Инверторы что такое: Что такое инверторы? | Интернет магазин электрооборудования и электротоваров в Украине

alexxlab | 26.03.2023 | 0 | Разное

Инверторы напряжения | это… Что такое Инверторы напряжения?

Инверторы напряжения — инвертором напряжения (по зарубежной терминологии DC/AC converter) называют устройство, преобразующие электрическую энергию источника напряжения постоянного тока в электрическую энергию переменного тока.

• Инверторы напряжения (ИН) могут применяться в виде отдельного законченного устройства или входить в состав источников и систем бесперебойного питания аппаратуры электрической энергией переменного тока.^[1][2] Потребность в таких устройствах связана с широким внедрением в различных отраслях промышленности и бизнесе компьютерных технологий.^[3][4][5] При этом недостаточная надежность сетей переменного тока является основным источником нарушения технологического цикла производственных процессов и связана с большими экономическими рисками. По оценкам специалистов ущерб от «перебоя» электрической энергии в течение одного часа в таких сферах, как финансы (брокерские операции, продажа кредитных карточек), медиа-услуги, исчисляются сотнями тысяч долларов. ^[6][7]

Содержание 1 Свойства инверторов 2 Работа инвертора 3 Методы технической реализации инверторов и особенности их работы 4 Типовые схемы инверторов напряжения 5 Принцип построения инверторов 6 Примечания 7 См. также 8 Литература 9 Ссылки

Свойства инверторов

• Инверторы напряжения позволяют устранить или по крайней мере ослабить зависимость работы информационных систем от качества сетей переменного тока.

Например, в персональных компьютерах, информационных центрах на базе ПК при внезапном отказе сети с помощью резервной аккумуляторной батареи и инвертора можно обеспечить работу компьютеров для корректного завершения решаемых задач.

В более сложных ответственных системах инверторные устройства могут работать в длительном контролируемом режиме параллельно с сетью или независимо от нее.

^[8][9]

• Кроме «самостоятельных» приложений, где инвертор выступает в качестве источника питания потребителей переменного тока, широкое развитие получили технологии преобразования энергии, где инвертор является промежуточным звеном в цепочке преобразователей.

Принципиальной особенностью инверторов напряжения для таких приложений является высокая частота преобразования (десятки-сотни килогерц). Для эффективного преобразования энергии на высокой частоте требуется более совершенная элементарная база (полупроводниковые ключи, магнитные материалы, специализированные контроллеры).

• Как и любое другое силовое устройство, инвертор должен иметь высокий КПД, обладать высокой надежностью и иметь приемлемые массо-габаритные характеристики. ^[10][11]

Кроме того, ИН длжен иметь допустимый уровень высших гармонических составляющих в кривой выходного напряжения (допустимое значение коэффициентов гармоник) и не создавать при работе недопустимый для других потребителей уровень пульсации на зажимах источника энергии.

Работа инвертора

Работа инвертора напряжения (ИН) основана на переключении источника постоянного напряжения с целью периодического изменения полярности напряжения на зажимах нагрузки. Частота переключения «задается» сигналами управления, формируемыми управляющей схемой (контроллером). Контроллер также может решать дополнительные задачи:

1. регулирование напряжения;
2. синхронизация частоты переключения ключей;
3. защитой их от перегрузок; и др.

Методы технической реализации инверторов и особенности их работы

1. Ключи инвертора должны быть управляемыми (включаются и выключаются по сигналу управления), а также обладать свойством двухсторонней проводимости тока.^[12] Как правило такие ключи получают шунтированием транзисторов обратными диодами. Исключение составляют полевые транзисторы, в которых такой диод является внутренним элементом его полупроводниковой структуры.
2. Регулирование выходного напряжения инверторов достигается изменением площади импульса полуволны. Наиболее простое регулирование достигается регулирование длительности (шины) импульса полуволны. Такой способ является простейшим вариантом метода широтно-импульсной модуляции сигналов (ШИМ).
3. Нарушение симметрии полуволн выходного напряжения порождает побочные продукты преобразования с частотой ниже основной, включая возможность появления постоянной составляющей напряжения, недопустимой для цепей, содержащих трансформаторы.
4. Для получения управляемых режимов работы инвертора, ключи инвертора и алгоритм управления ключами должны обеспечить последовательную смену структур силовой цепи, называемых прямой, коротко замкнутой и инверсной.
5. Мгновенная мощность потребителя пульсирует с удвоенной частотой. Первичный источник питания должен допускать работу с пульсирующими и даже изменяющими знак токами потребления. Переменные составляющие первичного тока определяют уровень помех на зажимах источника питания.

Типовые схемы инверторов напряжения

Существуют большое число вариантов построения схем инверторов. ^[13][14] Исторически первыми были механические инверторы, которые в эпоху развития полупроводниковых технологий заменили более технологичные инверторы на базе полупроводниковых элементов, и цифровые инверторы напряжения. Но все же, как правило, выделяют три основные схемы инверторов напряжения:

• Мостовой ИН без трансформатора

Мостовой ИН без трансформатора

Область применения: устройства бесперебойного питания мощностью более 500 ВА, установки с высоким значением энергии (220..360 В).

• С нулевым выводом трансформатора

Инвертор напряжения с нулевым выводом трансформатора

Область применения: Устройства бесперебойного питания компьютеров мощностью (250.. 500 ВА), при низком значении напряжения (12..24 В), преобразователи напряжения для подвижных систем радиосвязи.

• Мостовая схема с трансформатором

Мостовой инвертор напряжения с трансформатором

Область применения: Устройства бесперебойного питания ответственных потребителей с широким диапазоном мощностей: единицы – десятки кВА.

^[15]

Принцип построения инверторов

• Инверторы с прямоугольной формой выходного напряжения

Преобразование постоянного напряжения первичного источника в переменное достигается с помощью группы ключей, периодически коммутируемых таким образом, чтобы получить знакопеременное напряжение на зажимах нагрузки и обеспечить контролируемый режим циркуляции в цепи реактивной энергии. В таких режимах гарантируется пропорциональность выходного напряжения. В зависимости от конструктивного исполнения модуля переключения (модуля силовых ключей инвертора) и алгоритма формирования управляющих воздействий, таким фактором могут быть относительная длительность импульсов управления ключами или фазовый сдвиг сигналов управления противофазных групп ключей. В случае неконтролируемых режимов циркуляции реактивной энергии реакция потребителя с реактивными составляющими нагрузки влияет на форму напряжения и его выходную величину.

