپ ها بدین معناست که می توانیم با بهینه ترین نرخ جریان، فن و پمپ را به گردش درآوریم.

_نوار نقاله (Conveyor)

کاربرد دیگر درایوهای AC، کنترل سرعت نوار نقاله ها است.

استفاده از درایو در این کاربرد به علت نیازمندی ما به آرام روشن و خاموش کردن نوار نقاله، بسیار مهم است.

به آرامی روشن و خاموش کردن نوار نقاله، با کنترل و افزایش زمان رسیدن به سرعت مطلوب اتفاق می افتد و با این کار از ریختن یا افتادن محصولات از روی نوار نقاله جلوگیری می کنیم.

_اکسترودر (Extruder)

اکسترودرها، دستگاه هایی هستند که مواد را تحت فشار زیاد قرار داده و به محصول ما، شکل خاصی را می دهند.

از درایو AC برای کنترل موتوری که در اکسترودرها به منظور بریدن قطعات با فشار زیاد است، استفاده می شود.

مواد مختلف ممکن است به میزان فشارهای متفاوتی برای بریده و ذوب شدن نیاز داشته باشند.

موادی که می توانیم آن ها را اکسترود کرده و از قالب درآوریم عبارتند از فلز، پلیمر، سرامیک، بتن و مواد غذایی.

 در شکل زیر قطعه هایی از آلومینیوم قالب زده شده را مشاهده می کنیم.

_کاربرد اینورتر در مخلوط کن صنعتی (Mixer)

از دایوهای AC برای کاربردهایی که نیاز به مخلوط کردن و ترکیب مواد و عناصر مختلفی بایکدیگر هست، استفاده می شود.

در برخی موارد، مدت زمانی که باید میکس کردن به طول انجامد و غلظت موادی که استفاده می شود، تاثیر زیادی در کیفیت محول نهایی دارد.

در برخی کاربردها از تولید محصولات غذایی گرفته تا ساخت بتن، هم زدن مواد با سرعت خیلی پایین یا خیلی زیاد ممکن است ما را به محصول دلخواه مان نرساند.

در همه این موارد درایوهای AC بسیار کمک کننده هستند.

موتورهای AC قدرتمند را می توانیم با درایوهای AC کنترل کرده و به سرعت مطلوب و زمان مطلوب برای مخلوط کردن دست یابیم و محصولاتی با کیفیت مناسب تولید کنیم.

_استفاده از اینورتر در کمپرسورهای تبرید

یک اینورتر می تواند برای کنترل سرعت موتور کمپرسور برای کنترل جریان جریان مبرد در یک سیستم تهویه مطبوع یا تبرید برای تنظیم عملکرد سیستم استفاده شود. چنین تاسیساتی به عنوان کمپرسورهای اینورتر شناخته می شوند.

در روش های سنتی تنظیمات تبرید، از کمپرسورهای تک سرعت استفاده می شود و به طور دوره ای روشن و خاموش می شوند. 

سیستم های مجهز به اینورتر دارای یک درایور متغیر فرکانس هستند که سرعت موتور و در نتیجه خروجی کمپرسور و خنک کننده را کنترل می کنند.

در این چرخه کمپرسور قطع و وصل نمی شود و تنها سرعت آن کم و زیاد می شود و همین امر باعث افزایش بهره وری آن می گردد.

یک میکروکنترلر درجه حرارت را در فضای خنک کننده نظارت می کند و سرعت کمپرسور را برای حفظ دمای مطلوب تنظیم می کند؛ و این عمل می تواند صرفه جویی قابل توجهی در هزینه های عملیاتی ایجاد کند.

_منبع تغذیه

اینورتر برق DC را از منابعی مانند باتری، پانل های خورشیدی، یا سلولهای سوختی به برق AC تبدیل می کند. برق خروجی را می توان به هر ولتاژی که لازم باشد تبدیل کرد. میکرو اینورترها مستقیما جریان را از پانل های خورشیدی به جریان متناوب تبدیل می کنند.

_منابع برق اضطراری

استفاده از باتری و اینورتر بعنوان منبع تغذیه اضطراری (یو پی اس) جهت تامین برق AC زمانی که برق اصلی در دسترس نیست. وقتی که برق اصلی مجددا برقرار شد ، از یکسو کننده برای شارژ کردن باتری ها استفاده می شود.

_گرمکن القائی

از اینورتر موتور ها برای بالا بردن فرکانس برق اصلی جهت استفاده در گرمکن القائی استفاده می شود. برای اینکار ابتدا برق اصلی با به DC تبدیل کرده و سپس بوسیله اینورتر برق DC را به AC با فرکانس بالاتر تبدیل می کنند.

