اینورتر چیست؟
اینورتر چیست؟
احتمالاً بسیاری از افراد کنجکاو هستند که بدانند اینورتر چیست و چرا از آن استفاده می‌شود؟ واژه Inverter به معنای وارون‌گر است و برای تبدیل جریان مستقیم به جریان متناوب استفاده می‌شود. برای درک بهتر این مفهوم، بهتر است انواع کاربردهای اینورتر را مورد بررسی قرار دهید. اینورتر در موارد مختلف و بسیار متنوعی به کار می‌رود. تقریباً هر جایی که نیاز به تبدیل جریان مستقیم به جریان متناوب باشد، اینورتر نقش اساسی دارد. برای مثال، برای تبدیل برق تولیدی از پنل‌های خورشیدی، باتری، دستگاه جوش، کولرهای گازی، ماشین لباسشویی و …، از این نوع مبدل برای کاهش مصرف برق استفاده می‌شود.
چگونگی عملکرد اینورتر؟
اینورترها ابتدا برق AC شهری با ولتاژ ۲۲۰ ولت و فرکانس ۵۰ هرتز را به برق DC تبدیل می‌کنند. اما وظیفه اصلی آنها زمانی آغاز می‌شود که این برق را دوباره به برق AC متناوب، با ولتاژ و فرکانس مورد نیاز و همسان با نیازهای دستگاه‌های الکتریکی مصرفی تبدیل می‌کنند.
سرعت چرخش موتور (دور در دقیقه یا RPM) به طور مستقیم با ولتاژ و فرکانس موتور مرتبط است. هر چه ولتاژ و فرکانس بالاتر باشد، موتور نیز سریع‌تر چرخش می‌کند. هنگامی که موتور الکتریکی به ولتاژ و فرکانس کمتری نیاز دارد، می‌توان از اینورتر برای کاهش ولتاژ و فرکانس استفاده کرد و عملکرد موتور را بهبود بخشیم.
همچنین، زمانی که نیاز به کاهش سرعت موتور الکتریکی داریم، می‌توانیم با استفاده از اینورتر، سرعت را کاهش دهیم. به عنوان مثال، زمانی که کمترین مقدار لباس در ماشین لباسشویی ریخته می‌شود، ماشین با شناسایی وزن لباس، با قدرت و سرعت کمتری چرخش می‌کند. همچنین، در دستگاه‌هایی مانند آسانسور، با کنترل سرعت موتور آسانسور در موقعیت‌های مختلف حرکت بین طبقات، حرکتی نرم‌تر و کنترل‌شده‌تر را مشاهده می‌کنیم.
آشنایی با انواع اینورترها
در دنیای ابزارهای جوشکاری، اینورترها به انواع مختلف و بی‌شماری تقسیم می‌شوند. اینورترها از نظر ورودی به دو دسته اینورتر تک‌فاز و اینورتر سه‌فاز تقسیم می‌شوند، اما همه آنها خروجی سه‌فاز دارند.
- اینورتر تک فاز
اینورترهای تک‌فاز برق متناوب تک‌فاز را تبدیل می‌کنند. این دستگاه‌ها عمدتا برای استفاده در سیستم‌های کوچک و مصرف خانگی طراحی شده‌اند. به عنوان مثال، اینورترهای تک‌فاز معمولا برای تأمین برق از منابع خورشیدی در منازل و کسب‌وکارهای کوچک مورد استفاده قرار می گیرند.
- اینورتر سه فاز
اینورترهای سه فاز به منظور تبدیل جریان سه فاز به تولید برق مورد استفاده قرار می‌گیرند. این تجهیزات اصلی در صنایع بزرگ و مکان‌های صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این اینورترها برای تأمین انرژی برای سیستم‌های صنعتی سه فاز، ایستگاه‌های تقویت برق و دیگر موارد مشابه بکار می‌روند. به دلیل نیاز به توان بالا و کاربردهای صنعتی، اینورترهای سه فاز بسیار محبوب هستند.
انواع اینورترها از نظر فاز و شکل موج خروجی
همانگونه که در بالا ذکر شد، اینورترها از جهت فاز به دو دسته تک فاز و سه فاز تقسیم می‌شوند. همچنین از نظر شکل موج خروجی نیز به سه دسته زیر طبقه بندی می‌شوند.
- خروجی به شکل سینوسی اصلاح شده
- خروجی به شکل سینوسی خالص
- خروجی به شکل موج مربعی
- اینورتر موج سینوسی اصلاح شده
اینورترهایی که ترکیبی از شکل موج مربعی و شکل موج سینوسی دارند، برای بارهای مقاومتی و خازنی مناسب هستند. این نوع از اینورترها از موج‌های تولیدی پرکاربرد و اقتصادی استفاده می‌کنند و می‌توانند در وسایل برقی سبک مانند تلویزیون یا کامپیوتر استفاده شوند.