[16]^[17]

• Инверторы напряжения со ступенчатой формой кривой выходного напряжения

Принцип построения такого инвертора заключается в том, что при помощи предварительного высокочастотного преобразования формируются однополярные ступенчатые кривые напряжения, приближающиеся по форме к однополярной синусоидальной кривой с периодом, равным половине периода изменения выходного напряжения инвертора. Затем с помощью, как правило, мостового инвертора однополярные ступенчатые кривые напряжения преобразуются в разнополярную кривую выходного напряжения инвертора.

• Инверторы с синусоидальной формой выходного напряжения

Принцип построения такого инвертора заключается в том, что при помощи предварительного высокочастотного преобразования получают напряжение постоянного тока, значение которого близко к амплитудному значению синусоидального выходного напряжения инвертора. Затем это напряжение постоянного тока с помощью, как правило, мостового инвертора преобразуется в переменное напряжение по форме, близкое к синусоидальному, за счет применении соответствующих принципов управления транзисторами этого мостового инвертора (принципы так называемой «многократной широтно-импульсной модуляции»). ^[18][19] Идея этой «многократной» ШИМ заключается в том, что на интервале каждого полупериода выходного напряжения инвертора соответствующая пара транзисторов мостового инвертора коммутируется на высокой частоте (многократно) при широтно-импульсном управлении. Причем длительность этих высокочастотных импульсов коммутации изменяется по синусоидальному закону . Затем с помощью высокочастотного фильтра нижних частот выделяется синусоидальная составляющая выходного напряжения инвертора.

[16]

• Инверторы напряжения с самовозбуждением

Инверторы с самовозбуждением (автогенераторы) относятся к числу простейших устройств преобразования энергии постоянного тока. Относительная простота технических решений или достаточно высокой энергетической эффективности привело к их широкому применению в маломощных источниках питания в системах промышленной автоматики и генерировании сигналов прямоугольной формы, особенно в тех приложениях, где отсутствует необходимость в управлении процессом передачи энергии. В этих инверторах используется положительная обратная связь, обеспечивающая их работу в режиме устойчивых автоколебаний, а переключение транзисторов осуществляется за счет насыщения материала магнитопровода трансформатора. ^[20][21] В связи со способом переключения транзисторов, с помощью насыщения материала магнитопровода трансформатора, выделяют недостаток схем инверторов, а именно низкий КПД, что объясняется большими потерями в транзисторах. Поэтому такие инверторы применяются при частотах не более 10 кГц и выходной мощности до 10 Вт. При существенных перегрузках и коротких замыканиях в нагрузке в любом из инверторов с самовозбуждением происходит срыв автоколебаний (все транзисторы переходят в закрытое состояние).

Примечания

1. ↑ Luo, Fang Lin & Ye, Hong (2004), «Advanced DC/DC Converters», CRC Press, ISBN 0-8493-1956-0 
2. ↑ Luo, Fang Lin; Ye, Hong & Rashid, Muhammad H. (2005), «Power Digital Power Electronics and Applications», Elsevier, ISBN 0-12-088757-6 
3. ↑ Pressman 1998, p. 306
4. ↑ DC Power Production, Delivery and Utilization, An EPRI White Paper (PDF). Архивировано из первоисточника 19 сентября 2012. Page 9 080317 mydocs.epri.com
5. ↑ DC-DC CONVERTERS: A PRIMER. Архивировано из первоисточника 19 сентября 2012. 090112 jaycar.com.au Page 4
6. ↑ Electrical Power Quality and Utilisation, Journal Vol. XV, No. 2, 2009: Estimation of Optimum Value of Y-Capacitor for Reducing Emi in Switch Mode Power Supplies
7. ↑ High-efficiency power supplies for home computers and servers. Архивировано из первоисточника 19 сентября 2012.
8. ↑ Maniktala, Sanjaya (2007), «Troubleshooting Switching Power Converters: A Hands-on Guide», Newnes/Elsevier, ISBN 0-7506-8421-6 
9. ↑ Nelson, Carl (1986), «LT1070 design Manual», vol. AN19 publisher= Linear Technology, <http://www.linear.com/docs/4176>  Application Note giving an extensive introduction in Buck, Boost, CUK, Inverter applications. (download as PDF from http://www. linear.com/designtools/app_notes.php)
10. ↑ Irving, Brian T. & Jovanović, Milan M. (2002), «Analysis and Design of Self-Oscillating Flyback Converter», Proc. IEEE Applied Power Electronics Conf. (APEC), сс. 897–903, <http://www.deltartp.com/dpel/dpelconferencepapers/S19P6.pdf>. Проверено 30 сентября 2009. 
11. ↑ Energy Savings Opportunity by Increasing Power Supply Efficiency. Архивировано из первоисточника 19 сентября 2012.
12. ↑ Foutz, Jerrold. Switching-Mode Power Supply Design Tutorial Introduction. Проверено 6 октября 2008.
13. ↑ Switching Regulators for Poets
14. ↑ Переводчик Google
15. ↑ http://www.compeljournal.ru/images/articles/2009_15_6.pdf
16. ↑ ^{1 2} MIT open-courseware, Power Electronics, Spring 2007
17. ↑ Switch Mode Power Supplies
18. ↑ Pressman, Abraham I. ; Billings, Keith & Morey, Taylor (2009), «Switching Power Supply Design» (Third ed.), McGraw-Hill, ISBN 0-07-148272-5 
19. ↑ Rashid, Muhammad H. (2003), «Power Electronics: Circuits, Devices, and Applications», Prentice Hall, ISBN 0-13-122815-3 
20. ↑ Basso, Christophe (2008), «Switch-Mode Power Supplies: SPICE Simulations and Practical Designs», McGraw-Hill, ISBN 0-07-150858-9 
21. ↑ Erickson, Robert W. & Maksimovic, Dragan (2001), «Fundamentals of Power Electronics» (Second ed.), ISBN 0-7923-7270-0 

