Зварювальний апарат постійного струму. Інвертори

Автономний інвертор напруги призначений для перетворення постійної напруги в змінну. Існують ще й інвертори струму, вони перетворять постійний струм в змінний. Однак найбільш широке застосування   знайшли інвертори напруги. Вони застосовуються для перетворення постійної напруги, наприклад випрямних установок, акумуляторних або сонячних батарей, в змінну напругу, найчастіше частотою 50 Гц або будь-який інший частоти з можливістю її регулювання.

Однофазний автономний інвертор напруги. Принцип дії

Змінна напруга на навантаженні формується шляхом короткочасних чергуються підключень джерела живлення постійної напруги до протилежних клем навантаження, тобто в один момент часу джерело живлення своїми клемами 1-2   підключений до клем навантаження 3-4 , А в наступний - до клем 4-3 . (мал. 1 ) В результаті чого струм через навантаження спочатку протікає в одному напрямку, а потім - в іншому. З підвищенням частоти таких перемикань зростає частота змінного струму на навантаженні.

Мал. 1 - Автономний інвертор напруги. Принцип дії

Ще простіше зрозуміти процес формування змінної напруги з постійного можна якщо уявити, що в одній руці знаходиться резистор, а в інший батарейка. При цьому резистор весь час знаходиться в одному фіксованому положенні, а батарейка підключається то полюсом, то мінусом до одного і того ж висновку резистора. Таким чином струм через резистор буде протікати то в одному, то в протилежному напрямку. Насправді роль перемикачів виконують напівпровідникові ключі.

Принципова схема автономного інвертора напруги показана на мал. 2.

Мал. 2 - Автономний інвертор напруги. Принципова схема

Розглянемо роботу інвертора на прикладі активно-індуктивного навантаження, як найбільш поширеної

В деякий момент часу t 1 (мал. 3 ) Одна пара діагонально протилежних транзисторів VT 1 , VT 4   відкрита, а друга VT 2 , VT 3 закрита. Струм, що протікає через інвертор напруги і навантаження, наростає по експоненціальному закону з постійною часу τ= L   Н / R   Н   по шляху «+» U   ІП – VT 1 – L   Н R   Н – VT 4 – «-» U   ІП . В наступний момент t 2 (мал. 4 ) транзистори VT 1 , VT 4   закриті, а VT 2 , VT 3 відкриті.

Мал. 3 - Шлях протікання струму через елементи інвертора на інтервалі часу t1-t2

Мал. 4 - Шлях протікання струму через елементи інвертора на інтервалі часу t 2- t 3

Однак через наявність індуктивності L   Н   струм не може миттєво змінити свій напрямок. Тому в момент t 2   закриття транзисторів VT 1 , VT 4   і відкриття VT 2 , VT 3 струм продовжує протікати через інвертор в тому ж напрямку до тих пір, поки запасені в індуктивності енергія магнітного поля W L   н = L   Н I 2 /2   не знизиться до нуля (проміжок часу t 2 — t 3 ) (см. мал. 4 ). оскільки транзистори VT 1 , VT 4   вже закриті, то струм буде протікати по такому колі: L   Н R   Н – VD 2 – U   ІП – VD 3 . Протягом цього інтервалу часу енергія з навантаження віддається джерела живлення U   ІП .

Якщо джерелом живлення служить випрямляч, то його необхідно шунтировать конденсатором C. Це дозволить току протікати в зворотному напрямку.

В момент t 3 (мал. 5 ) Ток знизиться до нуля, після чого зміниться його напрямок. У проміжку часу t 3 < t < t 4   ток буде наростати, протікаючи по шляху: «+» U   ІП – VT 2 – L   Н R   Н – VT 3 – «-» U   ІП . В монет часу t 4   транзистори VT 2 , VT 3 знову закриються, VT 1 , VT 4   відкриються. Струм на відрізку часу t 4 < t < t 5   залишиться протікати в колишньому напрямі, поки не знизиться до нуля. Шлях проходження струму: L   Н R   Н – VD 1 – U   ІП – VD 4 .

