اینورتر چیست و انواع آن چه کاربردهایی دارد؟

در این مقاله، میخواهیم بدانیم اینورتر چیست و نحوه عملکرد اینورتر را توضیح می‌دهیم؛ آنگاه کاربردهای اینورتر را شرح می‌دهیم و مزایای آن را مرور می‌کنیم؛ در ادامه، قیمت اینورتر و نکات مربوط به خرید اینورتر ها را بررسی می‌کنیم؛ همراه ماباشید.

اینورتر چیست

منبع تغذیه ی جریان متناوب (AC) تقریبا برای کلیه نیاز های مسکونی، تجاری و صنعتی استفاده می شود. اما بزرگترین مسئله در مورد جریان متناوب این است که نمی توان آن را برای استفاده در آینده ذخیره کرد.

بنابراین جریان متناوب به جریان مستقیم (DC) تبدیل می‌شود و پس از آن جریان مستقیم در باتری ها و ابرخازن ها ذخیره می شود. و اکنون هرزمان که جریان متناوب لازم باشد، جریان مستقیم مجددا برای به کار انداختن لوازم برقی(لوازم مبتنی بر AC) به جریان متناوب تبدیل می شود.

بنابراین وسیله ای که جریان مستقیم را به جریان متناوب تبدیل می‌کند، اینورتر نامیده می‌شود. اینورتر برای تبدیل DC به متغیر AC استفاده می‌شود. این تغییر می تواند در بزرگی ولتاژ، تعداد فاز ها، فرکانس یا اختلاف فاز باشد.

اینورترها چه شکلی هستند؟

ممکن است اینورترها خیلی بزرگ و سنگین باشند- مخصوصا اگر برای این که بتوانند مستقل کار کنند، باتری داخلی داشته باشند. در ضمن اینورترها گرمای زیادی تولید می‌کنند که به همین دلیل هم هست که هم هیت سینک‌های بزرگ (پره‌های فلزی) و هم فن دارند.

همانطور که در عکس بالا می‌بینید، مدل‌های معمولی‌شان تقریبا به اندازۀ یک باتری ماشین یا شارژر باتری ماشین هستند؛ واحدهای بزرگ‌تر تا حدی شبیه به چند باتری‌ ماشین که به شکل عمودی روی هم قرار داده شده باشند، به نظر می‌رسند.

کوچکترین اینورترها جعبه‌های قابل حمل‌تری به اندازۀ رادیوی ماشین هستند که می‌توانید به فندک خودرویتان وصلشان کنید تا برای شارژ لپ‌تاپ با موبایلتان برق AC تولید کند.

همانطور که مصرف برق وسایل برقی با یکدیگر متفاوت است، برق تولیدی اینورترها هم با هم متفاوت است. معمولا برای اطمینان بیشتر، باید اینورتری انتخاب کنید که توانی حدود یک چهارم بیشتر از حداکثر توان وسیلۀ مورد نظرتان داشته باشد.

با این کار در واقع این موضوع را در نظر گرفته‌ایم که بعضی از وسایل برقی (مثل یخچال و فریزر و لامپ‌های فلورسنت) در لحظه‌ای که روشن می‌شوند، حداکثر توان (پیک توان) را مصرف می‌کنند. با این که اینورترها قادر به تامین پیک توان برای مدتی کوتاه هستند، اما مهم است این نکته را هم در نظر بگیریم که اینورترها برای کار کردن به مدت طولانی در پیک توان طراحی نشده‌اند.

بیشتر بدانید: راهنمای خرید اینورتر خودرو و گرفتن برق از باطری ماشین

نحوه عملکرد اینورتر موتور چگونه است؟

اگر بخواهیم تعریفی از اصطلاح اینورتر (Inverter) ارائه دهیم، باید بگوییم دستگاهی است که با کمک آن جریان مستقیم برق DC به جریان متناوب AC تبدیل می شود. اینورتر برق AC شهری به این صورت عمل می کند که برق متناوب شهری را با ولتاژ ۲۲۰ ولت و فرکانس ۵۰ هرتز را به برق DC تبدیل می کند، اما زمانی عملکرد کرد اصلی را نشان می دهد که برق DC به برق متناوب AC با ولتاژ و فرکانس مورد نیاز و دلخواه و متناسب با کارکرد برقی مصرف ‌کننده متصل می شود.

