اینورتر
وارون‌گر یا مبدل جریان مستقیم که اصلی ترین وظیفه آن این است که برق مستقیم را به برق متناوب تبدیل می کند. کار اینورتر به این صورت است که برق شهری و یا برق صنعتی سه فاز را دریافت می کند و با تغییر دادن فرکانس و همچنین سطح ولتاژ آن را در قسمت خروجی تحویل می دهد.
اینورتر یک مبدل است که برق DC را به برق AC تبدیل می کند و همچنین ولتاژ را نیز از جریان مستقیم به متناوب تبدیل می کند.
اینورتر در علم الکترونیک تعریف دیگری دارد:
المان های موجود در اینورتر (VFD) جریان مستقیم DC را به جریان متناوب AC تبدیل می کنند (مبدل DC TO AC). موج تولیدی توسط اینورترها یک موج مربعی است که می توان با استفاده از فیلترهای مخصوص (سلف و خازن) آن را به موج سینوسی تبدیل کردو اینورترها هم به صورت تکفاز و هم سه فاز در بازار موجود می باشند.
اینورترها قطعات متحرک ندارند و در طیف گسترده ای از ابزارهای کاربردی نظیر منبع تغذیه کامپیوتر تا ابزار بزرگ حمل و نقل هستندو معمولا برای تامین جریان AC از منابع DC مانند پنل های خورشیدی یا باتری استفاده می کنند.
عملکرد اینورترها از لحاظ ارتباط با شبکه برق چگونه است؟
در حالت کلی اینورترها به دو حالت متصل به شبکه و جدا از شبکه وجود دارند.که در ادامه به اشنایی هر کدام از انها می پردازیم.
اینورتر متصل به شبکه:
این نوع از اینورتر ها معمولا توان ورودی یکنواخت را ندارند، دارای الگوی خاص برای تبدیل جریان DC به AC ، هستند و معمولا در زمان هایی که اتصال به برق شبکه و کاهش میزان برق مصرفی مورد توجه است کاربرد دارد.
اینورتر جدا از شبکه:
این نوع اینورتر ها نیاز به اتصال به برق شبکه ندارند، قابلیت تبدیل ولتاژ DC باتری‌های ۱۲ ولتی به ولتاژ ۲۲۰ ولتی AC و کاربرد بیشتری در وسایل برقی خانگی دارند.
اینورتر ها از نظر فاز و شکل موج خروجی
اینورترها از نظر فاز عمدتا به دو نوع تک فاز و سه فاز تقسیم می شوند، همچنین از نظر شکل موج خروجی نیز به چهار نوع زیر قابل تقسیم هستند:
- خروجی به شکل موج مربعی
- خروجی به شکل سینوسی اصلاح شده
- خروجی به شکل سینوسی اصلاح شده
- خروجی به شکل سینوسی خالص
انواع اینورتر از نظر موج تولیدی
اینورترها از منظر موج تولیدی نیز با یکدیگر متفاوت هستند. و به دسته های مختلف تقسیم بندی می شوند.
اینورتر موج مربعی:
این نوع از اینورترها مناسب برای بارهای کاملاً مقاومتی هستند. شکل موج خروجی ولتاژ برای این نوع مبدل به شکل مربع است. این نوع اینورتر در بین انواع اینورترها، کمترین استفاده را دارد زیرا اکثر لوازم خانگی بر اساس شکل موج سینوسی طراحی شده اند. اما همانطور که بیان شد موارد استفاده از آن ها نیز بسیار کم است.
اینورتر موج سینوسی خالص:
این نوع از مبدل ها قابل کاربرد در انواع تجهیزات الکتریکی و جزء بهترین اینورترها، می باشند که از نظر انواع بارها، مناسبند زیرا آنها به طور خالص، موج سینوسی را برابر با شبکه برق خانگی ما بازتولید می‌کنند.
اینورتر موج سینوسی اصلاح شده یا شبه‌سینوسی:
این نوع از اینورترها ترکیبی از شکل موج مربعی و سینوسی، مناسب برای بارهای مقاومتی و خازنی هستند و جزو پرکاربردی‌ترین و اقتصادی‌ترین موج تولیدی، قابل کاربرد در وسایل برقی سبک مانند تلویزیون یا کامپیوتر و…است.
ویژگی اینورتر
- کاهنده مصرف برق، انرژی و کاهش هزینه برق.