- اینورتر موج سینوسی خالص
این نوع اینورترها در کاربردهای مختلف تجهیزات الکتریکی قابل استفاده هستند و جزو بهترین اینورترها به شمار می آیند، زیرا برای انواع بارها بهترین گزینه خواهند بود. آنها به طور کامل، موج سینوسی را به همان شکل شبکه برق خانگی ما تولید می‌کنند.
- اینورتر موج مربعی
این نوع اینورترها برای بارهایی که به مقاومت نیاز دارند مناسب هستند. شکل موج خروجی ولتاژ آنها به صورت مربع است. این نوع اینورترها کمتر استفاده می‌شوند زیرا بیشتر لوازم خانگی بر اساس شکل موج سینوسی طراحی شده‌اند. با این حال، استفاده از آنها محدود است.
استفاده از اینورتر سبب چه مزایایی می شود؟
استفاده از تبدیل‌کننده‌های فرکانس یا همان اینورتر در انواع مختلف محیط‌ها از جمله صنعت، خانه‌ها و مکان های تجاری با مزایای فراوان همراه است. یکی از اهمیت‌های بزرگ آنها، قابلیت کنترل دقیق سرعت موتورها است. این دستگاه‌ها با تغییر فرکانس و ولتاژ ورودی به موتور، امکان کنترل دقیق سرعت آنها را فراهم می‌کنند.
این ویژگی در ماشین‌آلات صنعتی، پمپ‌ها، پنل‌های خورشیدی و تجهیزات صنعتی دیگر بسیار مورد توجه قرار می‌گیرد. استفاده از اینوترها معمولا منجر به کاهش صدا و لرزش در موتورها می‌شود. این ویژگی در صنایعی که به ارتعاش و صدا حساس هستند، مانند صنایع نساجی و پردازشی، بسیار حیاتی است. استفاده از این دستگاه باعث کاهش اتلاف انرژی می‌شود و با تبدیل انرژی الکتریکی به شکل مورد نیاز برای انجام وظایف مختلف، مانع از اتلاف انرژی می‌شود. در ادامه به چند نمونه دیگر از ویژگی های اینورتر اشاره خواهیم کرد.
- فعال و غیر فعال سازی موتور بدون لزوم اتصال به برق اصلی
- افزایش طول عمر اجزای مکانیکی، به دلیل کاهش ضربه‌های مکانیکی در اجزای مختلف موتور و تجهیزات حرکتی به دلیل راه‌اندازی نرم موتور، منجر به بهبود عملکرد و پایداری سیستم می‌شود
- امکان تغییر سرعت و جهت حرکت موتور بدون نیاز به استفاده از کنتاکتور و سایر تجهیزات الکتریکی
- توانایی هوشمندسازی و برنامه‌ریزی جهت حرکت موتور
چرا استفاده از اینورتر مصرف برق را کاهش می دهد؟
اینورتر یا به عبارت دیگر مبدل، به صورت خوکار، توانایی تشخیص میزان بار وارد شده به موتور را دارد و با تنظیم جریان به موتور، انرژی لازم را به آن می‌رساند. این جریان در بسیاری از مواقع کمتر از جریان اسمی موتور است که باعث صرفه‌جویی در مصرف انرژی و کاهش هزینه‌ها می‌شود.
با توجه به اینکه موتورهای القایی از مصرف بار راکتیو بسیاری برخوردار هستند، با استفاده از اینورترها می‌توان این مشکل را حل کرد. اینورترها دارای بانک خازنی داخلی هستند که مصرف بار راکتیو موتور را جبران می‌کنند. این باعث می‌شود موتور فقط بار اکتیو را از شبکه برق مصرف کند و در نتیجه هزینه اضافی نداشته باشد و نیازی به نصب بانک خازنی خارجی نباشد.
دستگاه اینورتر جوشکاری
دستگاه جوش اینورتر، به عنوان یک نسل جدید از دستگاه‌های جوشکاری شناخته می‌شود. این دستگاه‌ها از جمله محبوب‌ترین انواع اینورترها در بازار هستند، زیرا به دلیل سبکی و کیفیت بالای جوشکاری که ارائه می‌دهند، در بیشتر فعالیت‌های جوشکاری استفاده می‌شوند. منبع تغذیه این دستگاه‌ها قادر به فراهم کردن جریان بالا برای جوشکاری است. با تبدیل جریان AC ورودی به جریان DC خروجی، این دستگاه‌ها عملکرد بسیارعالیی دارند.