از طرفی گردش موتور شتاب گردش موتور به صورت مستقیم با ولتاژ و فرکانس موتور ارتباط دارد و هر اندازه که فرکانس و ولتاژ آن بیشتر شود، سرعت آن بالاتر می‌رود. هر وقت که بار موتور الکتریکی به فرکانس و ولتاژ کمتر نیاز داشته باشد، از اینورتر برای کم کردن فرکانس و ولتاژ آن استفاده می‌شود، برای کاهش سرعت موتور الکتریکی هم از اینورتر استفاده می‌کنیم.

برای مثال وقتی لباس شویی را برای شست و شوی لباس کمتری روشن می کنید، ماشین تشخیص می دهد که وزن لباس کمتر است و با قدرت و سرعت کمتری موتور را به حرکت در می آورد. اینورتر در آسانسور نیز با کنترل سرعت موتور در موقعیت ‌های مختلف حرکت آن بین طبقات، حرکت کنترل‌ شده‌ تر و نرم ‌تری ایجاد می کند.

جریان اینوتر از چه راهی به دست می آید

باتری یکی از وسیله هایی ست که اینورتر با استفاده از ان جریان ac را به دست می اورد. البته یکی از بهترین راه هایی که اینورتر می تواند جریان ac را کسب کند استفاده از پانل خورشیدی می باشد. بسیاری از دستگاه هایی که در زندگی روزمره ی ما نقش اساسی دارند مانند کامپیوتر و یخچال دارای قابلیت اینورتر هستند.

درگاه ورودی و خروجی اینورتر

تمامی اینورتر ها از درگاه خروجی سه فاز بهره می برند اما از نظر درگاه ورودی به دو دسته ی تک فاز و سه فاز تقسیم می شوند. اینورتر هایی که دارای توان 3 اسب بخار و پایین تر از ان هستند از ورودی تک فاز و اینوتر هایی که بالاتر از سه اسب بخار هستند از ورودی سه فاز برخوردار هستند.

اینورتر ها دارای یک خروجی هستند اما جریان خروجی ان ها به شکل ها متنوع از جمله معمولی، پله پله، موج مربعی و سینوسی خالص خارج می شود.

انواع اینورتر از لحاظ ولتاژ ورودی و خروجی

• اینورتر تک فاز به تک فاز: اینورتر ورودی تک فاز، خروجی تک فاز
• اینورتر تک فاز به سه فاز: اینورتر ورودی تک فاز، خروجی سه فاز ۲۲۰ ولت
• اینورتر سه فاز به سه فاز: اینورتر سه فاز ورودی، خروجی سه فاز ۳۸۰ ولت

مزایای اینورتر چیست و استفاده از آن چه نتایجی دارد؟

اینورتر مزایا و نقاط برتری زیادی به همراه دارد. کارایی هوشمند آن مهمترین ویژگی اینورتر است. اینورتر مقدار باری که در سمت موتور در گردش است را شناسایی کرده و سپس متناسب با همان، به موتور فرمان می‌دهد تا آن را صادر کند.

همچنین اینورتر باعث صرفه جویی در مقدار مصرف انرژی شده که باعث می‌شود در هزینه‌ها کاهش چشمگیری شود. ضمنا از آن جایی که اینورتر سبب می‌شود تا ضربه‌های مکانیکی به موتور کمتر شود، عمر قطعات مکانیکی بالاتر می‌رود. از طرفی با وجود اینورتر می‌توان موتور را بدون نیاز به برق قطع و وصل کرد.

انواع کاربردهای اینورتر چیست؟

امروزه از اینورتر ها برای استفاده در اغلب پمپ های کشاورزی، خط تولید، آسانسور، کارخانه صنعتی و. . . که از تجهیزات اتوماسیون صنعتی هستند استفاده می شود. اینورتر ها بر اساس انواعی که دارند دارای کاربردهای متنوعی هستند که در این قسمت از مقاله قصد داریم به آن ها پرداخته و هر یک را مورد بررسی قرار دهیم.