- استفاده از اینورتر ها سبب تنظیم سرعت موتور (کنترل دور) می شود.
- کاهش جریان راه اندازی و در نتیجه طولانی شدن عمر موتور .
- حذف اضافه‌جریانِ (Overcurrent) راه‌اندازی موتور (در اکثر کاربردها)
- تغیبر جهت چرخش موتور بدون نیاز به کنتاکتور
- جلوگیری از آسیب دیدن موتور در برابر افزایش ولتاژ
- داشتن حفاظ و ترانس در برابر اضافه بار.
- کاهش ضربه‌های مکانیکی و در نتیجه افزایش عمر قسمت مکانیکی
- امکان کار موتور در شرایطی که ولتاژ ورودی متغیر است.
- روشن و خاموش کردن موتور بدون نیاز به قطع و وصل منبع اصلی
- امکان کنترل از راه دور.
- ایجاد سرعت بیشتر از سرعت نامی موتور.
- برنامه ریزی کردن حرکت.
مزایای استفاده از اینورتر
استفاده از اینورترها سبب کاهش انرژی مصرفی و لذا کاهش هزینه برق، کاهش جریان راه اندازی و در نتیجه طولانی شدن عمر موتور، امکان تغییر سرعت و تغییر حرکت موتور ، داشتن حفاظت در برابر اضافه بار، امکان کار موتور در شرایطی که ولتاژ ورودی متغیر است، امکان کنترل از راه دور، ایجاد سرعت بیشتر از سرعت نامی موتور می شود و به طور کلی مزایای مختلفی به ویژه برای موتور در سیستم دارد.
- جریان راه انداز کنترل شده
- شتاب کنترل شده
- استفاده از اینورتر سبب طولانی شدن عمر مفید موتور می شود.
- دخیره بیشتر انرژی
- سرعت قابل تنظیم
- توان مصرفی کمتر اینورتر ها برای را اندازی
- اینورتر به کاهش ضربه های مکانیکی کمک می کند.
- کمک به کاهش اختلالات در شبکه برق
- سرعت قابل تنظیم
- امکان کنترل سرعت و گشتاور موتور به صورت دقیق و کامل
- حذف اجزای مکانیکی درایو
کاربرد اینورتر
- اینورتر یا درایو فرکانس متغیر، برای راه اندازی و کنترل دور موتور در بخش های مختلف صنایع مورد استفاده قرار می گیرد. مانند:
- انواع پمپ های صنعتی و ساختمانی
- سیستم های آب رسانی بوستر پمپ
- فن های صنعتی مثل فن کوره، فن گلخانه، فن تهویه، فن کولینگ تاور، فن تونل و غیره
- آسانسور
- اسپیندل موتور در دستگاه های CNC چوب و فرزکاری
- ماشین آلات خم و برش
- ماشین آلات جوشکاری
- انواع جرثقیل های سقفی و تاور کرین های سنگین
- نوار نقاله
- دستگاهای اکسترودر
- انواع ماشین آلات صنایع چاپ
- ماشین آلات بسته بندی
- انواع ماشین آلات صنایع تزریق پلاستیک
- پارکینگ های طبقاتی
- انتقال انرژی به روش HVDC
- درایوهای الکتریکی وسیله نقلیه برقی
- استفاده در پنل های خورشیدی
- منبع تغذیه
- منابع برق اضطراری
- گرمکن القایی
استفاده اینورتر در پنل های خورشیدی
پنل های خورشيدی دارای خروجی DC هستند كه با استفاده از اينورترها نور خورشید را دریافت و ذخیره می کنند و اين توان تبديل به AC می شود.
منبع تغذیه
اینورتر برق DC را از منابعی مانند باطری، پانل های خورشیدی و سلول های 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 کند.
منابع برق اضطراری
استفاده از باتری و اینورتر به عنوان 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 القایی
از اینورترها برای بالا بردن فرکانس برق اصلی در گرمکن القائى استفاده می شود که این امر سبب ایجاد گرما در فلزات و فرایند سفت و نرم شدن آنها را به همراه دارد. برای این کار ابتدا برق اصلی AC را به DC تبدیل کرده و سپس بوسیله اینورتر برق DC را به AC با فرکانس بالاتر تبدیل می کنند.
