کلمه اینورتر در لغت به معنی معکوس کننده است و دستگاهی است که برق DC را به برق AC تبدیل میکند. از ابتدای کشف برق، به راحتی برق AC را به برق DC تبدیل میکرده اند، اما در دهه های اخیر تبدیل برق DC به برق AC نیز به کمک درایوها امکان پذیر شده است.
اینورترها سه کاربرد اصلی دارند و به این صورت شناخته شده اند:
- اینورتر برق خودرو : اینورتر تبدیل برق ۱۲ ولت DC خودرو به برق شهری
- اینورترجوشکاری: که برای مصارف جوشکاری به کار می رود.
- اینورتر کنترل دور الکتروموتور و پمپ: که برای کنترل انواع الکتروموتور و پمپ صنعتی و خانگی به کار می رود.
فهرست این مقاله ( با کلیک روی هر عنوان به آن قسمت منتقل می شوید)
تفاوت برق AC و DC
برای درک بهتر نحوه کارکرد اینورترها بتدا لازم است بدانیم که جریان AC و DC چه تفاوت هایی با یکدیگر دارند و چگونه تبدیل این دو جریان به یکدیگر باعث صرفه جویی در انرژی خواهد شد. تفاوت برق AC و DC در این است که در جریان AC، قطب های مثبت و منفی به طور مداوم تغییر میکنند که به تعداد دفعات تغییر قطب ها در ثانیه، فرکانس میگویند و واحد آن هرتز است. مثلا در ایران فرکانس برق شهری 50 هرتز است یعنی در یک ثانیه 50 بار قطب مثبت و منفی برق تغییر میکند.
علت اینکه برق شهری از نوع AC است این است که اولا برق تولید شده در نیروگاه ها به علت حرکت چرخشی ژنراتورها، ذاتا از نوع AC است و دلیل دوم که مهم ترین دلیل است این است که تلفات برق AC نسبت به برق DC به علت تغییر جهت الکترون ها خیلی کمتر است. برای درک علت کم بودن تلفات برق AC، اگر یک سنگ را با دست پرتاب کنیم حداکثر 10 متر به جلو میرود حال اگر یک سنگ دیگر نیز اضافه کنیم و سنگ قلاب بسازیم و آن را پرتاب کنیم، مسافت خیلی بیشتری را طی میکند. ولتاژ AC عموما یا 220 ولت است مانند ایران یا 110 ولت مانند ژاپن. در 220 ولت تلفات وسیله برقی کمتر است و در 110 ولت تلفات جانی.
همچنین بخوانید: موتور dc چیست و چگونه کار میکند + فیلم آموزشی
کاربرد اینورتر
اینورتر اغلب در برق شهری و همچنین برای مصارف صنعتی و تجاری مورد استفاده قرار میگیرد. مشکل اصلی جریان AC این است که این نوع جریان، قابل دخیره برای استفاده در آینده نیست. به همین خاطر جریان AC تبدیل به جریان DC می شود و جریان DC در باتری ذخیره میشود و بعدا هر زمان که به جریان AC نیاز بود، جریان DC ذخیره شده به جریان AC تبدیل میشود تا در دستگاه هایی که با جریان AC کار میکنند مورد استفاده قرار گیرد. درایو برای تبدیل کردن جریان DC به انواع جریان AC با ولتاژ، تعداد فاز و فرکانس های مختلف مورد استفاده قرار میگیرد.
دستگاه کاهش مصرف برق کولر گازی
فرض کنید در تابستان از یک کولر گازی برای خنک کردن اتاق استفاده میکنیم و تنظیم کرده ایم که کولر دمای اتاق را در حدود 24 درجه نگه دارد.
در کولری که اینورتر ندارد، کولر با استفاده از خاموش و روشن شدن دمای اتاق را در حدود دمای تنظیم شده نگه میدارد. به این صورت که وقتی دمای اتاق خنکتر از دمای تعیین شده بشود، کولر خاموش شده و وقتی که دمای اتاق چند درجه از دمای تعیین شده بیشتر شود، کولر روشن شده و تا وقتی که دما خنکتر شود، روشن باقی میماند و بعد دوباره خاموش میشود تا هوا گرمتر شود و این چرخه ادامه پیدا میکند. این روشن و خاموش شدن های پی در پی علاوه بر اینکه از عمر مفید کولر میکاهد، با توجه به گشتاور راه اندازی بالای مورد نیاز، باعث افزایش مصرف انرژی هم میشود.
