اینورتر چیست و چه کاربردی دارد؟

اینورتر (Inverter) یا مبدل برق دستگاه الکترونیکی است که جریان مستقیم (DC) را به جریان متناوب (AC) تبدیل می کند. جریان AC تبدیل شده می توانند بر اساس نیاز در هر ولتاژ و فرکانسی باشد که بوسیله ترانسفورماتورهای مناسب و مدارها کنترل می شود.

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 كمك آن می توان سرعت یك موتور AC سه فاز را كنترل كرد بدون آنكه قدرت و گشتاور موتور كاهش یابد. اینورترها در ظرفیتهای مختلف ساخته می شوند مثلاً برای یك موتور با توان ۲۰ اسب بخار باید از اینورتر ۲۰ HP استفاده كرد.

از نظر ورودی اینورترها به دو دسته تك فاز و سه فاز تقسیم می گردند. البته خروجی همه آنها سه فاز است. برای اینورترهای با توان بالای ۳ اسب فقط از ورودی سه فاز استفاده می گردد.
برخی از اینورتر های با توان پایین دارای هشداری مبنی بر عدم استفاده از آنها برای روشن کردن لامپهای فلورسنت معمولی هستند. دلیل این هشدار این است که خازن تصحیح توان به صورت موازی با لامپ وصل شده است. با برداشتن خازن مشکل رفع خواهد شد.

ویژگی های اینورتر
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.
اینورتر به صورت هوشمند میزان بار وارده به موتور را تشخیص داده و متناسب با همان بار، به موتور جریان می دهد و این جریان در بسیاری از مواقع از جریان نامی موتور كمتر است. دستگاهی الكترونیكی است كه بوسیله آن می توان سرعت موتورهای سه فاز را تغییر داد.

اینورتر (Inverter) یا مبدل برق دستگاه الکترونیکی است که جریان مستقیم (DC) را به جریان متناوب (AC) تبدیل می کند. جریان AC تبدیل شده می توانند بر اساس نیاز در هر ولتاژ و فرکانسی باشد که بوسیله ترانسفورماتورهای مناسب و مدارها کنترل می شود

دیگر كاربردها و مزایای آن می توان به موارد زیر اشاره كرد :
**تنظیم كننده سرعت موتور (كنترل دور)
**تغیر دهنده جهت دور به راحتی و بدون نیاز به كنتاكتور

**روشن و خاموش نمودن موتور بدون نیاز به قطع و وصل برق اصلی
**كاهش ضربه های مكانیكی و در نتیجه افزایش طول عمر مفید قسمت مكانیكی

**حفاظت موتور در مقابل افزایش ولتاژ و جلوگیری از آسیب دیدن موتور
راه اندازی نرم موتور بدون هیچگونه ضربه به قسمتهای مكانیكی مثل كوپلینگها ، گیر بكسها ، تسمه ها ، زنجیرها و … و در نتیجه افزایش طول عمر مفید موتور و سایر قسمتهای مكانیكی را به دنبال خواهد داشت .
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 .

 

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
همچنین چون در بسیاری از كاربر دها انرژی زیادی برای راه اندازی لازم است موتور انتخاب شده را با توان بالاتری انتخاب می كنند بنابراین میزان جریان زیادتری هم در حین كار از شبكه استفاده می كند .

چنانجه از اینورتر استفاده شود ، اینورتر به صورت كاملا اتوماتیك این جریان را در حین راه اندازی به مقدار لازم افزایش و در حین كار به مقدار لازم كاهش می دهد ، بنابراین به طور كلی هزینه برق مصرفی ك اهش چشم گیری خواهد داشت .
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 ۶ برابر جریان نامی موتور می رسد كه بسیار نا مطلوب می باشد .

چنانچه از اینورتر استفاده شود این اضافه جریان بسیار اندك خواهد شد ( حداكثر ۰٫۲ برابر ) به عنوان مثال اگر یك موتور با جریان نامی ۱۰آمپر كار كند در هنگام راه اندازی این جریان به ۶۰آمپر می رسد و در صورت استفاده از اینورتر این جریان حداكثر به ۱۲آمپر می رسد .