Мал. 5 - Шлях проходження струму за елементами інвертора на інтервалі часу t 3- t 4

В наступний момент часу t 5 (мал. 6 ) Ток стане рівним нулю, а потім, змінивши свій напрямок, почне зростати в проміжку часу t 5 < t < t 6 . В момент t 6   знову відбудеться перемикання транзисторів і процеси повторяться.

Мал. 6 - Шлях проходження струму за елементами інвертора на інтервалі часу t 5- t 6

Струм по колу «+» U   ІП – VT 2 –R   Н L   Н – VT 3 – «-» U   ІП . Таким чином транзистори VT 1 …VT 4   поперемінно підключають джерело живлення U   ІП   до клем навантаження: спочатку плюс U   ІП   підключений до 3 -й клеми, а мінус до 4 -й клеми, потім навпаки.

Розглянутий вище алгоритм управління транзисторами дозволяє зберігати величину вихідної напруги інвертора і відповідно струму навантаження постійними, однак в більшості випадків необхідно змінювати напруги з метою отримання необхідної величини струму в навантаженні.

Способи регулювання напруги автономного інвертора

Існують два способи регулювання вихідної напруги інвертора:

1) першим способом є зміна величини напруги джерела живлення U ІП;

2) другий спосіб реалізується за допомогою так званих внутрішніх засобів інвертора, а саме за рахунок зміни форми вихідної напруги.

Перший спосіб досить простий і вимагає всього лише регульованого джерела живлення. Суть другого способу полягає в наступному. Для зміни напруги на виході інвертора необхідно зрушити керуючі імпульси, що подаються на бази транзисторів VT 2   і VT 4 , Щодо керуючих імпульсів на VT 1   і VT 3   на кут управління α (мал. 7 ).

Мал. 7 - Алгоритми управління транзисторами однофазного інвертора напруги

Розглянемо роботу інвертора на при регулюванні величини вихідної напруги

На інтервалі часу t 1 < t < t 2 (мал. 8 ) .Відкриття транзистори VT 1   і VT 4   напруга на навантаженні одно джерела живлення u   н = U   ІП . В наступний момент t 2   закривається VT 1   і відкривається VT 3. Впродовж часу t 2 < t < t 3 (мал. 9 ) Струм по колу R   Н L   Н – VT 4- VD 3   і відбувається закорочування навантаження внаслідок чого напруга на ній дорівнює нулю u   н =0 . В момент t 3   отпирающий сигнал подається на базу транзистора VT 2   і знімається з бази VT 4 .

В результаті цього до навантаження прикладається напруга в мережі u   н = — U   ІП . Наявність в ланцюзі індуктивності призводить до того, що на інтервалі часу t 3 < t < t 4 (мал. 10 ) Струм через інвертор продовжує протікати в колишньому напрямі: L   Н R   Н – VD 2 – U   ІП – VD 3 , А після того, як спаде до нуля, він змінить свій напрямок і потече по ланцюгу: U   ІП – VT 2 – R   Н L   Н – VT 3 (мал. 11 ).

Мал. 8 - Шлях проходження струму на інтервалі часу t 1- t 2

Мал. 9 - Шлях проходження струму на інтервалі часу t 2- t 3

Мал. 10 - Шлях проходження струму на інтервалі часу t 3- t 4

Мал. 11 - Шлях проходження струму на інтервалі часу t > t 4

В результаті застосування такого алгоритму управління транзисторами в кривій напруги виникає пауза, що тягне за собою зниження діючого значення напруги. Отже, для регулювання величини напруги на виході інвертора необхідно змінювати кут управління α.

У даній статті розглянуто принцип роботи однофазного дворівневого інвертора напруги, однак існують ще багатофазні і багаторівневі інвертори, але основою їх роботи є принцип дії розглянутого інвертора.

Інвертори підрозділяються на залежні (ведені мережею) і автономні (незалежні).

Автономний інвертор працює на автономну навантаження, що не містить інших джерел енергії тієї ж частоти, що і вихідна частота інвертора.

Автономні інвертори, так само як і залежні, можуть працювати з природною і штучною комутацією. Природна комутація автономного інвертора має місце при його роботі на перекомпенсірованние синхронні двигуни, на статорні обмотки вентильного двигуна і т. Д. Однак найчастіше в автономних інверторах, виконаних на тиристорах, застосовується штучна комутація вентилів.

