اینورتر و کاربردهای آن

در این مقاله می خوانیم :

- اینورتر چیست

- چه ویژگی هایی دارد

- کاربرد ها و موارد مصرف آن کدام است

 

اینورتر (Inverter) یا مبدل برق دستگاه الکترونیکی است که جریان مستقیم (DC) را به جریان متناوب (AC) تبدیل می کند. جریان AC تبدیل شده را می توان به دلخواه تبدیل به ولتاژ و فرکانس مورد نظر کرد. این کار را می توان با استفاده از تقویت کننده (Amplifier) انجام داد. کاربرد اینورتر درواقع دقیقا عکس یکسوساز (Rectifier) است. یکسوساز جریان متناوب (AC) را به جریان مستقیم (DC) تبدیل می کند.

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 20 اسب بخار باید از اینورتر 20 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 3 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.

 

مزایای کاربرد اینورتر ها جهت راه اندازی الکترو موتور ها :

1. کنترل جریان راه اندازی

هنگام راه اندازی بطور مستقیم از برق شبکه، یک موتور AC به اندازه ۷ یا ۸ برابر بار کامل جریان می کشد. این جریان بالا باعث تولید گرما در موتور شده در دراز مدت موجب کاهش عمر مفید موتور می گردد. با استفاده از درایو موتور AC استارت موتور از فرکانس و ولتاژ صفرشروع شده و در طول مدت راه اندازی  باتنظیم زمان شتابگیری جریانی برابر ۵۰ تا ۷۰ % بار نامی از موتور می گذرد.چنانچه با تنظیم زمان شتابگیری باز هم  جریان بیشتر از این حد (۵۰ تا ۷۰% بار نامی)گردد مربوط به اضافه بار متصل شده به موتور می باشد. کاربرد اینورتر کاربرد اینورتر کاربرد اینورتر کاربرد اینورتر

2. کاهش اختلالات در شبکه برق

استارت موتور با جریانی ۷ یا ۸ برابر جریان نامی تخلیه نسبتا بزرگی را در سیستم توزیع ایجاد می کند.اساسا ضعیف شدن ولتاژ شبکه و جلوگیری از افت ولتاژ آن وابسته به توان موتور و ظرفیت شبکه توزیع می باشد.این افت ولتاژ می تواند بر تجهیزات حساس متصل به سیستم توزیع تاثیر گذاشته و موجب trip شدن آنها به حالت افلاین گردد.تجهیزاتی چون کامپیوتر، سنسور ، کنترل فاز ، تجهیزات ابزار دقیق و … می توانند تحت تاثیر این افت ولتاژ باشند.

3. مصرف انرژی کمتر هنگام استارت

اگر توان مصرفی یک الکترو موتور متناسب با حاصلضرب ولتاژ در جریان باشد پس توان مصرفی جهت راه اندازی موتور AC بطور مستقیم از شبکه خیلی بیشتر از حالتیست که ما از یک اینورتر کنترل سرعت استفاده می کنیم.البته این قابلیت فقط در زمان راه اندازی موثر بوده و هنگاهی عملکرد موتور در بار نامی تاثیری ندارد.

4. کنترل زمان شتابگیری و کاهش تنش مکانیکی

اینورتر ها قابلیت تنظیم سرعت از صفر تا ماکزیمم سرعت را داشته و علاوه بر آن رمپ (شیب)شتابگیری آن نیز قابل کنترل است.شتابگیری نرم وآرام یک موتور AC می تواند از شوک مکانیکی جلوگیری کرده و مانع از فرسایش سریع تجهیزات مکانیکی گردد.

5. تنظیم سرعت کامل

جهت بهینه سازی کامل یک فرایند ، ماشین یا دستگاه با استفاده از اینورتر می توان سرعت یک الکترو موتور را تغییر داد از طرف دیگر اینورتر این اجازه را به مهندس اتوماسیون کار می دهد که جهت کنترل یک فرایند سرعت را نیز از راه دور کنترل کند.

