اینورتر چیست و چه کاربردی دارد؟

یکی از عوامل اصلی تحول برق صنعتی در سال های اخیر اینورتر می باشد. اینورتر یک نوع دستگاهی الکتریکی می باشد که جریان برق DC (جریان برق مستقیم) را به AC (جریان برق متناوب) تبدیل می کند. اینورتر ها از مهم ترین و ضروری ترین تجهیزات برق صنعتی هستند که از کاربرد های بسیار وسیعی برخوردار می باشند. از جمله برند های اینورتر می توان به اینورتر ال اس اشاره داشت که با طراحی و کاربری فوق العاده ای که دارد، دارای استفاده های زیادی در زمینه های برق صنعتی می باشد. متغیر بودن قیمت اینورتر ال اس از محبوبیت آن به هیچ وجه نکاسته است و همچنان به طور افزایشی از آن در بین کاربران مورد استفاده قرار می گیرد. در این مقاله به معرفی کامل اینورتر و اینکه این تجهیز چه کاربرد هایی دارد می پردازیم. با ما همراه باشید.

اینورتر چیست؟

اینورتر (VFD) که به نام های درایو، درایو فرکانس متغیر، کنترل دور موتور نیز معروف است دستگاهی الکترونیکی می باشد. که وظیفه تبدیل جریان مستقیم (DC) به جریان متناوب (AC) را برعهده دارد. اینورتر ها از انرژی الکتریکی DC که معمولاً از منابعی مانند باتری یا پنل  های خورشیدی به دست می آید، AC تولید می  کنند. این شاخص اینورترها را به یکی از ضروری ترین تجهیزات در سیستم  های تولید و استفاده از انرژی برقی تبدیل کرده است.

کاربرد های اینورتر (VFD)

اینورتر ها به دلیل قابلیت تبدیل جریان مستقیم به جریان متناوب و برعکس دارای کاربرد های وسیع و گسترده ای در انواع مختلف صنعتی، تجاری و خانگی می باشند. این کاربرد های به شرح زیر می باشد:

·         مصرف در تجهیزات خانگی:

 اینورتر یا درایو فرکانس متغیر برای تأمین برق تجهیزات خانگی مانند یخچال، تلویزیون، کامپیوتر، لامپ  ها و … کاربرد دارند. زمانی که برق شهری کامل قطع می شود اینورتر ها به این تجهیزات اجازه می  دهند تا از انرژی جریان مستقیم یا باتری استفاده کنند.

·         تجهیزات و سیستم  های خورشیدی:

 VFD در سیستم  های خورشیدی، به عنوان مبدل انرژی الکتریکی تولید شده توسط پنل  های خورشیدی از جریان مستقیم به جریان متناوب مورد استفاده قرار می گیرند. این برق تولیدی می  تواند به شبکه برق متصل شود یا برق خودکفا در خانه یا سازمان  ها را تأمین کند.

·         صنایع و کارخانجات:

در صنایع و کارخانجات مختلف، برای کنترل سرعت موتور ها و دستگاه  های الکتریکی از اینورترها استفاده می کنند. این کنترل مصرف انرژی را بهینه می کند و باعث کاهش هدر رفت انرژی می شود.

·         صنایع الکترونیکی:

کاربرد دیگر اینورتر ها در تولید و تست قطعات الکترونیکی و دستگاه  های حسگر برای تأمین برق متغیر و تست دستگاه  ها می باشد.

·         سیستم  های گرمایش و تهویه مطبوع:

در سیستم های گرمایش و تهویه مطبوع، اینورترها به عنوان تجهیز کنترل کننده سرعت فن  ها و کمپرسورها مورد استفاده قرار می گیرد. این کنترل به بهینه  سازی عملکرد سیستم تهویه مطبوع و کاهش مصرف انرژی کمک شایانی می کند.

·         ماشین  آلات CNC:

از اینورتر ها به عنوان کنترل کننده سرعت موتور ها در ماشین آلات CNC که برای حکاکی و برش فلزات، چوب و مواد دیگر استفاده می شوند، به کار برده می شوند.

