دستگاه اینورتر و مزایا و معایب آن

اینورتر (inverter) وسیله ای الکترونیکی است که جریان مستقیم یا DC برق (direct current) را به جریان متناوب AC برق (alternating current) تبدیل می کند. ولتاژ ورودی، ولتاژ خروجی و فرکانس، و همچنین کنترل و هدایت کلی انرژی برق به طراحی دستگاه یا مدار بستگی دارد. توجه داشته باشد که دستگاه اینورتر به هیچ عنوان تولید انرژی نمی کند. بلکه منبع انرژی جریان مستقیم برق است.
دستگاه های اینورتر می توانند کاملا الکترونیکی بوده یا بصورت ترکیبی از اثرات ماکنیکی و مدارهای الکترونیکی باشند. شایان ذکر است که اینورترهای استاتیک (Static inverters) از اجزای متحرک در پروسه تبدیل جریان استفاده نمی نمایند.

ورودی سیستم اینورتر

یک دستگاه اینورتر معمولی نیاز به یک منبع برق مستقیم نسبتا پایدار دارد، تا جریان کافی برای تامین نیازهای سیستم را فراهم نماید. ولتاژ ورودی (input voltage) به نوع طراحی و هدف مورد نظر دستگاه اینورتر مذکور بستگی دارد. این ولتاژ می تواند به صورت های زیر باشد:
• جریان مستقیم 12 ولت (برای مبدل های تجاری کوچک)
• جریان مستقیم 24، 36 و 48 ولت (که استانداردهای مربوط به سیستم های انرژی خانگی هستند)
• جریان مستقیم 200 الی 400 ولت (مناسب برای پانل های خورشیدی فوتوولتائیک (photovoltaic solar panels))
• جریان مستقیم 300 تا 450 ولت (مناسب بسته های باتری وسایل نقلیه الکتریکی)
• و صدها هزار ولت آمپراژ که در این حالت اینورتر بخشی از یک سیستم انتقال انرژی ولتاژ بالای جریان مستقیم خواهد بود.
فرم موجی خروجی سیستم اینورتر
دستگاه اینورتر قادر است موج های زیر را تولید نماید:
• موج های مربعی (square wave)

• موج های سینوسی (sine wave)

• موج های سیسنوسی اصلاح شده (Modified sine wave)
• موج های سینوسی پالسی (pulsed sine wave) و …

فرکانس خروجی سیستم اینورتر

فرکانس خروجی دستگاه های اینورتر معمولا معادل فرکانس خط استاندارد برق و حدود 50 یا 60 هرتز است. البته ممکن است در شرایط خاص، فرکانس به منظور بهبود کارایی ترانسفورماتور افزایش یابد.

ولتاژ خروجی دستگاه اینورتر

ولتاژ خروجی اینورتر غالبا معادل ولتاژ خط شبکه و حدود 120 یا 240 ولت تنظیم می شود. البته شایان تذکر است که برخی از انواع اینورتر ها قابلیت ارائه ولتاژ خروجی قابل تنظیم و یا ولتاژهای خروجی مدام در حال تغییر را دارند.

توان خروجی سیستم

معمولا توان خروجی از سیستم اینورتر با واحدهای وات (watts) و کیلو وات (kilowatts) بیان می شود. رنج این توان می تواند از 150 وات تا 3000 وات متغیر باشد. و در واقع بسته به نیاز کاربری، سیستم با توان خروجی متناسب انتخاب می گردد.

مزایای دستگاه اینورتر

دستگاه اینورتر به عنوان یک مبدل جریان برق مستقیم به متناوب می تواند در بسیاری از کاربرد ها مفید باشد. در این بخش به تعدادی از مزایای مهم و تاثیر گذار این وسیله اشاره می کنیم.

• افزایش راندمان (The efficiency) سیستم های دارای اینورتر
برای مثال در کولرها و سیستم های سرمایشی، به دلیل حذف سیستم روشن و خاموش کمپرسور کولر (start/stop cycles) افیشنسی و کارایی سیستم بهبود می یابد. در چنین شرایطی با وجود این که کولر با حداکثر توان خود کار نمی کند، لکن درجه حرارت را در حد مطلوب و خواسته شده توسط کاربر تامین و کنترل می نماید. به علاوه، این سیستم ها این قابلیت را دارند که انرژی برق را در خورد ذخیره سازی کنند. لذا در صورت قطع جریان برق، کاربر می تواند از انرژی ذخیره شده در اینورتر استفاده نماید.