Залежно від режиму роботи джерела живлення інвертора і особливостей протікання в ньому електромагнітних процесів розрізняють інвертори напруги, струму   і резонансні інвертори. Найбільш широке застосування отримали інвертори напруги і струму. Резонансні інвертори виконуються на частоту вихідного напруги в кілька одиниць і десятків кілогерц і використовуються в основному в електротермії.

Класичні схеми автономних інверторів напруги та струму наведені відповідно на рис.2.13, а,б. Напруга і струм навантаження формуються в цих схемах при почерговому перемиканні вентилів VS1, VS2 і VSЗ, VS4.

Мал. 2.13. Схеми та діаграми автономних інверторів напруги (а) і струму (б)

Харчування інвертора напруги (рис.2.13, а) Проводиться від джерела напруги. У зв'язку з цим форма напруги визначається алгоритмом перемикання тиристорів, а форма струму залежить від характеру навантаження. Реактивна потужність навантаження компенсується за рахунок введення конденсатора досить великої ємності. Обмін реактивної енергією між навантаженням і конденсатором можливий завдяки підключенню так званого зворотного випрямляча (моста реактивного струму), утвореного із некерованих вентилів.

Інвертор струму (рис.2.13, 6 ) Отримує живлення від джерела струму, для чого в ланцюг постійного струму   включена досить велика індуктивність L, і тому. Форма вихідного струму визначається тільки порядком перемикання тиристорів, а форма напруги залежить від характеру навантаження. Зображена на рис.2.13, б   форма кривої струму передбачає можливість миттєвого зміни струму в ланцюзі навантаження, що неможливо, якщо навантаження інвертора носить індуктивний характер. Однак, якщо навантаження зашунтувати конденсатором досить великої ємності, то миттєва зміна струму виявляється можливим. Таким чином, загальне навантаження інвертора струму повинна мати ємнісний характер. При цьому конденсатор повинен компенсувати не тільки реактивну потужність навантаження, але і інвертора. Останнє означає, що за умови миттєвої комутації тиристорів до замикати вентиля повинен бути доданий негативна напруга протягом часу, що визначається кутом і необхідного для відновлення його керуючих властивостей. На рис.2.13, б   зображені криві напруги на конденсаторі, яке дорівнює напрузі на навантаженні, і на тиристори.

При регулюванні частоти вихідного струму необхідно змінювати ємність конденсатора обернено пропорційно квадрату частоти для збереження сталості кута. Це призводить до дуже великій величині ємності при низьких частотах. Тому схема, представлена ​​на рис.2.13, б, Практично не застосовується, використовуються більш складні схеми.

У зависи
мости від того, як включений конденсатор по відношенню до навантаження, інвертори струму і напруги поділяються на паралельні, послідовні   і послідовно-паралельні. У паралельному инверторе (рис.2.13, б) Коммутирующий конденсатор підключається паралельно навантаженню.

Послідовні і послідовно-паралельні інвертори знаходять застосування в пристроях, де потрібна підвищена частота вихідної напруги (2000 ... 50000 Гц). Тому далі викладаються принципи роботи паралельних інверторів напруги та струму, що використовуються для управління електричними машинами змінного струму.

Автономні тиристорні інвертори в залежності від організації процесу комутації поділяються на інвертори з междуфазовая, пофазної, груповий, загальної та індивідуальної комутацією. Надалі на прикладі конкретних схем автономних інверторів розглядаються деякі види комутацій, що знайшли найбільш широке застосування.

Принцип роботи, характеристики і аналіз електромагнітних процесів автономних інверторів розглянемо спочатку на прикладі перетворювача, виконаного на транзисторах. Особливості роботи, пов'язані з комутаційними процесами в перетворювачі, викладаються при аналізі тиристорних інверторів напруги та струму.

автономний інвертор

інверторомназивається пристрій для перетворення постійного струму в змінний з постійними або регульованими значеннями вихідної напруги і частоти. Якщо інвертор працює на навантаження, що не має іншого джерела живлення, він називається автономним. Автономні інвертори (АІ) застосовуються для живлення споживачів змінним струмом від акумуляторних батарей або інших джерел постійного струму, для електроприводу з частотним регулюванням, в системах прямого перетворення енергії, наприклад від паливних елементів, МГД-генераторів і т. П.