در کولرهای گازی که اینورتر دارند، ابتدا برق ایسی 220 ولت 50 هرتز به وسیله اینورتر به برق دیسی 220 ولت تبدیل میشود یعنی فرکانس حذف میشود. فرض کنید دمای کولر را روی 24 درجه تنظیم کرده ایم. اگر صبح باشد و دمای محیط خنکتر باشد لازم است که موتور با قدرت و سرعت کمتری کار کند و اگر ظهر باشد و دمای محیط گرم باشد لازم است که موتور با قدرت و سرعت بیشتری کار کند. از طریق سنسورهای به کار رفته، تشخیص داده میشود که موتور باید با چه قدرت و سرعتی کار کند و درایو برق 220 ولت دیسی را به برق ایسی با ولتاژ و هر فرکانس متناسب با قدرت و سرعت تشخیص داده شده تبدیل میکند. در نتیجه بدون اینکه نیاز به روشن و خاموش شدن کولر باشد، دمای محیط در حدود دمای تعیین شده باقی میماند و در مصرف انرژی نیز صرفه جویی میشود.
خرید آنلاین انواع اینورتر با ارسال به سراسر کشور
انواع اینورتر
درایور میتواند بر اساس فاکتورهای متفاوت مانند موج خروجی، منبع، نوع سیم بندی و ... به انواع مختلفی تقسیم شود.
- اینورتر موج مربع: شکل موج خروجی ولتاژ برای این نوع درایو به شکل مربع است. این نوع درایو در بین انواع درایوها، کمترین استفاده را دارد زیرا اکثر لوازم خانگی بر اساس شکل موج سینوسی طراحی شده اند. اگر به وسیله ای که بر اساس ولتاژ با موج سینوسی کار میکند، ولتاژ موج مربعی بدهیم، دستگاه آسیب میبیند. این نوع درایورها ارزان قیمت هستند اما همانطور که گفته شد موارد استفاده از آن ها نیز خیلی کم است. این نوع درایورها اغلب برای دستگاه هایی با طراحی ساده که از موتور یونیورسال استفاده میکنند، مورد استفاده قرار میگیرد.
- اینورتر موج سینوسی: شکل موج ولتاژ خروجی این نوع درایور به شکل سینوس است و نکته مهم و مزیت اصلی این نوع اینورتر است زیرا تقریبا تمام وسایل خانگی مورد استفاده با استفاده از موج سینوسی کار میکنند، پس این نوع درایو بهترین خروجی را میدهد همچنین اطمینان داریم که دستگاه ها به طور صحیح کار میکنند. این نوع درایوها گران قیمت هستند اما بیشترین استفاده را نیز دارند.
- اینورتر موج سینوسی اصلاح شده: ساختار این نوع درایو، پیچیده تر از درایور موج مربعی است اما نسبت به اینورتر موج سینوسی ساختار ساده تری دارد. خروجی این نوع درایو نه کاملا شیبه سینوس است و نه کاملا شبیه مربع و درواقع چیزی بین این دو است.
همچنین بخوانید: راهنمای انتخاب موتور الکتریکی + محاسبه پارامترهای موثر(گشتاور، توان و ...)
اینورتر چگونه کار میکند
گفتیم که اینورتر جریان DC را به AC تبدیل میکند. برای توضیح نحوه کار درایو باید ابتدا با نحوه کار ژنراتور و ترانسفورماتور و تفاوت بین این دو آشنا شویم.
ژنراتور یک دستگاه الکتریکی چرخان است که انرژی مکانیکی را از طریق پدیده طبیعی القای الکترومغناطیسی، به انرژی الکتریکی از نوع AC تبدیل میکند(مثل دینام دوچرخه). به طور کلی، ژنراتور از یک سیم پیج و یک آهنربای چرخان نزدیک به آن تشکیل شده است. به محض اینکه قطب های آهنربا به سیم پیج نزدیک میشوند، یک جریان القایی در سیم پیج به وجود می آید و در جهت مخالف چرخش آهنربا جریان میابد.
