اینورتر ؛ روشی مطمئن برای کنترل از راه دور !

اینورتر چیست؟

اینورتر در لغت به معنی معکوس کننده است و اصطلاحا به دستگاهی گفته می شود که ولتاژ مستقیم DC را به ولتاژ متناوب AC تبدیل می کند. یکی از کاربردهای اصلی اینورترها در صنعت برق خورشیدی است، چراکه این دستگاه قادر است جریان مستقیم تولید شده توسط پنل‌ های خورشیدی را به جریان متناوب تبدیل کند. همچنین اینورترها در اتومبیل‌های الکتریکی نیز استفاده می‌شوند تا بتوانند جریان مستقیم از باتری را به جریان متناوب برای استفاده در موتور تبدیل کنند. اینورترها همچنین در مصارف خانگی جهت تبدیل برق مستقیم از باتری یا سلول‌های خورشیدی به برق متناوب مورد نیاز در دستگاه های الکتریکی مورد استفاده قرار میگیرند.  
دستگاه از یک مدار الکترونیکی شامل یک یا چندین ترانزیستور و یک ترانس افزاینده ولتاژ تشکیل شده است که ورودی آن به یک منبع ولتاژ مستقیم یا DC مثل باطری ماشین که 12 یا 24 ولت مستقیم است وصل می شود و ولتاژ باطری را هم متناوب می کند و همچنین به ولتاژ 220 ولت شهری افزایش می دهد و ولتاژ تولید شده را به مصرف کننده ای که به خروجی آن متصل است، ارسال می کند. انرژی خارج شده از باطری تقریبا با انرژی مصرف شده در خروجی اینورتر برابر است.
فرض کنید ما می خواهیم به خروجی دستگاه اینورتر یک لامپ (10 وات 220 ولت) وصل بکنیم پس بنابراین این باطری متصل به دستگاه که 12 ولت است باید بتواند به ما 10 وات انرژی بدهد تا لامپ روشن شود. جریان خارج شده از باطری باید بیشتر از جریان موردنیاز لامپ باشد.

اجزای اصلی اینورتر چیست و چطور کار می کند؟

1. بخش کنترل

صفحه کلید اینورتر یا کی پد (keypad) : مهترین عضو در بخش کنترل است و به صورت دیجیتال در دو نوع دیجیتالی با صفحه نمایش ال سی دی یا کی پد با صفحه نمایش 7 سگمنت (Seven Segment) تولید می شود. کی پد سرعت را کم و زیاد می کند و میتوان توسط آن به صورت محلی دستگاه را تنظیم کرد همچنین برای انجام عملیات جاگ (Jog) نیز از آن استفاده می شود و باعث راحتی بیشتر در تست دستی و تنظیم پارامترهای اینورتر خواهد شد.
ترمینال برد : ترمینال برد که برای مواردی از قبیل کم یا زیاد کردن دور اینورتر، کنترل از راه دور جهت خاموش و روشن کردن اینورتر، دستور دادن و فرمان دهی به درایو، اتصال سنسور به درایو، افزودن ولوم خارجی، اجرا و صدور فرکانس و قطع و وصل کردن درایو یا اینورتر مورد استفاده قرار میگیرد.
لازم به ذکر است که یک سری پایانه شامل ورودی و خروجی آنالوگ و دیجیتال و همچنین خروجی شبکه بر روی برد ترمینال وجود دارد که تنظیم این موارد به عهده برد است.
برد کنترل : برد کنترل محل پردازش سیگنال های ورودی به اینورتر یا درایو را مدیریت می کند. برد کنترل به عنوان مغز سیستم محسوب می شود و میتوان عملکرد آن را که مانند مغز انسان، مسئول فرماندهی و هماهنگی اجزای مختلف بدن است، تعریف نماییم. یک برد کنترل خوب نویز تولید نمی کند و از قطعاتی با کیفیت بالا در ساخت آن استفاده میشود. اندازه جریان نمونه برداری شده از خروجی برد قدرت در آن کاملا دقیق است و همچنین پد استفاده شده در آن از نوع پد PCB است که از کیفیت بالایی برخوردار است.
برد پاور : برد پاور به منظور جداسازی نواحی ولتاژ بالا از ولتاژ پایین، سیگنال های ورودی را دریافت و سپس تبدیل میکند و پس از آن سیگنال مناسب را به خروجی می فرستد. همچنین کیفیت سیگنال های ورودی و خروجی نواحی کنترلی تولید شده را شناسایی و از آن استفاده می کند. از مزیت های برد پاور مرغوب و ایده آل میتوان به مواردی از قبیل تولید نکردن نویز، برخورداری از خروجی ثابت و بدون نوسان، عایق بندی مناسب آن، استفاده از قطعات مرغوب و با کیفیت در ساخت آن و دارا بودن نویز قطع کننده به هنگام خرابی و فن خنک کننده اشاره کرد.

