اینورتر چیست؟
در حوزه صنعت، اینورتر (Inverter) دستگاهی است که وظیفه تبدیل جریان مستقیم (DC) به جریان متناوب (AC) را بر عهده داشته و به طور گسترده در سیستمهای الکتریکی مختلف از جمله انرژی خورشیدی، موتورهای صنعتی، و حتی لوازم خانگی استفاده میشود. در ادامه به بررسی نکات فنی و حرفهای درباره اینورترها میپردازیم.
کارکرد اینورتر چیست؟
در سیستمهای الکتریکی، بسیاری از دستگاهها نیازمند جریان متناوب هستند، اما در برخی منابع مانند باتریها و پنلهای خورشیدی، جریان به صورت مستقیم نیز تولید میشود به همین منظور اینورتر با استفاده از فناوریهای پیشرفته، ولتاژ DC را به ولتاژ AC با فرکانس و ولتاژ مشخص تبدیل کرده و نقش اساسی در تبدیل و مدیریت انرژی الکتریکی با تنوع بالا از نظر عملکرد و قابلیتها در دسترس بودن دارند.
نکته فنی حائز اهمیت این است که اینورترها معمولاً از سوئیچهای الکترونیکی (مانند ترانزیستورهای IGBT )برای ایجاد موج سینوسی یا شبهسینوسی استفاده میکنند که این فرایند شامل سه مرحله است:
- تقویت ولتاژ: افزایش ولتاژ DC به مقدار مطلوب که با کنترل دقیق جریان و ولتاژ، اینورترها میتوانند مصرف انرژی در تجهیزات صنعتی را بهینه کرده و به کاهش هزینههای انرژی نیز کمک شایانی نماید.
- تبدیل فرکانس: اینور تر ها می توانند با تولید موج AC با فرکانس مشخص، در برابر نوسانات ولتاژ و جریان از موتورهای الکتریکی محافظت کرده و طول عمر آنها را افزایش دهند.
- خروجی پالسی: اینورتر ها با ایجاد جریان متناوب هموار با استفاده از فیلترهای خروجی میتوانند از برق تکفاز یا دو فاز برای راهاندازی موتورهای سهفاز به کار رفته، که این امر به ویژه در مکانهایی که دسترسی به برق سهفاز محدود است، بسیار مفید می باشد.
انواع اینورتر از نظر موج خروجی
- اینورترهای موج سینوسی خالص (Pure Sine Wave): خروجی کاملاً مشابه با برق شهری دارند که بیشتر مناسب برای دستگاههای حساس مثل تجهیزات پزشکی و کامپیوترها می باشد.
- اینورترهای موج سینوسی اصلاحشده (Modified Sine Wave): سادهتر و ارزانتر از دیگر أنواع اینورتر ها بوده و برای لوازم خانگی معمولی بیشتر استفاده می شود.
- اینورترهای موج مربعی: اینورترهای موج مربعی نوعی از اینورترها هستند که خروجی آنها به شکل موج مربعی بوده و به جای تولید موج سینوسی که در اکثر شبکههای برق AC استفاده میشود، ولتاژ AC را به صورت موج مربعی تولید میکنند. از سوی دیگر این اینورتر ها به نسبت دیگر أنواع آن ها، در صنعت کارایی کمتری دارد چرا که این نوع معمولاً برای بارهای مقاومتی ساده مانند بخاریها و لامپهای رشتهای مناسب بوده و میتواند با ایجاد نویز و تداخل الکترومغناطیسی به دستگاههای حساس آسیب رسانده یا عملکرد آنها را مختل کند. که از این رو برای بارهای حساس الکترونیکی یا موتورهای القایی کارایی مطلوبی نداشته و برای فعالیت های محدود به کار می روند.
انواع اینورتر از نظر فاز تبدیل
اینورترهای برق صنعتی از نظر فاز تبدیل به انواع زیر دستهبندی میشوند:
- اینورتر تکفاز به تکفاز که ورودی و خروجی هر دو تکفاز بوده و معمولاً برای کاربردهای کوچک و نیمهصنعتی مانند تجهیزات خانگی یا کارگاههای کوچک استفاده میشوند.
- اینورتر تکفاز به سهفاز که ورودی اینورتر تکفاز و خروجی آن سهفاز می باشد و بیشتر برای تأمین برق تجهیزات سهفاز صنعتی از یک منبع تکفاز به کار میرود.
- اینورتر سهفاز به سهفاز که ورودی و خروجی هر دو سهفاز بوده و برای تجهیزات صنعتی سنگین مانند موتورهای بزرگ، پمپها و کمپرسورها به منظور کنترل سرعت و بهینهسازی مصرف انرژی در دستگاههای سهفاز استفاده میشوند.
تفاوت اینورتر و درایو در صنعت
در صنعت، اصطلاح “اینورتر” و “درایو” اغلب به جای یکدیگر استفاده میشوند، اما تفاوتهایی بین آنها وجود دارد که در زیر توضیح داده میشود:
اینورتر
تعریف: اینورتر یک تجهیز الکترونیکی است که برق DC (جریان مستقیم) را به برق AC (جریان متناوب) تبدیل کرده و با تبدیل ولتاژ و فرکانس مورد نیاز برای تأمین نیروی مورد نیاز تجهیزات و دستگاههای AC.به خوبی به کار می رود.
از کاربرد اینورتر ها می توان به تأمین برق اضطراری، سیستمهای خورشیدی، کنترل موتورهای AC، منابع تغذیه و نیز …اشاره داشت که آن را به یک نیاز حیاتی در صنعت تبدیل کرده و علیرغم محدودیت های موجود توانست بخش اعظمی از فعالیت های برق صنعتی را به خود اختصاص دهد.