حال بیایید ببینم که چگونه یک ترانسفورماتور کار میکند. ترانسفورماتور هم جریان AC القایی در سیم پیچ ایجاد میکند اما بر خلاف ژنراتور که با آهنربای دائم کار میکند، در ترانسفورماتور دو سیم پیچ وجود دارد، سیم پیچ اولیه و سیم پیچ ثانویه. سیم پیچ اولیه در ترانسفورماتور نقش آهنربای دائم در ژنراتور را بر عهده دارد. به این صورت که وقتی جریان الکتریکی AC از آن عبور میکند، این سیم پیچ به یک آهنربای اکتریکی تبدیل شده و یک جریان مغناطیسی در اطراف خود ایجاد میکند. از آنجا که جهت جریان AC دائما در حال تغییر است، با تغییر جهت جریان، جهت قطب های میدان مغناطسی تولیدی نیز تغییر میکند و باعث ایجاد جریان القایی AC در سیم پیچ ثانویه میشود.
مزیت ترانسفورماتور این است که ولتاژ تولید شده در سیم پیچ ثانویه، لزوماً همانند سیم پیچ اولیه نیست و قابل کنترل است. اگر سیم پیچ ثانویه در مقایسه با سیم پیچ اولیه دو برابر شود، ولتاژ تولید شده در آن نیز دوبرابر ولتاژ سیم پیچ اولیه میشود. در واقع میتوان با تعداد سیم پیچی های متفاوت، ولتاژهای متفاوتی هم تولید کرد.
اگر در سیم پیچ اولیه به جای جریان AC، جریان DC برقرار کنیم، از آنجا که جهت جیان DC همواره ثابت است، هیچ نوع جریان القایی در سیم پیچ ثانویه تولید نمی شود، زیرا در این حالت قطب های میدان مغناطیسی ثابت هستند. اما اگر خودمان جهت جریان را به طور پیوسته و سریع تغییر دهیم، یک اینورتر خیلی ساده ساخته ایم. این اینورتر از نوع موج مربع است که فرکانس در آن وابسته به فاصله زمانی بین دو بار تغییر جهت جریان DC در سیم پیچ اولیه است.
اما چگونه میتوان به صورت خودکار این تغییر جهت دائم و پیوسته را به وجود آورد؟ با استفاده از یک مدار ترانزیستور یا حتی یک باتری و یک MOSFET و یا تریستور یا IGBT. در زیر یک تصویر شماتیک از ساختار اینورتر ساده مربعی را میتوانید ببینید.
تفاوت اینورتر و درایو
اینورتر در بازار به غلط به اسم درایور هم شناخته میشود. علت آن این است که قبل از اینکه کنترل دور موتور AC وجود داشته باشد، همه پروژه های کنترل دور با موتور DC انجام میشد. کنترل دور موتور DC به دو صورت انجام میشود:
- مقاومت متغیر: به این صورت است از طریق کم و زیاد کردن ولتاژ، سرعت موتور کنترل میشود. مثلا به موتور 24 ولت، برق 12 ولت بدهیم. عمل کم و زیاد کردن ولتاژ از طریق یک مقاومت متغیر انجام میشود. در این حالت افت گشتاور زیاد است. مثلا اگر سرعت خیلی کم بشود، متور قدرت لازم برای حرکت را نخواهد داشت.
- درایور: از طریق روشن و خاموش کردن های زیاد موتور، عمل کنترل دور انجام میشود. به این روش اصطلاحا روش PWM گفته میشود. این کار توسط یک برد الکترونیکی به نام درایور انجام میشود. این روش نسبت به حالت قبل افت گشتاور کمتری خواهد داشت.
همچنین بخوانید: درایور موتور dc (قیمت به روز + اطلاعات فنی کامل)
از آنجا که در گذشته تنها وسیله کنترل دور موتور درایور بوده و اینورتر نیز عمل کنترل دور موتور را انجام میدهد، به همین علت در بازار به غلط به اینورتر، درایور نیز گفته میشود. درایور مخصوص کنترل دور موتور DC است و اینورتر مخصوص کنترل دور موتور AC است. درایور ماهیت برق را تغییر نمیدهد و فقط با ولتاژ و جریان بازی میکند اما درایو علاوه بر بازی با ولتاژ و جریان، ماهیت برق را از طریق کنترل فرکانس تغییر میدهد.