См. также

• Инвертор (преобразователь)
• Выпрямитель
• Автогенератор
• Транзистор
• Источник питания
• Источник бесперебойного питания
• Обратноходовый преобразователь
• Импульсный стабилизатор напряжения

Литература

• Бушуев В.М., Деминский В. А., Захаров Л.Ф., Козляев Ю.Д. , Колканов М.Ф. Электропитание устройств и систем телекоммуникаций. — М.: Горячая линия – Телеком, 2009. — 384 с. — ISBN 978-5-9912-0077-6

• Китаев В.Е., Бокуняев А. А., Колканов М.Ф. Электропитание устройств связи. — М.: Связь, 1975. — 328 с.
• Ирвинг М., Готтлиб Источники питания. Инверторы, конверторы, линейные и импульсные стабилизаторы.. — 2-е изд. — М.: Постмаркет, 2002. — 544 с. — ISBN 5-901095-05-7
• Раймонд Мэк Импульсные источники питания. Теоретические основы проектирования и руководство по практическому применению. — М.: Додэка-ΧΧΙ, 2008. — 272 с. — ISBN 978-5-94120-172-3
• Угрюмов Е. П. Теория и практика эволюционного моделирования. — 2-е изд. — СПб: БХВ-Петербург, 2005. — С. 800. — ISBN 5-94157-397-9
• Вересов Г.П. Электропитание бытовой радиоэлектронной аппаратуры. — М.: Радио и связь, 1983. — 128 с. — 60 000 экз.
• Костиков В.Г. Парфенов Е.М. Шахнов В.А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование: Учебник для ВУЗов. — 2. — М.: Горячая линия — Телеком, 2001. — 344 с. — 3000 экз. — ISBN 5-93517-052-3

Ссылки

• http://cxem.net/pitanie/5-88.php
• http://www.cqham.ru/pow2_15.htm
• Мощный инвертор
• http://zpostbox.ru/dc_bridge_circuits.html
• Инвертор – частотный преобразователь
• http://translate.google.ru/translate?hl=ru&langpair=en%7Cru&u=http://elt.ee-oz.com.au/files/archives/UTE99/A2NUEMD/NUE064_Electronic_Power_%26_Control_1_2067.pdf
• http://www.powerstream.com/inFAQ.htm
• http://solar.gwu.edu/index_files/Resources_files/How-Solar-Inverters-Work-With-Solar-Panels.pdf
• Summary Report on the DOE High-tech Inverter Workshop
• http://www.daviddarling.info/encyclopedia/S/AE_synchronous_inverter.html
• http://www.daviddarling.info/encyclopedia/S/AE_synchronous_inverter.html
• A SAFETY STANDARD FOR DISTRIBUTED GENERATION
• http://cxem.net/beginner/beginner60. php
• Полумостовые конверторы с переключением транзисторов при нуле напряжения
• Инвертор нового поколения от компании “Связь инжиниринг”
• Базовые троичные логические элементы. Снижение энергопотребления
• Гибридные электромобили. Изолированный усилитель для измерения напряжения
• http://www.elart.narod.ru/
• DC/DC converter
• Power inverter(DC/AC)
• Двухтактный преобразователь
• Switched-mode power supply
• Повышающий преобразователь
• Solar inverter
• Grid-tie inverter
• http://8800.org.ua/showcategory.php?categoryID=31
• http://www.compeljournal.ru/enews/rubric/power
• http://www.stanki-remont.ru/catalog/cat_140/st_456.phphttp://translate.google.ru/translate?hl=ru&langpair=en%7Cru&u=http://reviews.ebay.co.uk/3-THREE-PHASE-CONVERTERS-INVERTERS-415V-DIGITAL-ROTARY%3Fugid%3D10000000001476333
• http://translate.google.ru/translate?hl=ru&langpair=en%7Cru&u=http://www. pplmotorhomes.com/parts/rv-converters-electrical-batteries-1.htm
• http://translate.google.ru/translate?hl=ru&langpair=en%7Cru&u=http://www.voltageconverters.com/faq.htm
• http://translate.google.ru/translate?hl=ru&langpair=en%7Cru&u=http://www.quasarelectronics.com/power-inverter-faq.htm
• http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=ru&langpair=en%7Cru&rurl=translate.google.ru&u=http://www.exploroz.com/Vehicle/Electrics/Inverters.aspx&usg=ALkJrhgJmBrS8DouxPw52Eixdtl9DVsa_A
• http://www.ti.com/lit/an/snva006b/snva006b.pdf
• http://www.gotopower.com/
• Подробный разбор работы блока питания на ШИМ преобразовании
• Исследование астатического импульсного стабилизатора постоянного напряжения
• http://www.powersupplies.net/
• POWER SUPPLY DESIGN SEMINAR BOOKS ONLINE
• Switching Regulators for Poets

Инвертор (преобразователь) | это… Что такое Инвертор (преобразователь)?

У этого термина существуют и другие значения, см. Инвертор (значения).

Инвертор мобильных солнечных батарей на берегу Рейна.

Инверторы SMA Solar

Инве́ртор — устройство для преобразования постоянного в переменный ток^[1] с изменением величины частоты и/или напряжения. Обычно представляет собой генератор периодического напряжения, по форме приближённого к синусоиде, или дискретного сигнала.

Содержание 1 Однофазные инверторы 2 Трёхфазные инверторы 3 См. также 4 Ссылки 5 Примечания

Однофазные инверторы

Инвертор автомобильный^[2]. Преобразует постоянное напряжение бортовой сети (12В) в переменное напряжение бытовой электросети (220В).