Основні вимоги до АІ: максимальний ККД перетворення, мінімальні масогабаритні показники і вартість, можливість регулювання U н і I вих   в досить широких межах, забезпечення заданої форми вихідної напруги, відсутність зривів роботи при перевантаженні і на холостому ході   і т.п.

Як перемикальних елементів в автономних інверторах знайшли застосування транзистори, звичайні і двухопераціонние тиристори. Перші використовуються в пристроях відносно невеликої потужності, останні найбільш зручні в АІ напруги і в регульованих инверторах. Звичайні тиристори іноді доводиться застосовувати в сукупності зі схемами примусової комутації.

Все АІ можуть бути поділені на ряд видів. За схемою перетворення АІ розрізняються за кількістю фаз, схемою живлення і деяким іншим параметрам, про які буде згадано нижче. За способом комутації вентилів вони можуть бути наступними:

інвертори, повністю комутовані по керуючим ланцюгах (на транзисторах і ДОТ);

інвертори з коммутирующими конденсаторами, підключеними паралельно навантаженні;

послідовні інвертори;

АІ з двоступеневою комутацією, що дозволяють здійснювати регулювання вихідної напруги.

Однак найбільш істотно поділ автономних інверторів на два типи - автономні інвертори напруги (АІН) і АІ струму (АНТ) в залежності від характеру джерела живлення і його зв'язку з АІ (крім того, існують і резонансні АІ, але застосовуються вони рідко).

Автономний інвертор напруги.

АІН формує в навантаженні змінну напругу шляхом періодичного підключення її до джерела напруги за рахунок почергового попарного включення вентилів (рис. 1, а).

Джерело живлення працює в режимі генератора напруги (акумуляторні батареї або випрямляч з ємнісним фільтром), призначення конденсатора буде роз'яснено додатково.

Мал. 1. Автономний інвертор напруги (а) і діаграма його роботи (б)

Вентилі повинні бути повністю керовані (ДОТ) або кожен тиристор забезпечується схемою примусової комутації. При роботі схеми на навантаженні формуються прямокутні імпульси напруги (рис. 1, б), а форма струму залежить від її характеру. Якщо навантаження чисто активна, то форма струму збігається з формою напруги (пунктир на рис. 1, б), якщо навантаження активно-індуктивна, ток i н   змінюється по експоненті з постійною часу

. При замиканні чергової пари вентилів (наприклад, VD1 і VD4 ) і відмиканні другої пари напруга U н   змінюється стрибком, а ток деякий час

зберігає свій напрямок. Для забезпечення проходження цього струму використовуються так звані зворотні діоди VD5... VD8, далі ток замикається через конденсатор С.

Частота струму в навантаженні визначається схемою управління, навантажувальна характеристика АІН - жорстка, так як напруга на навантаженні практично дорівнює U n   = Е.

Так як вхідний струм власне інвертора стає (при RL- навантаженні) знакозмінних, то при роботі АІН від випрямляча необхідний конденсатор Звеликої місткості. АІН можуть працювати в широкому діапазоні навантажень - від холостого ходу до значення, при якому можливе перевантаження вентилів.

Максимальне значення струму навантаження при симетричному характері вихідної напруги одно

,

де

;

;Т-період.

Регулювати напругу на виході АІН можна, або змінюючи Е, Або за допомогою широтно-імпульсного регулювання. Останнє здійснюють кількома способами: 1) кожен імпульс напруги в навантаженні формується з декількох, які змінюють свою тривалість (рис. 2, а); 2) скорочення часу роботи АІН в кожен напівперіод за рахунок закривання однієї пари вентилів і включення другої пари з затримкою (рис. 2, б); 3) застосування двох інверторів, які працюють на загальне навантаження через трансформатор з геометричним складанням вихідних напруг шляхом регулювання фази в схемах управління (рис. 2, в). У перших двох випадках зростають амплітуди вищих гармонік, але в першому варіанті можна по лучити вихідна напруга, близьке за формою до синусоидальному.

Мал. 2. Регулювання напруги в АІН

Автономний інвертор струму.