تفاوت کنترلر با اینورتر و درایور
اینورتر و درایور عملی را انجام میدهند اما در مورد آن تصمیم گیری نمیکنند. کنترلر تحت شرایطی که از قبل برای آن تعریف شده، تصمیم میگرید که هر بار چه فرمانی به اینورتر و درایور بدهد تا آن ها با توجه به فرمان داده شده از طرف کنترلر عمل کنترل دور موتور را انجام دهند. به عنوان مثال در یک خودرو فرد راننده نقش کنترل را دارد و پدال ها نقش اینورتر و درایور را دارند.
همچنین بخوانید: کنترلر CNC (قیمت به روز + اطلاعات فنی کامل)
انواع برند های اینورتر
اینورتر های اروپایی
: زیمنس و دانفوس از مهم ترین تولید کنندگان اینورتر های کنترل دور می باشند. زیمنس یک شرکت چند ملیتی آلمانی که دفتر مرکزی آن در مونیخ قرار دارد. این شرکت طیف گسترده ای از درایوهای فرکانس متغیر را تولید و با روش های پیشرفته روز دنیا تعمیر و نگهداری پیشگیرانه ای برای بخش های مختلف صنعت ارائه می دهد. در سال 2018، زیمنس یک سرویس درایو جدید به نام Extended Exchange راه اندازی کرد تا به مشتریان خود کمک کند تا از درایوهای Sinamics تا هفت سال محافظت کنند.
یکی دیگر از ارائه دهندگان سیستم های هوشمند، با حضور در بیش از 100 کشور جهان شرکت هلندی دانفوس میباشد. این شرکت از طریق 72 کارخانه خود فعالیت می کند و حدود 23 مرکز تحقیق و توسعه در سراسر جهان دارد. سال 2019، دانفوس شرکت UQM Technologies را که تخصص در موتور و اینورترهای با محدوده توان تا 250 کیلووات دارد، خریداری کرد.
اینورتر های کره ای
برند های ADT-iMASTER , آی مستر و LS , ال اس از مطرح ترین برند های کره ای در ایران می باشند. اینورتر imaster را با نام اینورتر ADT هم می شناسند. به خاطر کیفیت رقابتی این درایو های کنترل دور با برند های اروپایی و قیمت مناسبشان در چند سال گذشته حجمه بسیار زیادی از آنان در صنعت به کار رفته که مقدار قابل توجهی از آن ها سهم ال اس (LS) می باشد.
اینورتر های چینی
اینورترهای چینی به قدری زیاد می باشند که فقط در شهر شنزن حدود 11 هزار برند اینورتر مختلف یافت می شود. شاید بتوان گفت که مهم ترین آن INVT , اینوت می باشد که با قیمت مناسب خود کیفیتی بسیار خوب در اختیار خریدار قرار میدهد.
اینورتر های ایرانی
اینورتر های ایرانی که امروزه در حال افزایش می باشند دایره وسیعی ندارد و میتوان به اینورتر های زیما و پرتوصنعت اشاره کرد؛ اما در کنار آن درایو هایی هم هستند که مونتاژ ایران می باشند و در کنار قیمت بسیار مناسب آن کیفیت بالایی دارند. یک نمونه از این درایوها، اینورتر پنتاکس میباشد که این اینورتر را می توانید از سایت مانا موتور با بهترین قیمت خریداری نمایید.
اینورتر های آمریکایی
این اینورتر ها به دلیل عملکرد پایدار، ترکیب کاملی از ویژگی‌ها و فناوری های کنترل برداری، ویژگی‌های دینامیکی خوب و ظرفیت بسیار بالای اضافه بار، جایگاه مهمی در بازارهای جهانی VFD دارند. از برند های معروف می توان به ABB و Allen-bradley که دیگر زیر مجموعه ای از شرکت راکول میباشد اشاره نمود.