Синусоида, снятая в сети 220. Верхушки срезаны из-за большого числа импульсных преобразователей

Модифицированный синус, снятый с ИБП, работающего от аккумулятора

Существуют несколько групп инверторов, которые различаются по стоимости примерно в 15 раз:

• Первая группа более дорогих инверторов обеспечивает синусоидальное выходное напряжение.
• Вторая группа обеспечивает выходное напряжение упрощённой формы, заменяющей синусоиду. Чаще всего используется сигнал в виде трапецеидального синуса

Для подавляющего большинства бытовых приборов допустимо использовать переменное напряжение с упрощённой формой сигнала. Синусоида важна только для некоторых телекоммуникационных, измерительных, лабораторных приборов, медицинской аппаратуры, а также профессиональной аудио аппаратуры. Выбор инвертора производится исходя из пиковой мощности энергопотребления стандартного напряжения 220В/50Гц.

Существуют три режима работы инвертора:

• Режим длительной работы. Данный режим соответствует номинальной мощности инвертора.
• Режим перегрузки. В данном режиме большинство моделей инверторов в течение нескольких десятков минут (до 30) могут отдавать мощность в 1,2-1,5 раза больше номинальной.
• Режим пусковой. В данном режиме инвертор способен отдавать повышенную моментальную мощность в течение нескольких миллисекунд для обеспечения запуска электродвигателей и емкостных нагрузок.

В течение нескольких секунд большинство моделей инверторов могут отдавать мощность в 1,5-2 раза превышающую номинальную. Сильная кратковременная перегрузка возникает, например, при включении холодильника.

Инвертора мощностью 150 Вт достаточно, чтобы запитать от бортовой электросети автомобиля практически любой ноутбук. Для питания и зарядки мобильных телефонов, аудио и фотоаппаратуры хватит 7,5 Вт.

Трёхфазные инверторы

Тиристорный (GTO) тяговый преобразователь по схеме «Ларионов-звезда»

Трёхфазные инверторы обычно используются для создания трёхфазного тока для электродвигателей, например для питания трёхфазного асинхронного двигателя. При этом обмотки двигателя непосредственно подключаются к выходу инвертора.

Высокомощные трёхфазные инверторы применяются в тяговых преобразователях в электроприводе локомотивов, теплоходов, троллейбусов (например, АКСМ-321), трамваев, прокатных станов, буровых вышек, в индукторах (установки индукционного нагрева^[3]).

На рисунке приведена схема тиристорного тягового преобразователя по схеме «Ларионов-звезда». Теоретически возможна и другая разновидность схемы Ларионова «Ларионов-треугольник», но она имеет другие характеристики (эквивалентное внутреннее активное сопротивление, потери в меди и др.).

См. также

• ТИСУ
• Инверторная система
• Тяговый преобразователь
• Выпрямитель
• Инверторы напряжения

Ссылки

1. ↑ Словарь по естественным наукам. Глоссарий.ру.
2. ↑ Автомобильные преобразователи напряжения (3 части)
3. ↑ Индукционный нагрев

Примечания

Что такое инвертор и чем он полезен?

В старые времена было два способа сократить расходы на коммунальные услуги. Первый заключается в том, чтобы использовать устройство экономно, а второй — в том, чтобы намеренно выбрать устройство меньшего размера, которое жертвует производительностью ради экономии. Ни один из этих вариантов не является желательным и удобным для вас и вашей семьи.

К счастью, теперь есть третий вариант: выбрать инвертор вместо обычного.

Но что такое инвертор и какие преимущества дают устройства с инвертором?

 

Что такое инвертор?

Проще говоря, инвертор — это устройство, которое регулирует частоту электрического тока, поступающего в прибор. Это позволяет им контролировать скорость и крутящий момент двигателя в устройстве.

Инвертор состоит из трех компонентов:

• Сам инвертор
• Корпус, называемый частотно-регулируемым приводом (ЧРП)
• Выпрямитель

Инвертор встроен в устройство, известное как частотно-регулируемый привод. Внутри частотно-регулируемого привода выпрямитель преобразует входящий переменный ток от сети дома в постоянный. В то же время стандартная частота 60 Гц изменяется на любую мощность, необходимую для двигателя устройства.

После этого инвертор снова переключает ток в переменный ток, который затем используется устройством. Управляя частотой, инвертор может регулировать мощность двигателя с точки зрения крутящего момента и скорости и, следовательно, его производительность и энергопотребление.

Инверторы также называются приводами переменного тока или VFD (преобразователь частоты).

 

Чем отличаются инверторные устройства?

Обычные электроприборы обычно имеют фиксированный уровень потребления электроэнергии: потребляемая ими мощность остается неизменной, даже если их рабочая нагрузка снижается.

Инверторные приборы, напротив, могут снижать потребление в зависимости от спроса. Например, там, где обычный оконный кондиционер работает с фиксированной настройкой, инвертор переменного тока может снизить потребление компрессора в зависимости от температуры в помещении. Как только желаемая температура будет достигнута, инвертор может снизить мощность компрессора, в результате чего потребляется меньше кВтч.

 

Каковы преимущества инверторных устройств?

Пониженное энергопотребление

Инверторы потребляют переменную мощность в зависимости от рабочей нагрузки, что делает их более экономичными, чем традиционные устройства с фиксированными настройками.

Более длительный срок службы

Поскольку двигатели или компрессоры более эффективны и не должны работать так тяжело, инверторные приборы, как правило, имеют более длительный срок службы, чем их обычные аналоги.

Долгосрочная экономия

В зависимости от прибора устройства с инвертором могут быть на 27 % эффективнее традиционных приборов, что в долгосрочной перспективе означает более низкие счета за коммунальные услуги.

 

Каковы недостатки инверторных устройств?

Дороже

Инверторные приборы стоят дороже, чем их обычные версии. Однако затраты на приобретение могут быть окуплены за счет долгосрочной экономии на коммунальных услугах.

Более сложный

Добавление инвертора, частотно-регулируемого привода и выпрямителя представляет больше возможных точек отказа.

 

Приборы с инверторами

Кондиционеры

Одно из самых больших преимуществ инверторов можно увидеть в кондиционерах. Типичный компрессор переменного тока обычно работает в двух режимах: включен или выключен.