 

كاهش جریان موتور به صورت اتوماتیك در هنگامی كه بار موتور كم می شود . این قابلیت به غیر از كاهش هزینه برق مصرفی موجب افزایش طول عمر مفید موتور خواهد شد .

امكان استفاده از برق تكفاز ۲۲۰ ولت به جای سه فاز ۳۸۰ ولت برای راه اندازی موتور سه فاز حداكثر با توان ۳HP ( 2.2kw ). به این معنا كه می توان با برق خانگی یك موتور سه فاز را كاملا به صورت عادی راه اندازی نمود .

قابلیت داشتن دورهای مختلف به صورت حافظه ای .تبدیل یك موتور یك دور به یك موتور چند دور با سرعتهای دلخواه ،امكان ایجاد فشار ثابت در كاربرد پمپها به این ترتیب است كه با تغییر دور موتور فشار مورد نظر را ثابت نگه میدارد . به عنوان مثال فشار آب یك مخزن را ثابت نگه می دارد بنابراین در هنگام مصرف آب دور موتور به صورت خودكار زیاد می شود و در هنگامی كه آب مصرف نمی گردد دور موتور به صورت خودكار كاهش می یابد . بنابراین دور موتور با مقدار مصرف تغییر می نماید بنابراین آب با فشار ثابت به تمام نقاط می رسد .

مكان اتصال انكدر به اینورتر كه باعث می شود دور یك موتور با موتور دیگر یكسان شود .كنترل دور به صورت خودكار در مواردی كه لازم است دور موتور بسته به میزان محصول تولید شده تغییر كند . استفاده از اینورترها بر روی پمپ و فن و كمپرسورها در طی سال های اخیر بسیار گسترش یافته است .استفاده از آنها برای كنترل دور موتورها مزایای زیادی دارد كه مهمترین آنها عبارتند از :

۱- عدم نیاز به دستگاههای كنترل دبی مكانیكی.
۲- ذخیره انرژی تا ۵۰%
۳- نبودن شوك راه اندازی.
۴- افزایش عمر مفید قطعات مكانیكی.

از اینورترها در سه ناحیه استفاده می گردد :
۱- فعالیتهای گشتاور ثابت مثل میكسرها , اكسترودرها , نوارهای نقاله و . . .
۲- فعالیتهای توان ثابت مثل كشش و دستگاههای ماشینی.
۳- فعالیتهای گشتاور متغیر مثل فن و پمپ.

در پمپها و فنها میزان دبی با سرعت موتور متناسب است. اما توان مصرفی با مكعب سرعت تناسب دارد. مثلاً اگر دور موتور به میزان ۵۰% كاهش یابد آنگاه توان مصرفی لازم ۱۲٫۵% خواهد بود و این به مفهوم ۸۷٫۵% صرفه جویی در انرژی است.
به سیستمی كه تبدیل یك ولتاژ dc به یك ولتاژ ac را برای ما انجام می دهد اینورتر گفته می‌شود در قسمت قبل به معرفی دستگاه اینورتر پرداختیم در این قسمت کاربردهای اینورتررابررسی می کنیم .

کاربرد های اینورتر
از نظر كاربرد اینورترها به دسته های مختلفی تقسیم می شوند. برای راه اندازی پمپ ها، فن ها،آسانسور،جرثقیل، نوارهای نقاله ، دستگاههای اكسترودر و…… از اینورتراستفاده می شود. برای پمپ و فن از اینورترهای با گشتاور متغیر و برای آسانسورونوار نقاله و جرثقیل از اینورتر با گشتاور ثابت و برای اكسترودرها از اینورتر با فیدبك PG بهره برداری میكنند.دیگر کاربردهای آن به صورت زیر است:
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 القائى

از اینورتر ها برای بالا بردن فرکانس برق اصلی جهت استفاده در گرمکن القائى 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.
درایو فرکانس متغیر

درایو فرکانس متغیر یا VFD یك سیستم برای كنترل كردن سرعت چرخش یك موتور AC با كنترل كردن فركانس برق اعمال شده به موتور الكتریكی است. اینورتر وظیفه کنترل برق را بعهده می گیرد. در اغلب موارد ، درایو فرکانس متغیر شامل یک یکسوساز است به طوری که برق DC مورد نیاز اینوتر از برق AC اصلی تامین می شود. از آنجا که در اینجا اینورتر یک عنصر اصلی است، بعضی اوقات درایو فرکانس متغیر به نام درایو اینورتر یا کلا اینورتر نامیده می شود.

