اینورتر چیست و چه کاربردی دارد؟+اجزای اینورتر

شاید این سوال برای بسیاری از افراد پیش آمده باشد که اینورتر چیست و چه کاربردی دارد؟ در پاسخ به این سوال باید گفت اینورتر یک دستگاه مبدل برای تبدیل کردن جریان DC به جریان AC می باشد. جریان DC همان جریان خطی یا جریان مستقیم بوده و جریان AC نیز همان جریان متناوب یا نوسانی است. با استفاده از یک اینورتر می توان به راحتی جریان خطی یا مستقیم را به ولتاژ متناوب تبدیل کرد. همواره جریان AC تبدیل شده می تواند در هر ولتاژی باشد که البته این مقدار ولتاژ باید متناسب با نیاز و همچنین با استفاده از ترانسفورماتور ها تنظیم و کنترل شود.

اینورتر ها دارای کاربرد های بسیار گسترده ای در صنعت تجهیزات و لوازم برقی هستند که از جمله مهم ترین کاربرد های آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• استفاده در باتری های خورشیدی
• استفاده در منبع تغذیه انواع کامپیوتر
• استفاده در منبع تغذیه انواع لوازم خانگی
• استفاده در منبع تغذیه انواع وسایل حمل و نقل

استفاده از اینورتر در بسیاری از تجهیزات تنها برای تامین جریان AC است زیرا بسیاری از منابع برق دارای جریان DC بوده و برای تبدیل به جریان AC در تجهیزات برقی نیاز به یک اینورتر خواهد بود. امروزه شاهد طراحی و تولید انواع اینورتر در ظرفیت های متفاوت هستیم و روز به روز نیز تنوع آن ها از نظر ظرفیت در حال گسترش می باشد.

مزایا و ویژگی های اینورتر

بعد از پرداختن به موضوع اینورتر چیست حالا نوبت به مزایای اینورتر می رسد. به طور کلی اینورترها از مزایا و ویژگی های بسیار زیادی برخوردار هستند و به همین دلیل نیز نقش بسیار پر رنگی در صنعت برق داشته و روز به روز نیز شاهد افزایش کاربرد آن ها در صنایع مختلف می باشیم. از جمله مهمترین ویژگی ها و مزایای اینورتر نیز می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• کاهش دهنده مصرف انرژی
• کاهش دهنده هزینه های مصرف برق
• کاهش دهنده جریان راه اندازی موتور
• کاهش دهنده ضربات مکانیکی موتور
• افزایش دهنده طول عمر انواع موتور
• برخورداری از قابلیت تنظیم سرعت و جهت حرکت موتور
• محافظت از موتور در برابر بار اضافی
• برخورداری از قابلیت کنترل از راه دور
• برخورداری از قابلیت افزایش سرعت فعالیت موتور
• برخورداری از قابلیت خاموش و روشن کردن موتور بدون نیاز به قطع و وصل کردن برق اصلی

وجود مزایا و ویژگی های فراوان در استفاده از اینورتر باعث شده تا از آن در بسیاری از تجهیزات و حتی ماشین آلات بسیار بزرگ نیز استفاده شود. در حال حاضر نیز در کارخانجات صنعتی هموراه برای کاهش میزان مصرف برق و در نهایت کاهش هزینه های مربوط به انرژی از بهترین و کارآمد ترین دستگاه های اینورتر استفاده می کنند.

اجزای اینورتر

یک اینورتر معمولاً از سه لایهٔ اصلی ساخته می‌شود: کنترل، مدار قدرت (اصلی) و منبع تغذیه. هر لایه مجموعه‌ای از قطعات جزئی‌تر دارد که کنار هم وظیفهٔ راه‌اندازی و کنترل موتور AC را بر عهده می‌گیرند.