_انتقال انرژی به روش HVDC

در انتقال برق به روش HVDC (انتقال مقدار زیادی انرژی در مسافت‌های زیاد و با تلفات کم)، ابتدا برق AC به برق DC با ولتاژ بالا تبدیل شده و به مکان دیگری منتقل می شود. سپس در محل دریافت، به کمک اینورتر آن را به برق AC تبدیل می کنند.

مزایای استفاده از اینورتر نسبت به روش راه اندازی مستقیم:

1. كاهش انرژی مصرفی و لذا كاهش هزینه برق، كاهش جریان راه اندازی و در نتیجه طولانی شدن عمر موتور، امكان تغییر سرعت موتور، امكان تغییر جهت حركت موتور، داشتن حفاظت در برابر اضافه بار، امكان كار موتور در شرایطی كه ولتاژ ورودی متغیر است، امكان كنترل از راه دور، ایجاد سرعت بیشتر از سرعت نامی موتور، برنامه ریزی كردن حركت.
2. کاهش اختلالات در شبکه برق
3. کاهش ضربه های مکانیکی
4. طولانی شدن عمر مفید موتور
5. امکان افزایش سرعت موتور تا 20 درصد سرعت نامی
6. امکان کنترل سرعت و گشتاور موتور به صورت دقیق و کامل
7. امکان تغییر جهت حرکت موتور
8. امکان تغییر زمان صعود و نزول ACC & DCC از 0.1 تا 6000ثانیه
9. امکان کنترل نحوه استوپ شدن موتور
10. امکان داشتن اضافه بار (در حد توان موتور)
11. راه اندازی نرم موتور بدون هیچگونه ضربه به قسمتهای مكانیكی مثل كوپلینگها، گیربكسها، تسمه ها، زنجیرها و غیره و در نتیجه افزایش طول عمر مفید موتور و سایر قسمتهای مكانیكی را به دنبال خواهد داشت.
12. حفاظت موتور در برابر اضافه بار؛ در این حالت چنانچه بار موتور از مقدار معمول مجاز بیشتر شود، اینورتر موتور را خاموش می نماید و به كاربر پیام اضافه بار نشان می دهد.
13. جلوگیری از گرم كردن و در نهایت سوختن موتور در كابرد هایی كه موتور به طور مداوم چپگرد و راستگرد و یا خاموش می شود.
14. در بسیاری از كاربردها به هنگام راه اندازی ،‌موتور جریان بسیار بالایی از شبكه می كشد و موجب كاهش ولتاژ شبكه و ایجاد صدماتی به تاسیسات برق رسانی و سایر دستگاهها می گردد. این جریان به 8 برابر جریان نامی موتور می رسد كه بسیار نا مطلوب می باشد.

راهنمای خرید اینورتر:

در انتخاب اینورتر باید به موارد مهمی توجه کنید مثل ولتاژ، جریان، میزان اضافه بار، نوع کاربری موتور (جرثقیل ، پمپ ، فن ، آسانسور و …) ،سیستم ارتباطی و محیط نصب از المان‌ها و شاخصه‌های مهم در انتخاب اینورتر مورد نظر شما هستند .

موارد دیگری که باید به آن توجه داشته باشید توان نامی و جریان نامی اینورتر است، به این صورت که توان نامی اینورتر همیشه باید بزرگ‌تر یا مساوی توان موتور باشد جریان نامی آن نیز همین‌طور است یعنی جریان نامی inverter نیز باید بزرگ‌تر یا مساوی جریان نامی موتور مربوطه باشد، نکته مهم بعدی نوع کاربری اینورتر است، در زمان انتخاب آن باید به این نکته توجه کنیم که اینورتر مورد نظر برای چه کاربری‌ای خریداری می‌شود؟ inverter بسته به نوع کاربری که برای کاربری‌های سبک یا سنگین انتخاب می‌شود گونه‌های متفاوتی دارد. مولفه‌های مهم و موثر در خرید اینورتر دمای محیط و ارتفاع از سطح دریاست.

برند inverter نیز بسیار مهم است مواردی که در انتخاب برند باید به آن توجه داشته باشیم عبارتند از خدمات پس از فروش و گارانتی، قیمت و ابعاد آن.

آرکو کالا بزرگ ترین مرجع اتوماسیون صنعتی ایران

جهت راهنمایی بیشتر و اطلاع از قیمت محصولات اینورتر در برند های مختلف میتوانید با کارشناسان ما تماس بگیرید.

تلفن تماس : 37133856-051   37133855-051

برای مشاهده و خرید دیگر محصولات صنعتی و همچنین مقالات دیگر راجع به شرکت های دیگر از سایت ما بازدید کنید.