درایو (VFD – Variable Frequency Drive)
درایو یک تجهیز پیشرفتهتر در صنعت بوده که از اینورتر بهعنوان بخشی از ساختار خود استفاده میکند. درایو علاوه بر تبدیل برق DC به AC، میتواند فرکانس و ولتاژ خروجی را نیز تنظیم و کنترل کند و وظیفه اصلی آن کنترل سرعت، گشتاور و دیگر پارامترهای عملکردی موتورهای الکتریکی AC.می باشد.
کاربردها:
- کنترل سرعت و گشتاور موتورهای صنعتی.
- کاهش مصرف انرژی در پمپها و فنها.
- بهینهسازی عملکرد موتور در فرآیندهای صنعتی.
تفاوتهای کلیدی اینورتر و درایو ها را می توان به بخش های زیر تقسیم بندی کرد:
- وظیفه:
اینورتر: فقط تبدیل برق DC به AC.
درایو: کنترل سرعت و گشتاور موتور همراه با تبدیل برق.
- کنترل موتور:
اینورتر: معمولاً توانایی کنترل دقیق پارامترهای موتور را ندارد.
درایو: میتواند سرعت و دیگر پارامترهای موتور را کنترل و تنظیم کند.
- کاربرد:
اینورتر: عمومیتر برای تأمین برق AC.
درایو: تخصصی برای کنترل عملکرد موتورهای AC.
بهطور خلاصه، درایو یک سیستم کنترلی پیشرفته است که از اینورتر بهعنوان جزئی از ساختار خود و برای کنترل دقیق موتورها در صنایع مختلف استفاده میشود.
مزایا و کاربرد استفاده از اینورتر
استفاده از اینورتر (مبدل فرکانس) در صنعت، به دلیل قابلیتهای گسترده و مزایای متعددی که دارند، بسیار رایج بوده و عمدتاً برای کنترل سرعت و گشتاور موتورهای الکتریکی به کار میروند. در ادامه به مهمترین مزایا و کاربردهای اینورتر در صنعت اشاره میکنیم:
مزایا
- کنترل سرعت و گشتاور موتور
اینورترها میتوانند سرعت موتور را به صورت نرم و دقیق کنترل کرده و باعث عملکرد بهینه ماشینآلات شوند
- کاهش مصرف انرژی
با کنترل سرعت موتور و استفاده بهینه از توان الکتریکی، اینورترها موجب کاهش مصرف انرژی و کاهش هزینههای برق میشوند
- افزایش طول عمر تجهیزات
راهاندازی نرم موتور و جلوگیری از شوکهای الکتریکی به تجهیزات، باعث افزایش طول عمر موتور و قطعات مکانیکی میشود
- راهاندازی نرم (Soft Start)
اینورتر میتواند موتور را به تدریج و بدون ضربه راهاندازی کند که این ویژگی برای جلوگیری از فشار مکانیکی و الکتریکی بسیار مؤثر می باشد
- کاهش جریان هجومی
در زمان استارت موتور، جریان هجومی میتواند بسیار زیاد باشد، اما با استفاده از اینورتر می توان این جریان را کنترل و کاهش داد
- بهبود راندمان تجهیزات
با تطبیق سرعت موتور با نیاز فرآیند، اینورتر باعث افزایش راندمان و بهرهوری تجهیزات صنعتی میشود
- کنترل اتوماتیک فرآیندها
اینورترها قابلیت اتصال به سیستمهای کنترل (مثل PLC) را دارند و میتوانند فرآیندها را به صورت اتوماتیک و دقیق کنترل کنند
- کاهش نویز و ارتعاشات
کنترل دقیق سرعت و کاهش نوسانات موتور موجب کاهش نویز و ارتعاشات در سیستم میشود
- انعطافپذیری بالا
امکان تغییر سرعت و گشتاور در شرایط مختلف کاری وجود دارد که باعث میشود در فرآیندهای متنوع صنعتی بهراحتی بهکار گرفته شود.
کاربرد
- صنعت پمپ و فن کنترل
- صنعت آسانسور و بالابر های صنعتی
- صنایع نساجی و تنظیم سرعت ماشینآلات ریسندگی و بافندگی
- . صنایع غذایی و بستهبندی کنترل دقیق سرعت نوار نقاله و دستگاههای بستهبندی برای تولید بهینه
- صنعت فولاد و سیمان برای کنترل سرعت و گشتاور در آسیابها و ماشینآلات سنگین
- صنعت تهویه مطبوع (HVAC) برای کنترل سرعت فنها و کمپرسورها
- ماشینآلات CNC و ابزار دقیق برای کنترل سرعت موتورهای محرک و دقت بالا در حرکت محورها
- پالایشگاهها و پتروشیمی به منظور تنظیم سرعت و فشار پمپها و تجهیزات دوار برای بهینهسازی فرآیندها
- صنایع آب و فاضلاب به هدف کنترل دبی و فشار در ایستگاههای پمپاژ برای جلوگیری از هدررفت انرژی.
جمع بندی
اینورترها در صنایع مختلف به دلیل کاهش مصرف انرژی، بهینهسازی عملکرد و افزایش طول عمر تجهیزات، نقش کلیدی ایفا کرده و با توجه به مزایای ذکرشده، استفاده از این تجهیزات در فرآیندهای صنعتی مدرن بهعنوان یک استاندارد خوب و لازم برای أنواع فعالیت ها، با هر تخصصی، شناخته میشود.