2. بخش مدار اصلی
مدار اصلی بخش مهمی در اینورتر است و با همکاری سایر اجزا کار بسیار مهمی را انجام می دهد. مدار اصلی پس از دریافت ولتاژ ورودی آن را به ولتاژ DC تبدیل می کند و مجددا جریان را برای بخش خروجی به ولتاژ AC تبدیل می کند. این بخش بسیار مورد استفاده قرار میگیرد به همین منظور در معرض خرابی بیشتری قرار دارد بنابراین باید در صورت خرابی سریعا تعمیر و رفع نقص شود. مدار اصلی شامل بخش های مهمی است که در ادامه به بررسی آن ها میپردازیم.
سوئیچ IGBT : هرگاه بخواهیم با سرعت بالا در مدار اصلی اینورتر سوئیچ کنیم (به معنای روشن و خاموش کردن) از سوئیچ IGBT استفاده می کنیم. ما می توانیم فرکانس بالا در این قطعه را تغییر دهیم و به وسیله این ویژگی ولتاژ DC را به AC با سرعت بالا تبدیل کنیم. IGBT در واقع یک ترانزیستور عایق شده دوقطبی است که توانایی تعویض منبع تغذیه در برنامه های پرقدرت مانند اینورتر را دارد و از این رو در ولتاژهای بالا به کار می رود. سوئیچ IGBT وظیفه دارد از ورود جریان به موتور جلوگیری کند و جریان های شبه سینوسی با فرکانس های متغییر تولید کند و در نهایت آن را بر روی موتور خروجی اجرا کند.
خازن های لینک DC : خازن های لینک DC در یک مدار یک سو کننده پل، جریان DC را تصفیه می کنند همچنین لازم به ذکر است که این بخش شامل تعدادی خازن، سلف و مدار فیلتر پایین است. 
تریستور (Thyristor) : در اینورتر یک بخش اصلی به حساب می آید که به عنوان کلید مورد استفاده قرار می گیرد. این قطعه بدون هیچ حرکت مکانیکی است و به همین علت عمر طولانی تری دارد. تریستور تنها قادر است جریان الکتریکی را از یک سمت هدایت کند و در دو نوع دیسکی و SCR به بازار عرضه می شوند.

3. بخش منبع تغذیه

منبع تغذیه با تامین کردن انرژی اینورتر برای راه اندازی، بخش مهمی از اینورتر به حساب می آید و در این بخش پس از جداسازی ولتاژهای بالا از ولتاژهای پایین، سیگنال های ورودی دریافت شده و سپس سیگنال های خروجی ارسال می شوند. منبع تغذیه دارای دو بخش اصلی است که در ادامه آن را توضیح داده و به بررسی آن می پردازیم.
مبدل : مبدل یا کانورتور برق، ورودی سه فاز متناوب AC را به  منظور انتقال به بخش های دیگر به شکل DC تبدیل و خارج می کند.
منبع تغذیه (Power supply) : وظیفه تامین انرژی و توان مورد نیاز دستگاه را برعهده دارد.

در ادامه مقاله به بررسی سایر اجزای اصلی اینورتر میپردازیم.

4. فن خنک کننده : 

فن خنک کننده یک عضو اصلی در اینورترهای جوشکاری است که وظیفه خنک کردن تمام اجزای اینورتر را برعهده دارد. از مزیت های یک فن خنک کننده ایده آل میتوان به دارابودن ویژگی هایی مانند مصرف انرژی پایین، سرو صدای کمتر و تعداد بیشتری از دور چرخش اشاره کرد.

