Инвертор
ИНВЕРТОР от лат. inverto — поворачивать, переворачивать.
Инвертором называется прибор, схема, или система, которая создает переменное напряжение при подключении источника постоянного напряжения. Существует другой способ определения: инверсия - функция обратная выпрямлению. Выпрямители преобразуют переменное напряжение в постоянное, а инверторы наоборот, превращают постоянное напряжение в переменное. Большая эффективность переменного тока, в сравнении с постоянным, доказана как практически, так и теоретически. Накопить переменный ток невозможно. Такие случаи актуальны при использовании в качестве источников энергии солнечных батарей, вертогенераторов. Когда недостаточно солнечного света или ветра для получения электроэнергии, используются аккумуляторы, отдающие энергию, накопленную за предыдущее время. Или есть необходимость использования переменного тока, но не со стандартными параметрами. Если понизить напряжение можно с помощь трансформатора, то частоту с их помощью не изменишь. В таких случаях и используются инверторы.
Разделить инверторы можно на автономные и сетевые. Автономные инверторы получают питание от аккумуляторных батарей. Питание от них постоянное. Сетевые инверторы получают питание от постоянного тока, но входное напряжение различается. В случае с солнечными батареями оно колеблется в диапазоне от 300 до 800 В. А вот ток на выходе должен оставаться постоянным по параметрам: и по напряжению и по частоте. А значит, в таких инверторах система контроля и коммутации должна быть более совершенной, поскольку в качестве генератора частоты используется сама сеть, и работа инвертора синхронизируется с этой сетью.
Если в инвертор встроено зарядное устройство для подзаряда аккумуляторов при питании от сети, а также блок слежения за наличием и качеством напряжением в сети, то такое устройство называется блоком бесперебойного питания (ББП). При пропадании напряжения в сети, или выходе его значения за установленные пределы, ББП автоматически переключается на питание от аккумуляторов.
Инвертор с модифицированным синусом.
В бюджетных и мобильных системах не всегда требуется высококачественный дорогой инвертор. Если вам нужно 220 В переменного тока в машине или кратковременно на даче (например, чтобы поработать с ручным инструментом или посмотреть телевизор), то можно с успехом применять недорогие автомобильные инверторы. Обычно они имеют на выходе модифицированную синусоиду, но в последнее время появились модели и с чистой синусоидой на выходе.
Такие модели с успехом могут применяться при кратковременном использовании (несколько часов). Обычно такие инверторы не любят перегрузки, несмотря на заявленные пиковые мощности, защиты от перегрузок, перегревов и т.п.
Есть модели со встроенным зарядным устройством (ЗУ) от сети 220В и реле переключения на питание от сети или аккумуляторов. Таким образом, эти инверторы с ЗУ могут использоваться как простые бесперебойники в системах резервного электроснабжения при кратковременных перерывах в электроснабжении. Следует учитывать, что обычно мощность встроенного зарядного устройства небольшая (обычно зарядный ток не превышает 5-10А). Еще один момент, на который следует обращать внимание: количество стадий заряда встроенного ЗУ. Обычно это простые 2-х стадийные зарядные устройства.
Тем не менее, не рекомендуется использование этих инверторов в качестве резервных для питания электрооборудования систем отопления. Следует помнить, что это все-таки автомобильные инверторы, которые не рассчитаны на круглосуточную работу. Тем более, если на выходе модифицированная синусоида - обычно электроника и циркуляционные насосы чувствительны к форме питающего напряжения.
Маломощные инверторы мощностью до 1000 Вт могут с успехом применяться в небольших фотоэлектрических системах для питания люминесцентных ламп, телевизора, небольшого электроинструмента. Малый ток собственного потребления и низкая цена делают эти преобразователи оптимальным решением для маломощных фотоэлектрических систем. Фотоэлектрический модуль, аккумулятор, контроллер заряда и инвертор - это все, что вам нужно, чтобы иметь 220 В переменного тока у вас на даче или в походе!