АІТ (рис. 3) отримує харчування від джерела живлення через досить велику індуктивність, тому споживаний інвертором струм практично не змінюється. При почерговому перемиканні пар тиристорів (не замикають) в навантаженні формуються прямокутні імпульси струму, а форма напруги залежить від характеру навантаження, яка, як правило, буває активно-ємнісний. За способом підключення конденсатора до навантаження так АИТ отримали назву паралельних.

Як видно з рис. 3, при черговому перемиканні пар тиристорів (наприклад, працювали VD1 і VD4, а включаються схемою управління VD2   і VD3 ) Через навантаження струм змінюється стрибком, а за рахунок перезарядження конденсатора Зпротягом деякого інтервалу часу раніше працювали тиристори виявляються під зворотною напругою і, природно, замикаються. Необхідно, щоб цей інтервал був більше часу вимикання тиристора. Чим більше постійна часу

, тим повільніше змінюється напруга на навантаженні, закон його зміни наближається до лінійного, а форма - до трикутної. Зовнішня характеристика АІТ - м'яка (крутопадаючих), режим холостого ходу неможливий.

Мал. 3. Автономний інвертор струму (а) і діаграма його роботи (б)

Відносне значення напруги на навантаженні і вид зовнішньої характеристики можуть бути наближено знайдені з формули

де - ККД АІТ;

.

Слід зазначити, що при активно-індуктивному навантаженні АИТ непрацездатний і таке навантаження необхідно шунтировать конденсатором.

Так як на практиці важко забезпечити

для АІТ або

Здля АІН, реальні схеми мають деякі проміжні якості.

Для харчування щодо малопотужною однофазного навантаження з напругою, помітно відрізняється від напруги живлення, зручно застосовувати схему, в якій одна пара тиристорів замінена полуобмоткі трансформатора, а сам він дозволяє узгодити U n і U н   (Рис. 4).

Мал. 4. Паралельний інвертор на транзисторах

При включенні, наприклад, VD1 струм проходить від джерела живлення через L, полуобмоткі W1   трансформатора Тр   і VD1. У вторинній обмотці індукується ЕРС, і з'являється струм в навантаженні. комутуючий конденсатор Ззаряджається майже до подвоєного напруги мережі (за рахунок ЕРС самоіндукції в обмотці W2). Коли схема управління СУ включить VD2, конденсатор виявляється включеним паралельно VD1, той миттєво закривається (так як подано напругу в замикаючому напрямку) і процес повторюється.

У навантаженні формується напруга з частотою, яка визначається схемою управління. Форма напруги залежить від R н   (При великих R н   вона ближче до трикутної, при менших R н - до прямокутної), величина - від Е,коефіцієнта трансформації і значення R н .

напруга на L   дорівнює різниці між U c (Переліченим до половини первинної обмотки) і Е.В режимах, близьких до холостого ходу, конденсатор заряджається постійним струмом, причому U c може досягати великих (багато більше Е)значень, що небезпечно для тиристорів.

Як схеми управління можна застосовувати транзисторний симетричний мультивібратор з еміттерними повторителями, підключеними до керуючих електродів тиристорів, який живиться від того ж джерела живлення. Схема придатна для E= 12 ... 250 В, I н   = 1 ... 50А, f= 10 ... 2000 Гц.

Послідовні інвертори в деяких випадках застосовуються для отримання змінного струму підвищеної частоти ( f= 2 ... 50 кГц). Вони мають резонансну ланцюжок, за допомогою якої проводиться комутація вентилів. Схема працює в такий спосіб (рис. 5). При подачі керуючого сигналу відкривається VD1, ток йде через L1, R н , С.Наступний напівперіод включається VD2 і конденсатор С,заряджений під час першого напівперіоду, розряджається через R н , L2 і VD2. Схема може працювати в декількох режимах.

Мал. 5. Послідовний інвертор (а) і режими його роботи (б-г)

У режимі переривчастих струмів (рис. 5, б) VD1 вимикається після спадання струму заряду конденсатора З, Т. Е. До того моменту, коли схема управління включає VD2 (і навпаки). В результаті має місце інтервал часу, коли обидва вентилі струм не проводять і I н = 0.