5. فیلتر :

فیلتر برای محدود یا کم کردن نویزهای الکترومغناطیسی که از طرف اینورتر بر روی دستگاه ایجاد می شود، مورد استفاده قرار می گیرد. این قطعه باعث می شود نویزها به شبکه برق ساختمانی یا مرکز صنعتی وارد نشوند. نکته قابل توجه آن این است که دقت کنید تا فیلتر در نزدیک ترین ترمینال ورودی نصب شود.

6. هیت سینک (Heat Sink) :
هیت سینک در اینورتر از دستگاه در برابر حرارت محافظت می کند و جنس آن اغلب از آلومینیوم و مس است، همچنین در ابعاد و اندازه های مختلف تولید می شود.

7. اجزای جانبی

کارت شبکه : اینورتر این قابلیت را دارد که بتوانیم یک سری ویژگی ها را به آن اضافه کرده و یا آن را تقویت کنیم، برای افزودن ویژگی ها و یا تقویت آن از کارت شبکه در درایو استفاده می کنیم، کارت شبکه باعث کاهش هزینه های مصرفی به دلیل راحتی در اضافه کردن یک ویژگی به اینورتر می شود، همچنین می توانیم به سادگی کارت آسیب دیده را با کارت سالم جایگزین کنیم و به علاوه وجود کارت شبکه باعث افزایش انعطاف پذیری اینورتر می شود.
کارت انکودر (Encoder Card) : کارت انکودر باعث افزایش دقت در میزان کنترل سرعت و تعداد گشتاور در سیستم اینورتر می شود و به همین سبب بهتر است از آن استفاده شود. در اینورترهای حلقه بسته، برای تامین دقت بسیار بالا در کنترل سرعت و چرخش ها از کارت انکودر استفاده می شود. کارت های انکودر میزان چرخش سرعت، جابجایی و شتاب سیستم را تعیین می کنند و با انتقال اطلاعات به اینورتر یا درایو سعی می کنند سبب افزایش بهبود عملکرد موتور شوند.
کارت های ورودی و خروجی : برخی از اینورترها این قابلیت را دارند که کارت ورودی و خروجی بر روی آنها نصب شود، این کارت ها در دو نوع دیجیتال و آنالوگ تولید می شوند.

درایو چیست و چه کاربردهایی داره ؟

درایو یا متغیر فرکانس، یک دستگاه الکترونیکی است که برای کنترل سرعت و جهت یک موتور الکتریکی استفاده می‌شود. این دستگاه می‌تواند جریان و ولتاژ ورودی را تغییر دهد تا موتور الکتریکی را به سرعت و جهت مورد نظر حرکت دهد. درایوها گاهی اوقات به عنوان متغیر فرکانس، متغیر سرعت یا متغیر ولتاژ نیز شناخته می‌شوند.
کاربردهای درایوها بسیار گسترده هستند و شامل استفاده در صنایع مختلف مانند صنایع برق، خودروسازی، صنایع نفت و گاز، صنایع فولاد و ... می‌شود. همچنین درایوها در سیستم‌های تهویه، پمپاژ، حفاظت از موتورها و همچنین در سیستم‌های انتقال نیرو نیز استفاده می‌شوند. به طور کلی، درایوها به بهبود کارایی و کنترل دقیق تر موتورها کمک می‌کنند و در صنایع مختلف برای افزایش بهره وری و صرفه جویی در انرژی استفاده می‌شوند.