از مزایا و کاربردهای مهم اینورتر می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• صرفه‌جویی در مصرف انرژی الکتریکی و در نتیجه کاهش هزینه‌ها؛
• کاهش جریان راه‌اندازی برق و به‌دنبال آن، دوام و افزایش طول عمر موتور؛
• بالابردن عمر قطعات مکانیکی بعد از موتور به‌دلیل کاهش ضربه‌های مکانیکی در قسمت‌های مختلف موتور و تجهیزات حرکتی به‌دلیل راه‌اندازی نرم موتور؛
• قابلیت تغییر سرعت و جهت حرکت موتور بدون نیاز به کنتاکتور و ادوات برقی دیگر؛
• امکان هوشمندسازی و برنامه‌ریزی برای حرکت موتور؛
• روشن و خاموش‌کردن موتور بدون نیاز به قطع‌ووصل برق اصلی؛
• ایجاد محافظت در مقابل اضافه‌بار و در نتیجه جلوگیری از سوختن موتور؛
• امکان عملکرد موتور در شرایطی که ولتاژ ورودی به آن مدام در حال تغییر است و حفاظت از موتور دربرابر افزایش ناگهانی ولتاژ؛
• افزایش سرعت بیشتر از سرعت نامی در موتور.

کاربرد اینورتر های ac

اگر تروموتوری دارید که لازم نیست با سرعت کامل راه‌اندازی شود می‌توانید با استفاده از کنترل موتور با درایو صنعتی یا اینورتر ac هزینه های انرژی آن را به مقدار بسیاری کاهش دهید. اینورترهای ac این امکان را به ما می‌دهند که سرعت تجهیزات موتور را با تجهیزات فرایند تطبیق دهیم.

به بیان ساده‌تر ما یک سری تجهیزات داریم که لازم است آن الکتروموتوری که در آن وجود دارد با سرعت مشخصی به گردش درآید که اینورتر مسئول انجام این کار می باشد.

کاربرد اینورتر در کاهش مصرف انرژی

اینورترها به ما این امکان را می‌دهند که در زمان الزامات بار از سرعت تکامل کمتری نسبت به دیگر تکنیک های کنترل سرعت را صرف کند. یک اینورتر با استفاده از عملکرد صرفه جویی در مصرف انرژی خود در ابتدا با تعیین میزانی از نیرو به موتور در لغزش آن صرفه جویی می کند.

سپس میزان توانی را که باید برای موتور اعمال شود را طبق طیف فرکانس اندازه گیری های توان و پارامترهای تنظیم شده موتور محاسبه می کند.

کاربرد اینورتر در افزایش طول عمر

تجهیزات و کاهش تعمیر و نگهداری روش های تک سرعتی موتور را به طور ناگهانی استارت می کنند و آن را در معرض نوسانات جریان و گشتاور استارت بالا قرار می دهند که این مقدار چیزی حدود ۱۰ برابر جریان بار کامل می باشد.

از طرف دیگر اینورتر های ac به صورت تدریجی و یکنواخت موتور را با سرعت عملیاتی مورد نظر بالا می‌برند تا تنش مکانیکی و الکتریکی و همچنین کاهش هزینه های تعمیر و کاهش پیدا کند و به طول عمر موتور و تجهیزات آن افزوده شود.

همچنین اینورترهای ac این توانایی را دارند که موتور را طبق الگوی تخصصی به کار بیندازند. علت این کار به حداقل رساندن تنش مکانیکی و الکتریکی می باشد. به طور کلی دلایل بسیار متفاوتی برای کاربرد اینورتر در صنعت وجود دارد.

کاربرد های اینورتر چیست؟

• انواع پمپ های صنعتی و ساختمانی
• سیستم های آب رسانی بوستر پمپ
• فن های صنعتی
• آسانسور
• انواع جرثقیل های سقفی و تاور کرین های سنگین
• نوار نقاله
• دستگاهای اکسترودر
• انواع ماشین آلات صنایع چاپ
• انواع ماشین آلات صنایع تزریق پلاستیک
• انتقال انرژی به روش HVDC
• درایوهای الکتریکی وسیله نقلیه
• استفاده در پنل های خورشیدی
• منبع تغذیه
• منابع برق اضطراری
• گرمکن القایی

بیشتر بدانید: راهنمای خرید باطری آسانسور

انتقال انرژی به روش HVDC

در انتقال به روش HVDC (انتقال مقدار زیادی انرژی در مسافت های زیاد و با تلفات کم)، ابتدا برق AC به برق DC با ولتاژ بالا تبدیل کرده و سپس بوسیله اینورتر برق DCرا به AC با فرکانس بالاتر تبدیل می کنند.