• تحمیل هزینه های عملیاتی کمتر (cheaper) به کاربر
معمولا عملکرد این سیستم ها ارزان تر از سایر سیستم ها می باشد. در واقع، هزینه های ناشی از مصرف برق و همچنین هزینه های مربوط به نگهداری این سیستم ها نیز به مراتب پایین تر از سایر سیستم ها است. چرا که سایش و خرابی در اینورتر ها به مراتب کمتر از سیستم های معمولی است.
• سرمایش و گرمایش سریع تر (Quicker cooling or heating)
معمولا سیستم های سرمایشی و گرمایشی ای که از اینورتر استفاده می نمایند، عملکرد سریع تری نسبت به سیستم های معمولی و بدون اینورتر دارند. البته میزان این سرعت به مشخصات فنی و ذاتی سیستم نیز وابسته است. دلیل این تاثیر مثبت این است که سیستم اینورتر قادر است خود میزان انرژی مورد نیاز خود را جهت صدور گرما یا سرمای مورد نظر اولیه دریافت کند. همچنین این سیستم ها می توانند با محاسبه اختلاف درجه حرارت داخل (indoor temperature) و خارج (outdoor temperature) میزان جریان را محاسبه و کنترل نمایند.
• عدم وجود نوسانات جریان برق
دستگاه اینورتر هیچ فشار و بار مضاعفی را بر روی تامین کننده برق وارد نمی کند. به همین علت است که شما هرگز در سیستم های دارای اینورتر نوسانات جریان برق را شاهد نخواهید بود.
• افزایش عمر مفید قطعات
به همان علتی که در مورد فوق الذکر مطالعه فرمودید، به دلیل عدم اعمال فشار، قطعات دیرتر ساییده شده و آسیب می بینند. بدین ترتیب عمر مفید اجزای سیستم افزایش می یابد.
• کاهش سر و صدا و نویز
این سیستم ها معمولا ساکت تر از سیستم های معمولی کار می نمایند. یکی از دلایل این امر، عدم روشن و خاموش شدن کمپرسور است. چرا که هر بار روشن شدن مجدد سیستم نویز و صدای بسیار زیادی را تولید می نماید. به علاوه، وجود اینورتر سبب می شود بتوانید سیستمی با سایز کوچک تر نیز انتخاب نمایید. این امر به خودی خود می تواند در کاهش آلودگی صوتی ناشی از عملکرد سیستم های گرمایشی و سرمایشی مثمر ثمر باشد.
• عملیات پایدارتر (stable operation)
به این دلیل می گوییم عملیات سیستم های دارای اینورتر پایدارتر است که در این سیستم ها، تغییرات اعمال شده برای کاربر محسوس نیستند. به علاوه گرمایش و سرمایش نیز با دقت بیشتری صورت می پذیرد. چرا سیستم سرمایش و گرمایشی شما خاموش نمی گردد. هرچند اینورترها جنبه های دیگری نیز دارند که می تواند به عملکرد پایدار آن ها مرتبط باشد.
• سایر قابلیت های اینورتر
برای مثال می توان قابلیت استفاده از سیستم های UPS، باتری ها و پنل های خورشیدی را نیز نام برد. به علاوه، بسیاری از سیستم های اینورتر این قابلیت را دارند که در ولتاژهای پایین نیز کار کنند، بدون اینکه خللی در عملکردشان ایجاد شود.

معایب سیستم

• دستگاه های اینورتر و در واقع سیستم های دارای اینورتر معمولا گران قیمت هستند.
اینورترها حتی در صورتی که عملکرد دوگانه نیز نداشته باشند با قیمت های نسبتا بالایی عرضه می شوند. البته برای کاربرانی که آتیه نگر هستند، این هزینه مضاعف در قبال هزینه های ناشی از خرابی سیستم و هزینه های مصرف انرژی قابل قبول است.
• هزینه تعمیرات اینورترها بالا است
با توجه به اینکه اجزا در این سیستم پیچیده تر می شوند، هزینه های تعمیر نیز افزایش خواهد یافت.
• تکنسین های متخصص اینورترها به نسبت کمتر است
برخی از اینورترها، بخصوص سیستم های پیشرفته جدیدتر، نیازمند تکنسین های متخصصی هستند که ممکن است به راحتی نتوانید بیابید. حتی ممکن است مجبور شوید با قبول هزینه مضاعف، سیستم خود را به نمایندگی های متخصص بسپارید.