تفاوت اساسی درایو و اینورتر چیست ؟؟؟

درایو و اینورتر هر دو دستگاه‌های الکترونیکی هستند که برای کنترل و تغییر جریان الکتریکی استفاده می‌شوند، اما تفاوت‌های مهمی نیز بین آن‌ها وجود دارد که در ادامه به آن تفاوت ها میپردازیم.
درایو به طور عمومی به دستگاهی گفته می‌شود که برای کنترل سرعت، جهت و توان خروجی یک موتور الکتریکی استفاده می‌شود. درایوها معمولاً شامل قطعات الکترونیکی و الکتریکی پیچیده‌تری هستند که قابلیت کنترل دقیق تر و تغییر پارامترهای مختلف مانند فرکانس، ولتاژ و جریان را دارند.
اینورتر به طور عمومی یک دستگاه الکترونیکی است که برای تبدیل جریان مستقیم به جریان متناوب (و بالعکس) استفاده می‌شود.
اینورترها قطعات متحرک ندارند اما درایوها دارای تعدادی قطعه متحرک در داخل خود هستند. همچنین درایوهای صنعتی قابلیت تنظیم دستی ولتاژ، فرکانس و توان ورودی را دارند تا مقدار خروجی دستگاه را مشخص کنند اما دراینورترها تنها ولتاژ و توان خروجی قابل تنظیم است. درایوهای صنعتی با استفاده از معکوس کننده و یک سو کردن جریان برق، دستگاه های صنعتی را از راه دور کنترل می کنند در حالی که اینورترها فقط معکوس کننده جریان برق از AC به DC هستند.

اینورترها به چند دسته تقسیم می شود ؟

اینورتر ها از جهات مختلفی تقسیم بندی می شوند اما در این جا قصد داریم تا اینورترها را براساس توان و ورودی آن ها بررسی کنیم.
اینورترها بر اساس توان به سه دسته تقسیم بندی می شوند :
1. اینورتر با توان کم : تولید توان کمتر از 1 کیلووات (1KW)

2. اینورتر با توان متوسط : تولید توان بین 1 تا 10 کیلووات (1KW_10KW)

3. اینورتر با توان بزرگ : تولید توان بیش از 10 کیلووات (10KW)

اینورترها از نظر ورودی به دو مدل تک فاز و سه فاز تقسیم بندی می شوند :
1. اینورترهای تک فاز (1ph) :  
اینورترهای تک فاز برای تبدیل جریان مستقیم به جریان متناوب در سیستم‌های الکتریکی خانگی و کاربردهای کوچکتر استفاده می‌شوند. اینورترهای تک فاز دارای دو ورودی و خروجی هستند و برای تأمین نیازهای الکتریکی کمتر استفاده می‌شوند. پرمصرف ترین کاربری اینورترهای تک فاز در راه اندازی الکتروموتورهای سه فاز صنعتی القایی و پنل های خورشیدی است. همچنین در بالابرهای خانگی و فروشگاهی سبک هم این نوع اینورترها کاربرد دارد. لازم به ذکر است که در بالابرها و آسانسورهای خانگی و صنعتی حتما باید از الکتروموتور سه فاز استفاده شود و به راحتی می توانیم این الکتروموتور را با یک اینورتر تک فاز راه اندازی کنیم.
2. اینورترهای سه فاز (3ph) :
اینورترهای سه فاز برای تبدیل جریان مستقیم به جریان متناوب در سیستم‌های الکتریکی صنعتی و کاربردهای بزرگتر استفاده می‌شوند. اینورترهای سه فاز دارای سه ورودی و خروجی هستند و برای تأمین نیازهای الکتریکی بزرگتر و صنعتی مورد استفاده قرار میگیرند.
تفاوت‌های اصلی بین اینورترهای سه فاز و اینورتر های تک فاز، اغلب در کاربرد و مصارف آن‌ها است. اینورترهای تک فاز برای استفاده در کاربردهای خانگی و کوچکتر مناسب هستند، در حالی که اینورترهای سه فاز برای استفاده در کاربردهای صنعتی و بزرگتر مناسب‌تر هستند.