تفاوت اینورتر و درایو
درایوها توانایی تنظیم ولتاژ، فرکانس و توان ورودی به علاوه مقادیر خروجی را برعهده دارند در صورتی که مبدل ها فقط ولتاژ و توان خروجی را تغییر می دهند. در اینورترها عمل معکوس کننده جریان مستقیم به متناوب اتفاق می افتد ولی در درایوها علاوه بر این عمل، یکسو سازی جریان نیز انجام شده که سبب تنظیم کنترل دور موتور می شود و همچنین در اینورتر ها برعکس درایو ها هیچ گونه قطعات متحرکی وجود ندارد.
اصول مهم در نصب اینورتر برای افزایش طول عمر
یکی از قسمت‌های مهم در اصول نگهداری و تعمیر اینورتر مربوط به نصب دستگاه است؛ در صورتی که این مراحل به درستی انجام شوند، احتمال نفوذ مواد خطرناک به دستگاه کمتر شده و نیاز به تمیزکاری مداوم نخواهد داشت. از مهمترین نکاتی که باید در زمان نصب اینورتر به آن دقت داشته باشید، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- اینورتر را در جایی با تهویه مناسب نصب کنید.
- اجازه دهید هوا در اطراف اینورتر شما جریان پیدا کند تا حرارت ایجادشده در آن به خوبی دفع شود.
- حداقل 12 اینچ را از اطراف اینورتر خالی بگذارید تا فن به درستی کار کند.
- محلی را انتخاب کنید که اپراتور‌ها بتوانند به راحتی برای تعمیرات یا بازرسی به قسمت‌های مختلف اینورتر دسترسی داشته باشند.
- دستورالعمل‌های سازنده را در زمان نصب به طور کامل رعایت کنید.
- حتما نصب اینورتر را به یک فرد حرفه ای بسپارید.
نکات مهم در بازرسی‌های دوره ای
یکی از اصول نگهداری اینورتر که می‌تواند منجر به افزایش طول عمر این دستگاه شود، انجام بازرسی‌های دوره ای در بازه‌های زمانی معین است و هدف از این بازرسی‌ها، پیدا کردن علائم خرابی یا نقص عملکرد و از بین بردن عوامل ایجادکننده خطر هستند. برخی از کار‌هایی که در این بازرسی‌ها باید انجام شوند، عبارتند از:
-
تمیز کردن و پاک کردن گرد و غبار
اولین اصل از اصول نگهداری اینورتر مربوط به پاک کردن گرد و غبار‌ها و تمیز کردن قسمت‌های مختلف این وسیله، به ویژه قسمت‌هایی که نیاز به روغنکاری دارند، است. باید دقت کنید که جمع شدن گرد و غبار بر روی قسمت‌های متحرک اینورتر می‌تواند سایش و اصطکاک را افزایش داده و باعث گرم شدن بیش از حد اینورتر شود. بنابراین حتما با جاروبرقی یا جارو‌های کوچک گرد و غبار‌ها را پاک کرده و مطمئن شوید که هیت سینک‌ها دچار گرفتگی نشده اند.
-
بررسی فیلتر‌ها
به طور معمول در بازرسی‌های دوره ای اینورتر نیاز است که به صورت چشمی ورودی‌های هوا را بررسی کرده و در صورت نیاز، فیلتر آن را تعویض کنید. دقت داشته باشید که اگر اینورتر در شرایط کاری سخت قرار ندارد، می‌توانید از بازه زمانی ذکرشده در دفترچه راهنما برای تعیین زمان تعویض فیلتر استفاده کنید. اما اگر اینورتر به طور دائمی در معرض گرد و غبار یا ذرات دیگر مانند الیاف پارچه است، باید فیلتر‌ها را زودتر از آن موعد تعویض نمایید.
-
بررسی سیستم تهویه
در اصول نگهداری اینورتر ذکر شده که از مناسب بودن تهویه در محل نصب و کار اینورتر مطمئن شوید؛ زیرا عدم تهویه صحیح می‌تواند منجر به افزایش چشمگیر دما شده و فرایند خنک کاری را دچار اختلال کند. از سوی دیگر برخی از سیستم‌های تهویه ممکن است در فضا رطوبت ایجاد کنند که برای اینورتر مناسب نخواهد بود. در این مورد لازم است که به بررسی صدا، بو یا لرزش غیرعادی در اینورتر بپردازید و در صورت دیدن این علائم، با از کار کردن بیشتر با دستگاه خودداری کرده و با تعمیرکار اینورتر تماس بگیرید.