У режимі безперервних струмів (рис. 5, г) VD1 вимикається в момент включення VD2, т. е. є стан, коли струм проводять обидва вентилі. вимкнення VD1 при цьому здійснюється за рахунок того, що при включенні VD2 і проходженні струму розряду Зчерез L2 в L1 формується протидії ЕРС, достатня для зниження струму відкритого VD1   до нуля. Для цього необхідно, щоб включення VD2 відбувалося тоді, коли струм через VD1 вже почав знижуватися. В іншому випадку неминучий режим "наскрізного" струму через VD1, L1, L2 і VD2 , Т. Е. Режим КЗ.

Оптимальним є граничний режим (рис. 5, в), при якому форма струму в навантаженні близька до синусоїди. Такі інвертори доцільно застосовувати при постійних значеннях всіх параметрів, в тому числі навантаження, при цьому забезпечується досить жорстка зовнішня характеристика. Так як при малих навантаженнях інвертор може випасти з режиму, паралельно R н   включають З 0   і інвертор перетворюється в послідовно-паралельний.

Якщо підключити ще один конденсатор З 1 , то інвертор з однотактного перетворюється в двотактний, в той час, коли заряджає С,розряджається З 1   і навпаки. Це підвищує ефективність роботи схеми.

Послідовні інвертори можуть бути і багатофазними.

Слово «інвертор» стосовно до електротехніки означає пристрій, що перетворює напругу постійного струму в змінний струм. При цьому амплітуда напруги може змінюватися в більшу або меншу сторону.

Інвертори можуть бути як окремими пристроями (зварювальний або перетворювач напруги бортової мережі автомобіля в напругу 220 В змінного струму), так і окремим блоком або частиною схеми (блок живлення комп'ютера, телевізора). Ми ж зараз поговоримо про пристрої, що використовуються для електроживлення в аварійних ситуаціях, пов'язаних зі зникненням напруги мережі.

Куди йде напруга і коли повернеться?

Ні мереж зі стовідсотковою надійністю. Раптово світло в квартирі або будинку гасне. Пов'язано це з ушкодженнями кабельних або повітряних ліній, електрообладнання підстанцій. Аварії в межах міста, якщо вони не пов'язані зі стихійними лихами, ліквідуються відносно швидко. Для цього працюють диспетчерські служби і оперативні бригади. А виключити пошкоджену ділянку і замінити його іншим можливо через їх взаємного резервування.

У сільській місцевості і дачних господарствах все інакше. Лінія харчування одна, їхати бригаді далеко. Після ураганів або гроз кількість повалених дерев на проводи ліній збільшує шанси залишитися в темряві надовго. А при пошкодженні силового трансформатора чекати доведеться більше доби.

Час йде, продукти в холодильнику псуються. Чи не закип'ятити чайник - він електричний. Приготувати вечерю нема на чому. Розрядилася батарея мобільного телефону - неможливо зателефонувати в МНС. У темряві не знайти ліки для бабусі. Остигають нагрівальні прилади, а разом з ними - і сам будинок.

Щоб цього не відбувалося, потрібен персональний, незалежний від мережі джерело електропостачання. Для цієї мети і застосовується інвертор.

Принцип роботи джерела безперебійного живлення

Найпростіший інвертор - джерело безперебійного живлення   (ІБП) комп'ютера. Усередині нього знаходиться акумулятор, що накопичує енергію. Він працює в режимі постійної підзарядки. Для цієї мети до складу ДБЖ входить зарядний пристрій, що стежить за рівнем напруги на батареї. Залежно від нього воно регулює струм заряду або відключає батарею.

Як тільки напруга живлення зникає, пристрій управління відключає навантаження від мережі. Одночасно вона підключається до акумулятора через інвертор, який є частиною ДБЖ.

Акумуляторні батареї на 220 В існують, але займають приміщення, розміром з кімнату. Тому у всіх ДБЖ акумулятори виготовляються на низьку напругу. Інвертор, перетворюючи його в синусоидальное, одночасно підвищує цю величину до номінальної напруги мережі.

Таке джерело живлення хороший тим, що постійно готовий до роботи і переключається миттєво. Але ось головні його недоліки, що не дозволяють використовувати ДБЖ для безперебійного електропостачання будинку або його частини:

Інвертор для безперебійного енергопостачання будинку

Інвертор є логічним розвитком джерела безперебійного живлення комп'ютера, позбавленим властивих йому недоліків.