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 اینجا به عنوان یک ژنراتور عمل می کند) گرفته و آن را در باتری ها ذخیره می کند.

اینورتر پنل های خورشیدی

پنل های خورشيدی دارای خروجی DC هستند كه با استفاده از اينورترها 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.

بیشتر بدانید: تفاوت یو پی اس و اینورتر چیست؟

گرمکن القایی

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.

توربین های بادی

در نیروگاه‌های بادی برق تولیدی با اینکه AC‌ می‌باشد دارای فرکانس متغیر ناکارآمدی‌ می‌باشد، در این حین نیز ابتدا با استفاده از کِنوِرتر به یک برق DC تبدیل شده و در ادامه با بهره گیری از اینورتر برق DC به برق AC با فرکانس‌های 50 و 60 هرتز تبدیل‌ می‌گردد.

چرا باید از اینورتر استفاده کنیم؟

کاهش مصرف انرژی و هزینه های آن

اگر کار مورد نظر شما نیاز ندارد که موتور با تمام سرعت حرکت کند، می توانید با یک اینورتر سرعت آن را کنترل کرده و هزینه های خود را کاهش دهید. این فقط یکی از مزایای استفاده از اینورتر است. به کمک اینورتر می توانید سرعت موتور را نسبت به باری که روی آن است تنظیم کنید. روش دیگریبرای کنتر موتور AC وجود ندارد که بتوانید با آن این کارها را انجام دهید.

امروزه بیش از 65 % مصرف انرژی در صنایع مربوط به الکتروموتور ها می باشد. بهینه سازی کنترل موتور ها با نصب اینورتر می تواند بیش از 70% مصرف انرژی آنها را کاهش دهد علاوه بر آن استفاده از اینورتر کیفیت محصولات را افزایش و هزینه های تولید را کاهش می دهد. تخفیفات مالیاتی برای مصرف بهینه انرژی و تخفیفات دیگر باعث می شوند که سرمایه گذاری برای خرید اینورتر در کمتر از 6 ماه بازگردد.

افزایش تولید به کمک کنترل دقیق تر

اگر الکتروموتورها با سرعت مناسب کار کنند، اشتباهات کمتری در خط تولید رخ می دهد، سطح تولید افزایش پیدا می کند و در نتیجه ی آن در آمد شما افزایش پیدا می کند. تمیز کردن آلودگی های نوار نقاله ها و مخصوصا اطراف موتور ها می تواند نقش موثری در افزایش بهره وری از موتورها داشته باشد.

افزایش طول عمر و کاهش تعمیر و نگهداری تجهیزات

استفاده از اینورتر که سرعت بهینه الکتروموتورها را تنظیم می کند باعث افزایش طول عمر دستگاه و کاهش زمان تعطیلی به خاطر تعمیرات می شود. اینورتر ها بخاطر کنترل بهینه فرکانس و ولتاژ می توانند موتور شما را در برابر آسیب هایی مثل اضافه بار های الکتریکی، اتصال فاز به فاز، ولتاژ پایین، ولتاژ بالا و. . . حفاظت کنند.

وقتی یک الکتروموتور را با اینورتر راه اندازی می کنید دیگر نباید نگران شوک لحظه راه اندازی باشید چرا که اینورتر موتور را به آرامی راه اندازی می کند و در نتیجه این شوک به نوار نقاله ها، گیربکس ها، بلبرینگ ها و سایر تجهیزات نیز وارد نمی شود.

همچنین یک روش بسیار مناسب برای کاهش ضربه قوچ (آن گونه که نامیده می شود) است. چون که می تواند سیکلهای شتاب گیری و شتاب دهی خیلی نرم داشته باشد.