Добавление инвертора позволяет компрессору переменного тока стать блоком с регулируемой скоростью, так что, как только будет достигнута желаемая температура охлаждения, компрессор может вернуться к поддержанию температуры в помещении, вместо того, чтобы постоянно работать на полную мощность.

THS предлагает широкий выбор инверторных блоков переменного тока от известных брендов для жилых, коммерческих и даже промышленных целей. Ознакомьтесь с нашими рекомендуемыми кондиционерами на 2021 год, а также с нашим руководством по инверторным кондиционерам LG.

 

Мини-сплит-системы

Как и кондиционеры, мини-сплит-системы могут значительно выиграть от инверторной технологии. Это особенно актуально для многозонных систем, в которых разные внутренние блоки подключены к одному наружному блоку.

Инвертор позволяет каждому внутреннему блоку снизить температуру после того, как зона достаточно охладится. Умножьте это на разные зоны, и экономия может быть существенной в долгосрочной перспективе!

Для систем с инвертором ознакомьтесь с нашими лучшими мини-сплитами с инвертором на 2022 год. Компрессор с регулируемой скоростью может регулировать свою скорость в зависимости от температуры и нагрузки, которую несет холодильник.

Однако, в отличие от кондиционеров и мини-сплитов, холодильники, как правило, используются постоянно. Вот почему это устройство обеспечивает наибольшую долгосрочную экономию, до 27% по сравнению с аналогами без инвертора.

 

Генераторные установки

Инверторный генератор электронным способом регулирует мощность двигателя генератора вверх и вниз в зависимости от потребности, вместо того, чтобы постоянно работать на 100%. Это приводит к значительному повышению эффективности, меньшему потреблению газа и меньшему техническому обслуживанию, а также к дополнительным преимуществам снижения выбросов и уровня шума.

Генераторные установки с инвертором могут варьироваться от рекреационных единиц для кемпинга или задней двери с максимальной мощностью 2000 Вт до более крупных генераторных установок, которые могут генерировать более 5000 Вт при напряжении 220 В для питания жилых домов.

 

Микроволновые печи

По сравнению с другими инверторными приборами инверторная микроволновая печь работает иначе.

В обычной микроволновой печи используется трансформатор, который включает и выключает питание, чтобы равномерно распределить микроволны по разогреваемой пище. С другой стороны, инверторная микроволновая печь обеспечивает постоянную подачу энергии на протяжении всего процесса приготовления, а не включается и выключается.

Таким образом, там, где обычная микроволновая печь включает и выключает 100% мощность, микроволновая печь с инвертором излучает только нужный уровень мощности, но непрерывно. Это полезно для продуктов с высоким содержанием сахара и жира, а также для тех, которые чувствительны к размороженному мясу, молочным продуктам и шоколаду.

 

Стиральные машины

Инверторная стиральная машина может регулировать скорость вращения двигателя в соответствии с весом загруженного белья. Это позволяет использовать наименьшее количество энергии, обеспечивая при этом оптимальную и эффективную очистку без ущерба для производительности.

 

Заключение

Инверторная технология представляет собой разумный и экологичный способ продлить срок службы техники и снизить ежемесячные счета. Хотя первоначальная цена может быть выше, экономия в долгосрочной перспективе с лихвой компенсирует затраты.

Что такое инвертор: характеристики инвертора, эффективность и многое другое

 Инвертор – один из самых важных и сложных компонентов в независимой энергетической системе. Чтобы выбрать инвертор, вам не нужно разбираться в его внутренней работе, но вы должны знать некоторые основные функции, возможности и ограничения. В этой статье вы найдете некоторую информацию, необходимую для выбора правильного инвертора и его разумного использования.

Зачем нужен инвертор

Независимые системы электроснабжения не привязаны к общей электросети. Они различаются по размеру от крошечных дворовых фонарей до отдаленных домов, деревень, парков, медицинских и военных объектов. Они также включают мобильные, портативные и аварийные системы резервного копирования. Их общей связью является аккумуляторная батарея, которая поглощает и высвобождает энергию в виде электричества постоянного тока (DC).

В противоположность этому коммунальная сеть обеспечивает вас электричеством переменного тока. Переменный ток — это стандартная форма электричества для всего, что «подключается» к электросети. DC течет в одном направлении. AC меняет свое направление много раз в секунду. Переменный ток используется для обслуживания сети, потому что он более практичен для передачи на большие расстояния.

Инвертор Magnum

Инвертор преобразует постоянный ток в переменный, а также изменяет напряжение. Другими словами, это адаптер питания. Это позволяет системе на основе батареи запускать обычные приборы через обычную домашнюю проводку. Существуют способы прямого использования постоянного тока, но для современного образа жизни вам понадобится инвертор для подавляющего большинства, если не для всех ваших нагрузок (нагрузки — это устройства, потребляющие энергию).

Между прочим, есть еще один тип инвертора, называемый сетко-интерактивным. Он используется для подачи солнечной (или другой возобновляемой) энергии в дом, подключенный к сети, и для подачи избыточной энергии обратно в коммунальную сеть. Если в такой системе не используются батареи для резервного хранения, она не является независимой от сети и не входит в сферу применения данной статьи.

Непростое устройство

Внешне инвертор выглядит как коробка с одним или двумя переключателями на ней, но внутри находится небольшая вселенная динамической активности. Современный домашний инвертор должен справляться с широким спектром нагрузок, от одиночного ночника до большого скачка напряжения, необходимого для запуска скважинного насоса или электроинструмента. Напряжение батареи солнечной или ветровой системы может варьироваться на 35 процентов (в зависимости от состояния заряда и активности).

При этом инвертор должен регулировать качество своей продукции в узких пределах с минимальными потерями мощности. Это не простая задача. Кроме того, некоторые инверторы обеспечивают резервную зарядку аккумуляторов и могут даже подавать избыточную мощность в сеть.

БЕСПЛАТНОЕ руководство по солнечному инвертору

Узнать больше »

Определите свои потребности

Чтобы выбрать инвертор, вы должны сначала определить свои потребности. Тогда вам нужно узнать о инверторах, которые доступны. Производители инверторов печатают все, что вам нужно знать, в своих спецификациях (обычно называемых «спецификациями»). Вот список факторов, которые вы должны учитывать.