نقش اینورتر در تولید برق خورشیدی و در کارخانه های سرامیک و کاشی

استفاده از اینورترها در زندگی مدرن امروز به طور گسترده‌ای در انواع مختلفی از دستگاه‌ها، تجهیزات صنعتی و خانگی مشاهده می‌شود. این دستگاه باعث سهولت در استفاده از وسایل و تجهیزات میشود و با یک عملکرد ساده، بسیاری از کارها را آسان کرده است. در ادامه به بررسی برخی از موارد استفاده اینورترها می پردازیم که عبارتند از:
سیستم‌های تولید برق خورشیدی : اینورتر در پنل های خورشیدی یک قطعه اساسی است که برای تبدیل جریان مستقیم تولید شده توسط پنل‌های خورشیدی به جریان متناوب استفاده می‌شود. این جریان متناوب سپس به شبکه برق وصل می‌شود یا به صورت بی‌سیم به دستگاه‌های برقی متصل می‌شود. اینورترها همچنین وظیفه مانیتورینگ و کنترل عملکرد سیستم برق خورشیدی را نیز دارند. به عنوان یکی از اجزای اصلی سیستم برق خورشیدی، انتخاب و نصب اینورتر مناسب بسیار مهم است تا عملکرد بهینه سیستم برق خورشیدی تضمین شود.
اینورتر در صنعت کاشی و سرامیک : صنعت کاشی و سرامیک یکی از آن صنایعی است که در آن به صورت گسترده از اینورتر استفاده می شود. در کارخانه جات کاشی و سرامیک نوار نقاله های حمل کاشی به تعداد بسیار زیاد وجود دارد و همچنین ربات های جابجایی کاشی نیز مجهز به اینورتر هستند. در ادامه به بررسی مزیت های تاثیر گذار اینورتر در صنعت سرامیک و کاشی میپردازیم.
مقاومت در برابر گرد و غبار : اینورتر باید مقاومت مناسبی در برابر گرد و غبار داشته باشد که توجه به این ویژگی در محیط کارخانه کاشی و سرامیک بسیار مهم است.
طول عمر درایو : با توجه به طولانی بودن ساعات روشنی ماشین آلات، اینورتر باید از طول عمر بالایی برخوردار باشد.
جابجایی نرم کاشی : اینورتر باید قابلیت کنترل شروع و توقف نرم ربات و نوار نقاله را داشته باشد تا کاشی ها به آرامی جابجا شوند و از شکستگی آن ها جلوگیری شود.
ورودی سرعت چندگانه : برای تغییر سرعت موتور، از پایه های برنامه ریزی شده استفاده می شود.
شبکه مدباس (Modbus) : تغییر مقدار سرعت های چندگانه از طریق شبکه مدباس انجام می شود و در اینورتر ذخیره می شود.
مقاومت ترمز : در هنگام تغییر سرعت و یا توقف، به دلیل وزن زیاد کاشی و سرامیک نیاز به مقاومت ترمز برای ربات های انتقال کاشی وجود دارد.

مزیت های استفاده از اینورتر چیست؟

1. کاهش شدید مصرف برق و در نتیجه طولانی شدن عمر دستگاه ها (مثلا اکتروموتورها) به دلیل کاهش جریان راه اندازی 
2. راه اندازی نرم و بدون ضربه 
3. کنترل دقیق دور موتور
4. تغییر جهت چپ گرد یا راست گرد بودن
5. حذف روش های قدیمی مثل ستاره،مثلث
6. استفاده از برق تک فاز برای راه اندازی دستگاه سه فاز(در الکتروموتورهایی تا توان11 کیلووات)

جمع بندی و سخن پایانی

در این مقاله سعی کردیم اینورتر را بطور جامع بررسی کنیم و انواع مختلف آن را به کامل ترین و ساده ترین شکل خدمت شما توضیح دهیم تا در صورتی که قصد خرید اینورتر را دارید بتوانید از آن استفاده کنید اما اگر هنوز سوالی در ذهنتان است و یا تردیدی در انتخابتان دارید، میتوانید از راه های ارتباطی ما که شامل بخش مشاوره تخصصی سایت تیوان صنعت یا تماس با شماره های ما و یا از طریق شبکه های اجتماعی تیوان صنعت ( واتساپ و تلگرام ) در کمترین زمان ممکن با کارشناسان و مشاوران مجرب ما در ارتباط باشید. ما در تیوان صنعت در تلاشیم تا ضمن تضمین اصالت کالای انتخابی تان، شما عزیزان انتخاب بهتر و خرید راحت تر محصول مورد نظرتان را تجربه کنید.