6. تنظیم محدوده گشتاور

با استفاده از درایو موتور AC و تنظیم محدوده گشتاور می توان از آسیب جدی مکانیکی ماشین و سایر تجهیزات پروسه پیشگیری کرد.در واقع با محدود کردن میزان ماکزیمم گشتاور در هر سرعتی که ما از موتور استفاده کنیم گشتاور اعمالی موتور بیشتر از حد ماکزیمم نمی گردد.

7. کنترل توقف و استوپ موتور

در استفاده از الکتروموتورها در صنعت نتنها نحویه استارت و شتابگیری مهم بوده بلکه شیوه استوپ و توقف موتور جهت جلوگیری از سایش و پارگی مکانیکی نیز بسیار مهم می باشد که این مهم نیز با استفاده از اینورتر و تنظیم زمان استوپ (Deceleration time) قابل کنترل می باشد.

8. صرفه جویی انرژی در بارهای با گشتاور راه اندازی بالا

با استفاده از اینورتر می توان دربارهایی که نیاز به گشتاور راه اندازی بالایی دارند مثل فن ها و پمپ ها با محدود کردن سرعت راه اندازی در مصرف انرژی صرفه جویی کرد. فن و پمپها دارای گشتاور متغییر می باشند و توان مصرفی آنها متناسب با مکعب سرعت می باشد بنابراین هنگام راه اندازی اگر ماسرعت فن یا پمپ را فرضا ۲/۱ کنیم توان مصرفی ۸/۱ خواهد شد.

استفاده از اینورتر برای راه اندازی فن و پمپ نیاز به استفاده از بعضی تجهیزات مکانیکی چون پره ،دیمر و … را نیز مرتفع می کند.

9. امکان تغییر جهت چرخش موتور

با استفاده از درایو موتور AC امکان تغییر جهت موتور بدون نیاز به استفاده از کنتاکتور اضافی و یا تغییرات وایرینگ وجود دارد.حذف کنتاکتور و کاهش وایرینگ هزینه تعمیرات و نگهداری را نیز بنوبه خود کاهش می دهد.

10. حذف تجهیزات مکانیکی اضافی

استفاده از اینورتر در برخی کاربردها می تواند باعث حذف تجهیزات مکانیکی گرانقیمت همچون گیربکس گردد. بجهت اینکه اینورتر می تواند با محدوده تغییر سرعت بینهایت کار کند می تواند در بساری از کاربردها جایگزین تجهیزات مکانیکی شود و از طرف دیگر نیز هزینه نگهداری تجهیزات نیز کم گردد.

 

امروزه با گسترش و تخصصی تر شدن کاربردها ،اینورترها هم تخصصی شده و در نواحی مختلف مورد استفاده قرار می گیرند  :

• فعالیتهای گشتاور ثابت مثل میكسرها , اكسترودرها , نوارهای نقاله و . . .
• فعالیتهای توان ثابت مثل كشش و دستگاههای ماشینی
• فعالیتهای گشتاور متغیر مثل فن و پمپ

بسیاری دیمر (Dimmer) را با اینورتر اشتباه می گیرند. توجه داشته باشید که دیمر نوع جریان برق را تغییر نمی دهد. تنها کاری که دیمر انجام می دهد کاهش میزان جریان برق است. از این رو بیشتر برای بالا و پایین بردن میزان شدت نور لامپ استفاده می شود. در مقابل همانطور که بالا توضیح دادیم اینورتر یا مبدل جریان نوع جریان برق را تغییر می دهد.

همانطور ک گفته شد اینورتر ها ظرفیت ها و توان های متفاوتی دارند که بسته به کاربرد استفاده می­شوند و در بازار برند های مختلفی از اینورتر به چشم می­خورد

در تصاویر فوق برخی از اینورترهایی که در واحد بازرگانی شرکت مهندسی و بازرگانی پیشگام صنعت به فروش می­رسد را مشاهده می کنید .