Среда применения

Где должен использоваться инвертор? Инверторы доступны для использования в зданиях (включая дома), для транспортных средств для отдыха, лодок и портативных приложений. Будет ли он каким-то образом подключен к коммунальной сети? Электрические соглашения и стандарты безопасности различаются для различных приложений, поэтому не импровизируйте.

Электрические стандарты

Входное напряжение постоянного тока должно соответствовать напряжению электрической системы и аккумуляторной батареи. 12 вольт больше не являются доминирующим стандартом для домашних энергосистем, за исключением очень маленьких и простых систем. Сейчас стандартом являются 24 и 48 вольт. Система с более высоким напряжением пропускает меньший ток, что делает проводку системы дешевле и проще.

Выходная мощность переменного тока инвертора должна соответствовать обычной мощности в регионе, чтобы обеспечить работу доступных на месте приборов. Стандарт для коммунальных услуг переменного тока в Северной Америке составляет 115 и 230 вольт при частоте 60 герц (циклов в секунду). В Европе, Южной Америке и большинстве других мест это 220 вольт при 50 герцах.

Сертификат безопасности

Инвертор должен быть сертифицирован независимой испытательной лабораторией, такой как UL, ETL, CSA и т. д., и иметь соответствующую печать. Это ваша гарантия того, что он будет безопасным, будет соответствовать спецификациям производителя и будет одобрен при проверке электрических характеристик. Существуют разные стандарты проектирования и оценки для различных сред применения (здания, транспортные средства, лодки и т. д.). Они также варьируются от одной страны к другой.

Мощность

Какую нагрузку может выдержать инвертор? Его выходная мощность измеряется в ваттах (ватты = амперы x вольты). Существует три уровня номинальной мощности: непрерывная, ограниченная по времени и бросковая. Непрерывный означает количество энергии, которое инвертор может обрабатывать в течение неопределенного периода времени. Когда инвертор рассчитан на определенное количество ватт, это число обычно относится к его непрерывной мощности.

Ограниченный по времени рейтинг — это более высокое количество ватт, которое он может обрабатывать в течение определенного периода времени, обычно 10 или 20 минут. В технических характеристиках инвертора эти характеристики должны определяться в зависимости от температуры окружающей среды (температуры окружающей атмосферы). Когда инвертор становится слишком горячим, он отключается. Это произойдет быстрее в жаркой атмосфере. Третий уровень номинальной мощности, импульсная способность, имеет решающее значение для его способности запуска двигателей и обсуждается ниже.

Некоторые инверторы спроектированы так, чтобы их можно было соединять или расширять по модульному принципу, чтобы увеличить их мощность. Наиболее распространенная схема — «укладка» двух инверторов. Кабель соединяет два инвертора, чтобы синхронизировать их, чтобы они работали как единое целое.

Качество электроэнергии: синусоида по сравнению с «модифицированной синусоидой»

Некоторые инверторы производят «более чистую» мощность, чем другие. Проще говоря, «синусоида» чистая; все остальное грязно. Синусоида имеет естественную гладкую геометрию, подобную траектории качающегося маятника. Это идеальная форма переменного тока. Коммунальная сеть производит энергию синусоидальной волны в своих генераторах и (обычно) доставляет ее потребителю относительно без искажений. Синусоидальный инвертор может обеспечить более чистую и стабильную мощность, чем большинство подключений к сети.

Насколько чиста «синусоида»? Производитель может использовать термины «чистый» или «истинный» для обозначения низкой степени искажения. Факты включены в технические характеристики инвертора. Общие гармонические искажения (THD) ниже 6 процентов должны удовлетворять обычным домашним требованиям. Ищите менее 3 процентов, если у вас есть необычно критическая электроника, как, например, в студии звукозаписи.

Другие характеристики тоже важны. Регулировка среднеквадратичного напряжения обеспечивает стабильное освещение. Оно должно быть плюс-минус 5 процентов или меньше. Регулировка пикового напряжения (Vp) должна составлять плюс-минус 10 процентов или меньше.

Инвертор с «модифицированной синусоидой» менее дорог, но он создает искаженную прямоугольную форму волны, напоминающую ход маятника, который ударяют молотком взад-вперед. По правде говоря, это вовсе не синусоида. Вводящий в заблуждение термин «модифицированная синусоида» был придуман рекламщиками. Инженеры предпочитают называть это «модифицированной прямоугольной волной».

«Измененная синусоида» отрицательно влияет на многие электрические нагрузки. Это снижает энергоэффективность двигателей и трансформаторов на 10–20 процентов. Теряемая впустую энергия приводит к аномальному нагреву, что снижает надежность и срок службы двигателей, трансформаторов и других устройств, включая некоторые бытовые приборы и компьютеры. Неровная форма сигнала сбивает с толку некоторые цифровые устройства синхронизации.

Около 5 процентов бытовых приборов просто не будут работать на модифицированной синусоиде. Из динамиков почти каждого аудиоустройства будет слышен гул. Раздражающее гудение также будет издаваться некоторыми люминесцентными лампами, потолочными вентиляторами и трансформаторами. Некоторые микроволновые печи гудят или производят меньше тепла. Телевизоры и компьютеры часто показывают на экране бегущие линии. Сетевые фильтры могут перегреваться и не должны использоваться.

Модифицированные синусоидальные инверторы допускались в 1980-х годах, но с тех пор настоящие синусоидальные инверторы стали более эффективными и доступными. Некоторые люди идут на компромисс, используя модифицированный волновой инвертор для работы своих более крупных электроинструментов или других случайных тяжелых нагрузок, и небольшой синусоидальный инвертор для работы с меньшими, более частыми и более чувствительными нагрузками. Модифицированные волновые инверторы в системах возобновляемой энергии начали уходить в историю.