-
بررسی ورودی‌ها و خروجی‌ها
هر چند وقت یک بار ورودی‌ها و خروجی‌های اینورتر را بررسی کنید و مطمئن شوید که همه پایانه‌ها به اندازه کافی محکم هستند. همچنین اطمینان حاصل کنید که روکش سیم‌ها سالم است، سیم اتصال به زمین به درستی نصب شده و همه اتصالات برقی در ایمن‌ترین حالت خود قرار دارند. شل بودن اتصالات باعث می‌شود که گرمای تولیدشده افزایش پیدا کرده یا قوس الکتریکی به وجود آید. همچنین توصیه می‌شود که داده‌های عملکردی مانند ولتاژ، جریان و دما را بررسی کنید و اگر اینورتر خارج از محدوده کار می‌کند، به تکنسین‌ها گزارش دهید.
-
بررسی فن‌ها از مهمترین اصول نگهداری اینورتر
یکی دیگر از اصول نگهداری اینورتر بررسی فن‌ها و عملکرد صحیح آنها است. بدون کارایی درست فن‌ها، اینورتر نمی‌تواند به درستی کار کند و ممکن است بیش از حد گرم شود؛ در نتیجه خازن‌ها خشک می‌شوند و ممکن است سیستم خاموش شود. بنابراین باید صدا‌های غیرعادی یا لرزش‌های بیش از حد را بررسی کنید و مطمئن شوید که فن‌ها می‌توانند آزادانه و بدون مانع بچرخند. دقت داشته باشید که حفظ محدوده دمایی مناسب برای اینورتر بسیار مهم است و نادیده گرفتن این گام در نگهداری و تعمیر اینورتر می‌تواند خسارت‌های زیادی را به بار آورد.
-
بررسی کی پد و ال سی دی
یکی از قسمت‌های مهم برای ارسال دستورات به اینورتر و مشاهده ورودی و خروجی دستگاه، کی پد و ال سی دی است. باید حتما این قسمت‌ها را به طور دائمی تمیز کنید تا لمس صفحه یا دکمه‌های کی پد دچار مشکل نشوند. همچنین نیاز است که پس از یک برنامه نویسی طولانی مدت، قدری به این وسایل استراحت بدهید و از استفاده دائمی از آنها خودداری نمایید.
-
تهیه نسخه پشتیبان از پارامتر‌ها
در هر بار بازرسی و ارزیابی اینورتر، نیاز است که ابتدا از پارامتر‌های دستگاه در کامپیوتر یا کنترل پنل، یک نسخه پشتیبان تهیه کنید. این کار را باید قبل از اینکه دست به قطعات دستگاه بزنید، انجام دهید تا همه اطلاعات به صورت فریزشده باقی بمانند. با استفاده از این نسخه‌های پشتیبان می‌توانید مشکلات جزئی درایو را به راحتی برطرف کنید.
-
تست مقاومت
از دیگر نکات مهم در اصول نگهداری اینورتر می‌توان به تست مقاومت روی کنتاکت‌های درایو اشاره کرد. اگر این قطعه فرسوده شده باشد، می‌تواند در سوئیچ‌ها عدم تعادل ایجاد کرده و وظایف کنترلی اینورتر را دچار اختلال کند. بنابراین لازم است که هرگونه عدم تعادل متناوب یا مستقیم را موردبررسی قرار دهید.
-
تمیز کردن دائمی درایو
از دیگر اصول مهم نگهداری از اینورتر می‌توان به تمیز کردن دائمی و خشک نگه داشتن محیط (به ویژه برای اینورتر‌هایی که درجه IP پایینی دارند) است. همچنین اگر اینورتر در منطقه ای قرار گرفته که به طور دائمی با زباله‌ها، گرد و غبار یا رطوبت سر و کار دارد، باید مطمئن شوید که این شرایط محیطی بر روی عملکرد آن تاثیر نمی‌گذارند. برای مثال گرد و غبار می‌تواند منجر به مسدود شدن فن‌ها و هیت سینک‌ها شود که به دستگاه آسیب می‌زند. همچنین رطوبت بیش از حد هم باعث زنگ زدگی و خوردگی خواهد شد که در عملکرد دستگاه اختلال ایجاد می‌کند.