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
درایوهای الکتریکی وسیله نقلیه

در حال حاضر از اینورتر جهت کنترل قدرت کشش موتور در برخی وسایل نقلیه برقی مانند قطار برقی و همچنین برخی از خودروهای الکتریکی و هیبریدی مانند تویوتا Prius استفاده می شود. به طور خاص پیشرفت های مختلف انجام شده در تکنولوژی اینورترها به خاطر کاربرد آنها در وسایل نقلیه برقی است. در وسایل نقلیه مجهز به ترمز احیا کننده، اینورتر همچنین انرژی خود را از موتور (که در این جا به عنوان یک ژنراتور عمل می کند) گرفته و آن را در باتری ها ذخیره می کند.

استفاده در پنلهای خورشیدی
پنلهای خورشیدی دارای خروجی DC هستند كه با استفاده از اینورترها این توان تبدیل به AC می‌شود.انواع اینورترها از نظر فاز و شكل موج خروجی: اینورترها از نظر فاز تبدیل به دو نوع عمده تك فاز و سه فاز تقسیم بندی می‌شوند همچنین از نظرشكل موج خروجیشان به چهار نوع زیر تقسیم می‌شوند.
۱- خروجی به شكل موج مربعی
۲- خروجی به شكل سینوسی اصلاح شده (معمولی)۳
– خروجی به شكل سینوسی اصلاح شده (پله ای)
۴- خروجی به شکل سینوسی خالص

مناسب برای جوشكارى انواع فولاد و خصوصاً جوشكارى آلومینیوم

در گذشته دستگاههاى جوشكارى بر پایه ترانسفورماتور بوده اند .عملكرد ترانسفورمرها درفركانس ۵۰ یا ۶۰ هرتز معمولاً نا كارآمد مى باشد . گرماى زیادى در ترانسفورمر تولید شده وترانسفورمر نیز باید نسبتاً بزرگ و سنگین باشد . بخش مهمى از انرژى ، صرف گرم كردن ترانسفورمر و فضاى اطراف آن مىشود . ترانسفورمر قدرت اصلى كه با فرکانس ۲۰۰۰۰ هرتز كار مى كند ، به مراتب بهینه تر وكارآمدتر از انواع ۵۰ هرتزى آن است كه این به معناى كوچك شدن قابل توجه ترانسفورمر مى باشد . بعنوان مثال در مقایسه بادستگاههاى ركتیفایر ترانسفورمرى باحدود ۱۰۰ تا ۲۰۰ كیلوگرم وزن ، دستگاههاى مشابه اینورترى حدود ۸تا ۴۰ كیلوگرم وزن دارند. بنابراین ازمزایاى سبك و قابل حمل بودن دستگاههاى اینورترى لذت خواهید برد .

دیگر برترى دستگاههاى اینورترى ، بهره ورى اقتصادى آنها مى باشد . بعنوان مثال، مقدار جریان اولیه در یك دستگاه اینورتر
سه فاز با جریان خروجى ۲۰۰ آمپر، ۱۲ آمپر مى باشد. اما این جریان در مدل هاى ترانسفورمر معمولى حدود ۱۸ آمپر در جریانهاى مشابه است . اگر چه گاهى اوقات در زمینه صرفه جویى در تبدیل سیستم هاى ترانسفورمر به اینورتر اغراق مى شود.

اما میتوان گفت شما بطور سالیانه حداقل % ۱۵ و بسته به سایر شرایط تا % ۳۰ در زمینه نیروى مصرفى ، كاهش هزینه خواهید بسیار یكنواخت و عارى از هرگونه نوسانات DC ورودى به دستگاه ، در سیستم اینورترى به یك AC داشت .