Эффективность

Невозможно преобразовать мощность, не потеряв часть ее (это как трение). Мощность теряется в виде тепла. Эффективность — это отношение выходной мощности к потребляемой, выраженное в процентах. Если КПД составляет 90 процентов, в инверторе теряется 10 процентов мощности. КПД инвертора зависит от нагрузки. Как правило, она будет максимальной примерно при двух третях мощности инвертора. Это называется его «максимальной эффективностью». Инвертору требуется некоторая мощность только для работы, поэтому эффективность большого инвертора будет низкой при работе с очень маленькими нагрузками.

В обычном доме много часов в день, когда электрическая нагрузка очень низкая. В этих условиях КПД инвертора может составлять около 50 процентов или меньше. Полная история рассказана графиком зависимости эффективности от нагрузки, опубликованным производителем инвертора. Это называется «кривой эффективности». Внимательно прочитайте эти кривые. Некоторые производители обманывают, начиная кривую со 100 Вт или около того, а не с нуля!

Поскольку КПД зависит от нагрузки, не думайте, что инвертор с 93-процентная пиковая эффективность лучше, чем 85-процентная пиковая эффективность. Если блок с эффективностью 85 процентов более эффективен при низких уровнях мощности, он может тратить меньше энергии в течение обычного дня.

Внутренняя защита

Чувствительные компоненты инвертора должны быть хорошо защищены от перенапряжений от молнии и статического электричества, а также от перенапряжений, возникающих от двигателей в условиях перегрузки. Он также должен быть защищен от перегрузок. Перегрузки могут быть вызваны неисправным устройством, неисправностью проводки или просто слишком большой нагрузкой одновременно.

Инвертор должен иметь несколько цепей датчиков, чтобы отключаться, если он не может должным образом обслуживать нагрузку. Он также должен отключаться, если напряжение питания постоянного тока слишком низкое из-за низкого уровня заряда батареи или другой неисправности в цепи питания. Это защищает аккумуляторы от повреждения при переразряде, а также защищает инвертор и нагрузку. Все эти защитные меры являются стандартными для инверторов, сертифицированных для использования в зданиях.

Питание насоса подачи воды

В удаленных местах водяная скважина или нагнетательный насос часто предъявляют наибольшую нагрузку на инвертор. Он требует особого рассмотрения. Большинство насосов потребляют очень большой ток при запуске. Инвертор должен иметь достаточную пропускную способность, чтобы справиться с ним при работе любых других нагрузок, которые могут быть включены. Важно правильно выбрать инвертор, особенно для того, чтобы справиться с пусковым скачком напряжения. Увеличьте его еще больше, если вы хотите, чтобы он запускал насос, не вызывая затемнения или мигания света. Обратитесь за помощью к своему поставщику, поскольку производители инверторов не предоставили достаточных данных для определения размеров насосов.

В Северной Америке большинство насосов (особенно погружных) работают от 230 вольт, в то время как небольшие приборы и светильники используют 115 вольт. Чтобы получить 230 вольт от инвертора на 115 вольт, либо используйте два инвертора, «уложенных друг на друга» (если они предназначены для этого), либо используйте трансформатор для повышения напряжения.

Если у вас еще не установлен насос, вы можете приобрести насос на 115 вольт, если вам не требуется более 1/2 л.с. Подрядчик по водяным насосам часто поставляет насос большей мощности, чем это необходимо для ресурсосберегающего домохозяйства. Вы можете запросить насос меньшего размера, или может быть целесообразно (и экономично) заменить существующий насос на насос меньшего размера. Вы также можете выбрать один из постоянно растущего числа доступных высокоэффективных насосов постоянного тока, чтобы снять нагрузку с вашего инвертора.

Функции зарядки аккумуляторов

Резервная зарядка аккумуляторов необходима для большинства систем возобновляемой энергии, поскольку возможны случаи, когда естественного источника энергии недостаточно. Некоторые инверторы имеют встроенное зарядное устройство, которое перезаряжает аккумуляторную батарею всякий раз, когда подается питание от генератора переменного тока или от электросети (если батареи еще не заряжены). Это также означает, что инвертор может быть полной аварийной системой резервного питания для нужд сети (просто добавьте батареи).

В инвертор не обязательно встраивать резервное зарядное устройство. Отдельные зарядные устройства в некоторых случаях превосходят встроенные в инверторы. Это особенно верно в случае инверторов с низкой частотой переключения, которым, как правило, требуется генератор увеличенной мощности для обеспечения полного номинального зарядного тока.

Спецификации, относящиеся к системам зарядки аккумуляторов, включают максимальную скорость зарядки (ампер) и требования к входной мощности переменного тока. Лучшие зарядные устройства имеют двух- или трехступенчатую регулировку заряда, размещение разных типов аккумуляторов (залитых или герметичных), температурную компенсацию и другие доработки.

Будьте внимательны при подборе генератора в соответствии с требованиями инвертора/зарядного устройства. Некоторые инверторы требуют, чтобы генератор был слишком большого размера (из-за низкого коэффициента мощности, что выходит за рамки этой статьи). Обязательно получите опытный совет по этому поводу, иначе вы можете быть разочарованы результатами.

Индуктивные нагрузки и импульсная способность

Некоторые нагрузки поглощают энергию волны переменного тока с временной задержкой (например, буксировка автомобиля резиновым ремнем). Такие нагрузки называются индуктивными. Двигатели относятся к наиболее индуктивным нагрузкам. Они встречаются в скважинных насосах, стиральных машинах, холодильниках, электроинструментах и ​​т. д. Телевизоры и микроволновые печи также являются индуктивными нагрузками. Подобно двигателям, они потребляют мощность при запуске.

Если инвертор не может эффективно питать индуктивную нагрузку, он может просто отключиться вместо запуска устройства. Если импульсная способность инвертора незначительна, его выходное напряжение будет падать во время выброса. Это может привести к затемнению света в доме, а иногда и к сбою компьютера.

Любая неисправность батареи и кабелей инвертора еще больше ограничит его способность запуска двигателя. Аккумуляторная батарея небольшого размера, в плохом состоянии или с проржавевшими соединениями может быть слабым звеном в цепи питания. Кабели инвертора и соединительные кабели аккумулятора должны быть большими, и я имею в виду ДЕЙСТВИТЕЛЬНО большими, возможно, размером с большой палец! Всплеск постоянного тока через эти кабели составляет многие сотни ампер в момент запуска двигателя. Следуйте руководству по эксплуатации инвертора при выборе размеров кабелей, иначе вы обманете себя. Покройте соединения аккумулятора защитным покрытием, чтобы уменьшить коррозию.