Более мощные инверторы с функцией заряда могут использоваться в системах резервного электроснабжения. Однако вы должны учитывать, что время переключения бюджетных ББП может быть слишком большим для того, чтобы ваш компьютер не успел выключиться. Если вы резервируете питание компьютера, вам нужен отдельный недорогой маломощный UPS для компьютера, которые обеспечит работу компьютера при переключении основного ББП на работу от аккумуляторов.
Преобразователи мощностью 1000 Вт и выше могут питать, например, электроинструмент, нагревательные бытовые приборы, телевизор, радио и т.п. Если вам нужно питать от инвертора насосы, электронику котла, трансформаторы и другую чувствительную к форме напряжения нагрузку, инверторы с модифицированной синусоидой на выходе вам не подойдут. Дело в том, что двигатели переменного тока и трансформаторы перегреваются, теряют мощность и даже могут выйти из строя, если питать их несинусоидальным током. Выбирайте модели с чистым синусом на выходе.
На модифицированном синусе не работают или могут выйти из строя следующие потребители: автоматика газовых котлов (не работает поджиг), постоянно работающие циркуляционные насосы (гудение и перегрев). Есть подозрения, что импульсные блоки питания (например, для ЖК-экранов и нотбуков) выходят из строя. Модифицированный синус также не рекомендован для питания особо дорогих бытовых приборов (плазма, аудиофильная аудио аппаратура, видеопроекционная техника) из-за непредсказуемых последствий.
Инвертор с чистым синусом.
Инвертор с чистой синусоидой – более сложная и затратная в сравнении модифицированным синусом технология. Однако она при этом и более эффективна. Инвертор с правильной синусоидой позволяет создать максимально эффективную автономную сеть с корректной работой любых нагрузок.
Применение инверторов
Автоматическое резервное питание коттеджей.
Дачные участки и садоводческие общества.
Строительные объекты. Возможно подключение любого электроинструмента с номинальной мощностью до 3 кВт: электропила, болгарка, дрель, лобзик, рубанок, краскопульт, бетономешалка и т.д.
Туристические базы. Возможно подключение телевизоров, осветительных ламп, холодильников, насосов, электроплиток и чайников, а так же другого оборудования.
Жители регионов с частым отключением электросети.
Владельцы яхт, для подключения бытовой техники.
Торговые точки не оснащенные сетевым 220 В, особо эффективно для холодильных и морозильных установок.
Вычислительные центры для долговременного резервирования компьютеров и оргтехники.
Котельные: системы отопления в виде газовых котлов, использующих для поджига 220 В (с учетом возможного отключения сетевого напряжения).
Спасатели и пожарники (т.к. бензорезаки - пожароопасны и глохнут в задымленных помещениях, а электроэнергию при пожаре отключают).
Технические и монтажные службы, занимающиеся проектированием, монтажом и обслуживанием систем охранно-пожарной сигнализации (ОПС), видеонаблюдения и связи.
Если ваш дом вообще не подключён к электросети, весьма разумно использовать пpeoбpaзoвaтeль нaпpяжeния (инвертор) совместно с мини-электростанцией. Дело в том, что, включая генератор всего лишь на 3-4 часа в день, вы обеспечиваете себя круглосуточным электричеством 220 В. Какая экономия топлива! Плюс - тишина (особено актульно ночью), покой и чистый воздух. Также эффективно использовать инвертор при частых кратковременных отключениях электроэнергии.
Оборудование, подключаемое к инвертору.
Если у инвертора форма выходного напряжения - чистая синусоида, то это позволяет подключать к инвертору любые, даже самые требовательные к качеству питающего напряжения потребители:
- Серверы, узлы связи, компьютерные системы;
- Системы видеонаблюдения, сигнализации и т.д.
- Бытовые приборы с электродвигателями (холодильники, морозильные камеры и т.д.)
- Насосные станции, системы водоподготовки и т.п.
- Дизельные или газовые отопительные котлы.