دستگاه جوش اینورتر با ویژگی های سبک و مصرف بهینه برق، از دستگاه جوش ترانسی قدیمی متمایز است. در دستگاه جوش های قدیمی، ترانسفورماتور هسته آهنی بزرگ از AC به ولتاژ پایین تبدیل می‌کند و سپس AC به DC تبدیل می‌شود. اما در دستگاه جوش اینورتر، با استفاده از ریکتیفایر AC به DC تبدیل می‌شود. با فرکانس بالا و جریان کمتر، این دستگاه منبع تغذیه ای است که شدت و قدرت جریان را افزایش می‌دهد.
چه تفاوتی میان دستگاه جوش قدیمی و اینورتر جوشکاری وجود دارد؟
تفاوت اصلی بین دستگاه جوش قدیمی و دستگاه جوش اینورتر در نوع کارکرد آنها است. دستگاه‌های جوش اینورتر جریان متناوب ورودی را به جریان مستقیم (DC) خروجی تبدیل می‌کنند، در حالی که دستگاه‌های جوش قدیمی این کار را انجام نمی‌دهند. علاوه بر این، دستگاه‌های جوش اینورتر نسبت به دستگاه‌های قدیمی سبک‌تر، قدرت جوش بالاتر و جوشکاری یکنواخت‌تری دارند. از مزایای جوشکاری با دستگاه‌های اینورتری می‌توان به افزایش کیفیت جوش، صرفه‌جویی در مصرف انرژی، جوشکاری قابل اعتماد و قابل‌حمل بودن آنها اشاره کرد.
هنگام خرید اینورتر به نکات زیر حتما توجه کنید
برای انتخاب اینورتر مناسب برای الکتروموتور خود، ابتدا باید توان مورد نیاز موتور را مشخص کنید. بهتر است اینورتر انتخابی شما توان بیشتری نسبت به توان موتور داشته باشد. به عنوان مثال، برای یک موتور با توان 750 وات، مناسب است از یک اینورتر با توان 1 یا 1.5 کیلووات استفاده کنید. همچنین باید به این نکته توجه داشته باشید که توان اینورترها برای موتورهای استاندارد با سرعت 1400 دور در دقیقه محاسبه شده است. برای موتورهای با سرعت 2800 دور، توان اینورتر باید نصف توان موتور و برای موتورهای با سرعت 700 دور، توان اینورتر باید دو برابر توان الکتروموتور باشد.
حتما الکتروموتور سه‌فاز را انتخاب کنید؛ چون اینورترها خروجی سه‌فاز دارند. برق تک‌فاز یا سه‌فاز برایتان مهم نباشد؛ زیرا اینورتر می‌تواند برق تک‌فاز را به سه‌فاز تبدیل کند. ابتدا باید نوع برقی که در اختیار دارید را بررسی کنید؛ اگر برق تک‌فاز شهری دارید، اینورتری با ورودی ۲۲۰ ولت تک‌فاز بخرید؛ و اگر برق سه‌فاز در دسترس است، اینورتری با ورودی سه‌فاز را انتخاب کنید. اگر هر دو نوع برق در دسترس است، بهتر است از برق سه‌فاز استفاده کنید تا عملکرد موتور بهبود یابد.
کاربردی که می‌خواهید برای استفاده از اینورتر داشته باشید بسیار حائز اهمیت است. برای مثال، در کاربردهایی مانند جرثقیل که نیاز به گشتاور راه‌اندازی اولیه بیشتری دارند، نیاز به سطح تکنولوژی بالاتری از اینورتر وجود دارد. اینورترها در سه مدل کلی عرضه می‌شوند: اول، کنترل برداری که امکان کم و زیاد کردن سرعت به صورت دستی را فراهم می‌کند؛ دوم، سنسورلس که برای کاربردهای نیمه صنعتی و نیمه سنگین استفاده می‌شود و با استفاده از حسگری که در خروجی جریان به موتور دارد، بدون نیاز به سنسور فیزیکی، مقدار بار اعمالی به موتور را اندازه‌گیری و سرعت موتور را کنترل می‌کند؛ مدل آخر، حلقه‌بسته که اینورترهای پیشرفته هستند و می‌توانند با استفاده از خروجی از یک سنسور فیزیکی خارجی مانند انکودر یا خط‌کش دیجیتال یا لیزر، مقدار سرعت موتور را تحت کنترل قرار دهند.
سخن پایانی
استفاده از اینورترها در صنایع، خانه‌ها و تجارت بسیار رایج است. این دستگاه‌ها از کنترل سرعت موتورها گرفته تا مدیریت بار در زمان‌های اوج، در انواع مختلف کاربردهای متفاوتی دارند. برای بهره‌برداری بهینه از این دستگاه‌ها نیاز به دانش و تجربه است، اما با بهره‌گیری از آنها می‌توان به بهبود عملکرد و کاهش هزینه‌ها در انواع صنایع دست‌یافت. این دستگاه‌های الکتریکی انعطاف‌پذیر و قدرتمند هستند که در تحقق اهداف انرژی پایدار و کارایی بالا نقش بسزایی دارند.