نحوه انتخاب اینورتر

برای انتخاب اینورتر مناسب با نوع کاربری موردنظر می‌بایست به نکاتی که در ادامه آورده شده دقت کرد:

• نوع برق ورودی به اینورتر (تک فاز یا سه فاز بودن آن)
• جریان الکتروموتور
• میزان کیلووات الکتروموتور
• نوع کاربری الکتروموتور (سبک کار یا سنگین کار بودن)
• دمای محیطی که اینورتر می‌خواهد درآن نصب شود.
• میزان رطوبت محل نصب
• قیمت اینورتر

قیمت اینورتر به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله آن‌ها توان و کیلووات اینورتر، نوع تک فاز یا سه فاز بودن آن و از همه مهمتر آپشن‌های کنترلی یک اینورتر که در اختیار شما می‌گذارد.

در نتیجه، قیمت اینورتر به این موارد بستگی دارد:

• توان اینورتر؛
• ولتاژ ورودی (تک‌فاز یا سه‌فاز)؛
• سطح تکنولوژی و امکانات کنترلی؛
• آپشن‌های ارتباطی با سایر کنترلرهای صنعتی.

طبقه بندی انواع اینورتر ها

اینورتر بر اساس خروجی، منبع، نوع بار و غیره در انواع مختلفی طبقه بندی می شود، در زیر طبقه بندی کامل مدارهای معکوس کننده قرار دارد:

انواع اینورتر ها با توجه به ویژگی خروجی

1. اینورتر موج مربعی
2. اینورتر موج سینوسی
3. اینورتر موج مصنوعی اصلاح شده

انواع اینورترها با توجه به منبع

1. اینورتر منبع جریان
2.  اینورتر منبع ولتاژ

انواع اینورتر ها با توجه به نوع بار

اینورتر تک فاز

• اینورتر نیم پل (Half bridge)
• اینورتر تمام پل (Full bridge)

اینورتر سه فاز

• حالت 180 درجه
• حالت 120 درجه

انواع اینورترها براساس تکنیک PWM

1. 1. مدولاسیون پهنای پالس منفرد (SPWM)
2. 2. مدولاسیون پهناسی پالس چندگانه (MPWM)
3. 3. مدولاسیون پهنای پالس سینوسی (SPWM)
4. 4. مدولاسیون پهنای پالس سینوسی اصلاح شده (MSPWM)

انواع اینورتر ها با توجه به تعداد سطح خروجی

1. اینورتر معمولی دوسطحی
2. اینورتر چندسطحی

اکنون درباره همه ی آن ها توضیح خواهیم داد. شما می توانید نمونه مدار اینورتر 12 ولت DC تا 220 ولت را در اینجا بررسی کنید.

 دسته بندی اینورتر ها بر اساس شکل موج خروجی

شکل موج خروجی یکی از معیار های تقسیم اینورترها محسوب می شود. این دستگاه ها بر این اساس به سه دسته تقسیم می شوند:

• اینورتر های موج مربعی

این نوع از اینورتر ها کاربرد کم تری نسبت به سایر اینورتر ها دارند. شکل موج خروجی این دستگاه به شکل یک موج مربعی می باشد. به طور کلی وسایل برقی خانگی و همه تجهیزات برقی که با برق ac کار می کند برای موج سینوسی طراحی می‌شوند. وظیفه اینورتر موج مربعی این است که سیگنال دیسی را به یک سیگنال ac با فاز جا به جا شده تبدیل کند.

• اینورترهای شبه سینوسی

این دسته از اینورترها سیگنالی به وجود می‌آورند که شبیه به یک موج سینوسی می باشد. این نوع از ورقه ها می‌توانند فاز را به طور مستقیم از مثبت به منفی تغییر دهند. همچنین ساختار اینورتر شبه سینوسی نسبت به اینورتر موج مربعی پیچیده تر می باشد.

• اینورتر های سینوسی

این دسته از اینورترها پیچیده ترین و در عین حال پربازده ترین نوع اینورترها محسوب می شوند. اینورتر های سینوسی شکل موج سینوسی را به طور خالص تولید می کند که شبیه به شکل یک موج توان شبکه می باشد. توجه داشته باشید که این دسته از اینورتر ها تلفات کمتری به وجود می‌آورند اما هزینه ساخت بالایی دارند. از این اینورترها می توان در بسیاری از موارد تجاری و خانگی استفاده کرد.

سوالات کوتاه و مهم در مورد اینورتر