·         تجهیزات اضطراری:

 اینورتر ها به عنوان قسمتی از تجهیزات تغذیه اضطراری (UPS) برای تأمین برق در شرایط قطعی برق یا مواقع اضطراری به کار می روند.

·         حمل و نقل:

در صنعت حمل و نقل که شامل اتومبیل  ها، قطار ها، کشتی  ها و هواپیما ها می باشد، اینورترها تهجیزی برای تأمین کردن برق دستگاه  ها ایفای نقش می کنند.

·         صنعت موسیقی:

شاید غیر قابل باور باشد اما اینورتر ها در دنیای موسیقی نیز مورد استفاده قرار می گیرند.از اینورترها برای تجهیزات صدا و نور در کنسرت  ها و رویداد های موسیقی به عنوان تامین کننده برق استفاده می  شوند.

·         سیستم  های موجودیت مجازی :

اینورتر ها در به عنوان قسمتی از تجهیزات برق در سیستم  های UPS عملیات ذخیره  سازی برق را در مواقع قطعی برق فراهم می آورد.

کاربرد های وسیعی که اینورتر ها در بسیاری از دیگر زمینه  های تکنولوژیکی و صنایعی که به تبدیل برق نیاز است، دارند این تجهیز را به جزئی جدانشدنی در سیستم های برق صنعتی تبدیل کرده است.

تاریخچه Inverter

تاریخچه اینورتر به دوره  های گذشته بر می گردد. در طی سالیان اخیر، تکنولوژی اینورتر به شکلی تکامل یافته و همواره در ساختار و کیفیت رو به پیشرفت است. در آغاز، اینورترها برای تبدیل برق مستقیم به برق متناوب استفاده می  شدند. این فناوری در دوران اوایل انقلاب صنعتی در قرن نوزدهم ظاهر شد. در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم، اینورتر ها شروع به استفاده از امواج سینوسی برای تولید برق متناوب کردند.

این تکنولوژی بهترین شکل موج سینوسی را تولید کرده و عملکرد دستگاه  ها را بهبود می  بخشید. با پیشرفت تکنولوژی الکترونیکی در دهه  های 1960 و 1970، اینورترها به شکل نوینی تبدیل شدند. مدارهای الکترونیکی پیشرفته  تر و روش های بهینه  سازی عملکرد کنترل دور موتور را بهتر کردند. در دهه 1970، این تجهیز به شکل گسترده و وسیعی در صنعت فضایی برای تأمین برق در فضاپیما ها و ایستگاه فضاییمورد استفاده قرار گرفتند.

گسترش استفاده از انرژی  های تجدید پذیر مانند انرژی خورشیدی و بادی، نیاز به اینورترهای مدرن برای تبدیل جریان مستقیم تولیدی توسط پنل  های خورشیدی و توربین  های بادی به برق متناوب افزایش یافت. این محصول در دهه  های اخیر با پیشرفت در الگوهای کنترلی و تکنولوژی الکترونیکی مدرن مانند تراشه  های پردازش سیگنال دیجیتال (DSP) و پهنای باند پالس (PWM) توانسته  اند کارایی بالاتر و کنترل دقیق  تری را ارائه دهند. امروزه، اینورترها در انواع مختلف از دستگاه های خانگی تا صنایع بزرگ به کار می  روند و به عنوان یکی از تکنولوژی  های مهم در تولید و مصرف برق جهان شناخته می  شوند.

عملکرد اینورتر چگونه است؟

اگر منبع تغذیه ورودی اینورتر یک جریان مستقیم باشد، ابتدا از یک تقویت  کننده استفاده می  شود تا ولتاژ جریان مستقیم را به سطح مورد نیاز برای مراحل بعدی بالا ببرد. در گام بعدی، جریان مستقیم ورودی توسط تراکنشInverter  به جریان متناوب تبدیل می  شود. تراکنش برای ایجاد شکل موج متناوب و کنترل ولتاژ و فرکانس خروجی از ترانسها و سلول  های الکترونیکی استفاده می  کند. یک واحد کنترلی در اینورتر وظیفه نظارت بر فرکانس و ولتاژ خروجی را دارد.