Время переключения на работу от батарей при исчезновении сетевого напряжения и обратно, при восстановлении напряжения - менее 4 мс. При наличии напряжения в сети аппарат работает как стабилизатор напряжения: контролирует, фильтрует и стабилизирует напряжение, тем самым обеспечивая качественное и бесперебойное питание защищаемого оборудования. Электронная схема защищает оборудование от перегрузки, коротких замыканий на выходе, от перегрева.
Аккумуляторные батареи.
Очень хорошо себя зарекомендовали герметичные необслуживаемые аккумуляторные батареи. Преимущества аккумуляторов: не требуют обслуживания, низкий саморазряд, продолжительный срок службы (до 10 лет), герметичный корпус батареи, отсутствие газовыделения, высокая концентрация энергии, способность к восстановлению после глубокого разряда.
Время автономной и бесперебойной работы.
Время работы системы от батарей зависит от выбранной конфигурации оборудования и от подключенной нагрузки. (Зависимость проста - чем больше включенная нагрузка, тем меньше время автономной работы, и наоборот, чем меньше потребляемая мощность, тем на большее время хватит заряда батарей.) Для особо ответственных объектов возможно, по желанию заказчика, увеличение времени резервирования путем подключения дополнительных аккумуляторных батарей.
Выбор инвертора или блока бесперебойного питания.
Во-первых, нужно принимать во внимание мощность источника бесперебойного питания. Для расчета нужной мощности в вольт-амперах нужно учитывать коэффициент мощности, который для источника бесперебойного питания равен 0,7. Таким образом, для системы мощностью 200Вт нужен ИБП мощностью от 200/0,7=285 ВА.
Во-вторых, следует определить время автономного питания нагрузки, необходимое для Вашей системы. Данный критерий определяет емкость аккумулятора для устройства бесперебойного питания , который является самой дорогостоящей частью ИБП. В связи с этим, следует точно определиться с целью использования ИБП: возможно, он нужен для продолжения работы Вашего ПК после отключения электроэнергии в течение 5-10 минут; либо Вам нужно несколько часов для завершения срочных проектов; либо же ИБП предназначен для обеспечения долгосрочного питания системы сигнализации или других систем.
Третьим параметром является форма напряжения. Для ПК обычно используются импульсные источники питания, и здесь вполне можно использовать ступенчатое напряжение.
Мощность инвертора и источника бесперебойного питания
Для перевода показателей мощности из ВА в Вт используется коэффициент мощности (PF). Если Вашим источником бесперебойного питания используется ступенчатая аппроксимация, нужно умножить мощность в вольт-амперах на коэффициент 0,6; если же используется синус – на 0,7 – 0,95 в зависимости от PF блока питания. Для блока бесперебойного питания компьютера коэффициент обычно равен 0,7.
Источники, обеспечивающие < strong> бесперебойное питание, имеют такой параметр, как максимальная активная мощность, которая измеряется в ваттах. Если, предположим, Ваш ИБП имеет показатели 1000ВА, 600Вт, это значит, что активная мощность, получаемая от источника, должна быть не больше 600Вт, в то время как полная мощность системы может достигать 1000ВА.
Байпас. Его назначение.
Если нужно выбрать блок бесперебойного питания, который бы отвечал требованиям повышенной надежности, особое внимание нужно обратить на байпас. Байпас (bypass) – это механизм обходного пути, он является обязательной частью любого источника бесперебойного питания высокой или средней мощности.
Этот механизм состоит из двух основных частей – электронного байпаса (статического) и механического (ручного) байпаса. Такая электронно-механическая конструкция позволяет переводить нагрузку с инвертора ИБП на байпас и обратно без изменения характера напряжения. Байпас является связующим звеном между входом и выходом ИБП и позволяет осуществлять эту связь в обход механизма резервирования питания.
Блаагодаря байпасу осуществляются следующие функции:
- Включение и выключение источника бесперебойного питания для проведения ремонтных работ без прекращения энергоснабжения приемников;
- При возникновении коротких замыканий или перегрузок в инверторе, нагрузку можно перевести с инвертора на байпас;
- Если качество электроэнергии в сети нормальное, нагрузку можно переводить с инвертора на байпас для экономии электроэнергии.