Мощность холостого хода

Мощность холостого хода — это потребление инвертора, когда он включен, но нагрузки не работают. Это «потерянная» мощность, поэтому, если вы ожидаете, что инвертор будет работать в течение многих часов, в течение которых будет очень небольшая нагрузка (как в большинстве жилых помещений), вы хотите, чтобы она была как можно меньше. Типичная мощность холостого хода составляет от 15 Вт до 50 Вт для домашнего инвертора. В спецификации инвертора может быть указан «ток холостого хода» инвертора в амперах. Чтобы получить ватты, просто умножьте амперы на постоянное напряжение системы.

Низкая частота переключения и высокая частота переключения

Есть два способа построить инвертор. Не углубляясь в теорию, просто скажу, что есть различия в весе, стоимости, импульсной емкости, мощности в режиме холостого хода и шуме.

Инвертор с низкой частотой переключения большой и тяжелый (обычно около 20 фунтов (10 кг) на киловатт) и дороже. Он обладает высокой импульсной мощностью (в четыре-восемь раз больше непрерывной мощности), необходимой для запуска больших двигателей. Остерегайтесь акустического гула, который издают инверторы с низкой частотой переключения. Если вы установите его рядом с жилым помещением, вы можете быть недовольны шумом.

Инвертор с высокой частотой переключения намного меньше и легче (обычно около 5 фунтов (2,5 кг) на киловатт), а также дешевле. Он имеет меньшую пиковую емкость, обычно примерно в два раза превышающую непрерывную емкость. Он производит мало или совсем не слышимый шум. Мощность на холостом ходу обычно выше. Если инвертор слишком велик для запуска двигателя, его мощность холостого хода будет еще выше и может быть непомерно высокой. В большинстве домов, где есть скважинный насос или другие двигатели мощностью более 1 л.с., более экономичным будет инвертор с низкой частотой переключения.

Оба типа инверторов имеют свои достоинства. Некоторые люди «разделяй и властвуй», разделяя нагрузку и используя два инвертора. Это добавляет меру избыточности. Если один когда-нибудь выйдет из строя, другой может служить в качестве резервного.

Автоматическое включение/выключение

Работа инвертора на холостом ходу может быть существенной нагрузкой для небольшой энергосистемы. Большинство инверторов, предназначенных для домашних энергосистем, имеют автоматическое определение нагрузки. Инвертор выдает короткий импульс мощности примерно каждую секунду (более или менее). Когда вы включаете нагрузку переменного тока, она определяет потребляемый ток и включается. У производителей есть разные названия для этой функции, включая «требование нагрузки», «спящий режим», «энергосбережение», «автозапуск» и «режим ожидания».

Автоматическое включение/выключение может усложнить жизнь, потому что малая нагрузка может не включить инвертор или остаться включенным. Например, стиральная машина может делать паузы между циклами, когда работает только таймер. Таймер потребляет менее 10 Вт. «Порог» включения инвертора может быть 10 или 15 Вт. Инвертор выключается и не включается снова, пока не увидит дополнительную нагрузку от какого-то другого устройства. Возможно, вам придется оставить свет включенным во время стирки.

Некоторые люди не могут приспособиться к таким ситуациям. Поэтому инверторы с автоматическим включением/выключением также имеют настройку постоянного включения. С его помощью вы можете управлять маломощными ночными светильниками, часами, факсом, автоответчиком и другими небольшими нагрузками без потери непрерывности. В этом случае хороший проектировщик системы добавит мощность инвертора в режиме ожидания в расчет нагрузки (24 часа в сутки). Стоимость системы питания будет выше, но она будет соответствовать ожиданиям современного человека.

Фантомные нагрузки и нагрузки на холостом ходу

Высокотехнологичные потребители (большинство из нас — американцы) застряли с гаджетами, потребляющими энергию всякий раз, когда они подключены к сети. Некоторые из них используют энергию, чтобы вообще ничего не делать. Например, телевизор с пультом дистанционного управления. Его электрическая система глаз работает днем ​​и ночью, наблюдая за вашим сигналом включения экрана. Каждое устройство с внешним настенным трансформатором потребляет электроэнергию, даже когда устройство выключено. Этих маленьких демонов называют «фантомными нагрузками», потому что их тяга к силе является неожиданной, невидимой и легко забываемой.

Аналогичная проблема — «холостой ход». Это устройства, которые должны быть включены все время, чтобы функционировать, когда это необходимо. К ним относятся детекторы дыма, системы сигнализации, датчики движения, факсимильные аппараты и автоответчики. Системы центрального отопления имеют трансформатор в цепи термостата, который остается включенным все время. Беспроводные (перезаряжаемые) приборы потребляют энергию даже после полной зарядки аккумуляторов. Если сомневаетесь, пощупайте устройство. Если он теплый, это указывает на потраченную впустую энергию. Сколько у вас фантомных или холостых нагрузок?

Есть несколько способов справиться с фантомными и холостыми нагрузками:

• Вы можете избежать их (в маленьком салоне или в простых бытовых условиях).
• Вы можете свести к минимуму их использование и отключать их, когда они не нужны, с помощью внешних переключателей (таких как переключаемые вставные планки или розетки).
• Вы можете обойти их, изменив определенное оборудование, чтобы полностью отключить его (например, контуры термостата центрального отопления).
• Вы можете использовать некоторые устройства постоянного тока.
• Вы можете доплатить за достаточно мощную систему питания, чтобы справиться с дополнительными нагрузками плюс ток холостого хода инвертора.

Будьте осторожны и честны, если хотите избежать всех фантомных и холостых нагрузок. Вы не всегда можете предвидеть будущие потребности или поведение человека.

Качество окупается

Хороший инвертор — это устройство промышленного качества, которое доказало свою надежность, сертифицировано по безопасности и может служить десятилетиями.