این واحد با تحلیل سیگنال  های خروجی و انجام محاسبات، تنظیمات لازم را فراهم می کند تا جریان متناوب با ویژگی  های مورد نظر تولید شود. در بعضی از موارد، امکان دارد اینورتر امکان دارد از یک مرحله فیلترینگ برای بهبود کیفیت سیگنال AC و کاهش نوسانات استفاده کند. در نهایت، خروجی اینورتر یک جریان متناوب با ولتاژ، فرکانس و شکل موج مشخص خواهد بود که بسته به نیاز و کاربرد، تنظیمات مختلفی را داشته باشد.

VFD ها توانایی این را دارند که در محدوده ولتاژ و فرکانس متنوعی عمل کنند و به کمک الگوریتم  های پیچیده کنترلی و سیستم های الکترونیکی مدیریت شوند تا خروجی متناوب با خصوصیات دقیق مورد نظر تولید شود. این تبدیل از جریان مستقیم به جریان متناوب به عنوان یکی از ویژگی های اساسی در بسیاری از کاربرد های مدرن به حساب می آید.

اینورتر تجهیزی بی نظیر در کاهش مصرف برق!

استفاده از Inverter در بعضی از تجهیزات می  تواند باعث کاهش مصرف برق شود. البته این تأثیر به نوع کاربرد و شرایط مختلف مربوط است.  درباره چگونگی کاهش مصرف برق با استفاده از اینورتر به شرح موارد زیر می پردازیم:

·         مدیریت سیستم های الکتریکی:

از اینورتر در خانه  ها یا محیط  های اداری، برای یک واحد تامین برق متناوب با ولتاژ و فرکانس ثابت، می  تواند کمک کند که تجهیزات الکتریکی با کیفیت بهینه کار کرده و از انرژی اضافی جلوگیری شود.

·         بهینه  سازی مصرف الکتریکی:

در بسیاری از صنایع و دستگاه ها، از اینورتر به عنوان کنترل کننده سرعت موتور ها استفاده می شود. موتور هایی که سرعت متغیر دارند با استفاده از این تجهیز می  توانند سرعت خود را بهینه کنند و در نهایت باعث افت اضافی انرژی شوند.

·         جلوگیری از هدر رفتن انرژی:

 اینورتر ها قابلیت کنترل تعادل بار در محیط های صنعتی را با ، بهینه  سازی دارند. این کنترل کردن تعادل بار باعث جلوگیری از اتلاف انرژی در تجهیزات متصل به شبکه می شود.

·         استفاده از انرژی تجدید پذیر:

 در سیستم  های استفاده از انرژی خورشیدی یا بادی، اینورترها به عنوان یک مبدل، جریان مستقیم تولیدی توسط پنل  ها یا توربین  ها را به جریان متناوب مورد استفاده قرار می گیرند.

·         پایین آوردن انرژی ایستا:

 بعضی دستگاه  ها و تجهیزات که عدم نیاز به کار وجود دارد. VFD می  تواند تجهیزات را به صورت اتوماتیک قطع کرده و از مصرف انرژی بیش از حد ایستا جلوگیری کنند.

·         مدیریت باتری:

اینورتر ها به عنوان واسطه بین باتری و بار مصرفی در سیستم های ذخیره سازی انرژی با استفاده از باتری عمل می  کنند. مدیریت بهینه شارژ و تخلیه باتری  ها توسط اینورتر ها موجب کاهش اتلاف انرژی می شود.

به طور کلی، تأثیرات اینورتر به نوع کاربرد، مدل اینورتر و شرایط محیطی مختلف بستگی دارد. در برخی موارد، به کار بردن اینورتر تأثیرات مثبت مهمی در بهره  وری انرژی داشته است.

سخن پایانی

در این مقاله به معرفی و کاربرد های اینورتر (VFD) به طور کامل پرداختیم. اینورترها انواع گوناگونی مانند اینورتر تک فاز و اینورتر سه فاز دارند. برای کاربرده های جزئی  تر Inverter می  بایست به نوع آن ها نیز توجه کرد. به طور قطع استفاده از اینورتر راندمان کار را افزایش داده و صرفه  جویی در هزینه  های کلان را به همراه دارد.