۱) لایهٔ کنترل

بخش کنترل مرکز فرمان و تنظیمات دستگاه است و از اجزای زیر تشکیل می‌شود:

• کی‌پد/اپراتور پنل: پنلی دیجیتال با نمایشگر LCD یا 7-segment که برای تغییر دور، اجرای حالت Jog، تست دستی و تنظیم همهٔ پارامترهای درایو به کار می‌رود.
• ترمینال‌برد (I/O): محل اتصال ورودی/خروجی‌های دیجیتال و آنالوگ و گاهی درگاه شبکه. از طریق آن می‌توان استارت/استاپ از راه دور، افزایش/کاهش سرعت یا گشتاور، افزودن ولوم خارجی و اتصال سنسورها را انجام داد و حتی فرمان قطع/وصل به یک درایو دیگر ارسال کرد.
• برد کنترل (Control Board): مغز پردازش سیگنال؛ ورودی‌ها را دریافت می‌کند، اندازه‌گیری‌ها را انجام می‌دهد و پالس‌های درایویِ دقیق برای نیمه‌هادی‌های قدرت تولید می‌کند. طراحی کم‌نویز، قطعات باکیفیت، نمونه‌برداری درست جریان خروجی و PCB استاندارد از ویژگی‌های یک برد کنترل مطلوب‌اند.
• برد پاورِ کنترلی: مرزبندی و ایزوله‌کردن نواحی ولتاژ بالا/پایین، تبدیل سطح سیگنال‌ها و تحویل خروجی پایدار به مدار قدرت را بر عهده دارد. خروجیِ بدون نوسان، عایق‌کاری درست، فیوز محافظ و خنک‌کاری مناسب از شاخصه‌های خوب آن است.

۲) مدار قدرت (مدار اصلی)

این بخش مسیر انرژی را مدیریت می‌کند: ورودی AC ابتدا یکسو می‌شود، در لینک DC هموار می‌گردد و سپس دوباره به خروجی ACِ سه‌فاز با فرکانس/ولتاژ قابلِ تنظیم تبدیل می‌شود. به دلیل تنش‌های حرارتی و الکتریکی، این ناحیه بیشترین احتمال خرابی را دارد. اجزای کلیدی:

• سوئیچ‌های IGBT: کلیدهای پرسرعتی که با PWM موج شبه‌سینوسی با فرکانس متغیر می‌سازند؛ مناسب توان‌ها و ولتاژهای بالاست و در VFDهای سه‌فاز، UPS و اینورترهای خورشیدی فراوان به‌کار می‌رود. مأموریتشان تولید جریان‌های خروجی با فرکانس دلخواه و جلوگیری از عبور ناخواستهٔ جریان است.
• خازن‌ها و سلف‌های لینک DC: فیلتر پایین‌گذر برای کاهش ریپل و صاف‌کردن DCِ یکسوشده تا منبعی تمیز برای بخش اینورتر فراهم شود.
• تریستور (SCR/دیسکی): کلید نیمه‌هادیِ یک‌طرفه بدون قطعات متحرک و با عمر بالا که بنا به طراحی در مسیرهای توان یا حفاظت به‌کار گرفته می‌شود.

۳) منبع تغذیه

وظیفهٔ تولید ریل‌های ولتاژی امن و پایدار برای بردها و مدار کنترل را دارد:

• مبدل (Converter): AC ورودی را به DC مناسب برای تغذیهٔ مراحل بعدی تبدیل می‌کند.
• تغذیهٔ سوئیچینگ/ترانس: با کلیدزنیِ سریع در اولیهٔ ترانس، تغییر میدان ایجاد کرده و در ثانویه ولتاژهای موردنیاز را پدید می‌آورد؛ سپس رگوله و تثبیت می‌شود.

۴) تجهیزات جانبی و افزونه‌ها

برای ارتقای کارایی، انعطاف و سهولت نگه‌داری، نصب این موارد رایج است:

• کارت شبکه/ارتباطی: افزودن پروتکل‌ها و قابلیت‌های ارتباطی؛ تعویض‌پذیر و کم‌هزینه برای توسعه و تعمیرات.
• کارت انکودر: ویژهٔ درایوهای حلقه‌بسته؛ دقت کنترل سرعت، موقعیت و گشتاور را چند برابر می‌کند و داده‌های حرکت را به درایو برمی‌گرداند.
• کارت‌های I/O (دیجیتال/آنالوگ): برای افزایش کانال‌های ورودی/خروجی و گسترش قابلیت‌های کنترلی.
• فن خنک‌کننده: وظیفهٔ دفع حرارت کل مجموعه؛ دور یکنواخت بالا، مصرف کم و صدای پایین ویژگی‌های مطلوب آن است.
• فیلتر EMI: مهار نویزهای الکترومغناطیسی تولیدشده توسط اینورتر و جلوگیری از بازگشت آن‌ها به شبکهٔ برق؛ بهترین محل نصب، نزدیکِ ترمینال ورودی است.