Збільшення ємності акумуляторної батареї прямо пов'язане з її габаритними розмірами. Розміщувати її в корпусі інвертора стає недоцільним. Тому він виділяється в самостійний пристрій, вирішальне три основних завдання:

• заряд батареї і контроль напруги мережі;
• перемикання джерел постачання;
• перетворення напруги батареї в величину 220 В змінного струму.

Основна характеристика інвертора - його потужність. Але при її виборі враховується один нюанс. Ми вже говорили, що джерело не може працювати з перевантаженням. Те ж саме стосується і інвертора. Якщо в складі навантаження плануються холодильник, електродвигуни насосів опалювальних котлів, то враховуються їхні пускові струми. У момент запуску електродвигуни споживають струм, в 3-5 разів більший номінального. Якщо сумарний струм навантаження при включенні холодильника перевищить номінальний струм інвертора, його відключить захист.

Ще одна характеристика інвертора, на якій варто загострити увагу, це - якість перетворення постійного струму в змінний. Напруга в мережі змінюється в часі за синусоїдальним законом. Жодне побутове напівпровідниковий пристрій НЕ згенерує синусоїдальна напруга так, щоб воно в точності повторювало мережеве. Величина напруги на виході змінюється не плавно, а дискретно, сходинками. Чим частіше відбувається ця зміна (вище частота дискретизації), Тим точніше сформований сигнал повторює синусоїдальний.

Але збільшення частоти дискретизації призводить до подорожчання пристрою. А ступінчаста форма напруги неприйнятна для роботи електродвигунів і деяких напівпровідникових пристроїв. Такі інвертори, що виробляють так звану модифіковану синусоїду, Використовуються тільки для харчування активного навантаження: нагрівальні елементи, лампи розжарювання. Для приладів, критичних до форми напруги живлення, доведеться придбати дорожчий інвертор.

Вибір акумуляторів для інвертора

Батареї до инвертору купуються окремо. Але і тут є особливість: акумулятори бувають кислотними або лужними. Принципи заряду у них різні, тому кожен інвертор годиться тільки для роботи з певним типом батарей. Інакше він буде неправильно визначати ступінь зарядженості акумуляторів і заряджати їх.

Використання автомобільних акумуляторних батарей в складі інверторів не виправдано. Вони, хоч і здатні видати протягом короткого часу потужний імпульс струму (в автомобілі це потрібно для роботи стартера), не переносять глибоких розрядів. А розряди неминучі при тривалій роботі інвертора. Тому ресурс таких батарей в системах енергопостачання обмежений.

Для роботи з інверторами оптимально застосування гелевих   або скловолоконних   акумуляторів. Вони виготовлені за спеціальною технологією і здатні багаторазово переносити глибокі розряди без втрат. І знову ж таки: зарядний пристрій інвертора має підтримувати режим заряду таких батарей.

Вибираючи ємність акумуляторів, виходять з бажаного часу автономної роботи   пристрою (T). Його неважко підрахувати, знаючи ємність (C), потужність планованого навантаження (P) і напруга батареї (U):

Цифри в останній колонці не вражають. Та й вартість інверторів і акумуляторів до них не така вже й маленька.

То чи є сенс в инвертор?

Переваги та недоліки інверторів

Альтернативою інверторів є дизельні або бензинові генератори. Тому і виявляти їх гідності будемо, порівнюючи з отриманням електрики за допомогою двигунів внутрішнього згоряння. Перерахуємо недоліки генераторів, від яких можна позбутися за допомогою інверторів:

• необхідність побудови окремого приміщення з вентиляцією і підігрівом в зимовий час;
• зберігання запасу палива (а для дизеля - заміна літнього палива на зимовий при настанні холодів);
• шум при роботі, який доставляє незручність не тільки господарям, а й сусідам;
• необхідність періодичного обслуговування (перевірки рівня масла, заміни свічок, фільтрів);
• ручний запуск, необхідність контролю параметрів в процесі роботи.

Инвертору ж не потрібно окремого приміщення, він не створює шуму при роботі (робота вентиляторів охолодження - не береться до уваги). Втручання користувача в процес роботи не потрібно. При розряді акумулятора (падінні величини напруги на батареї до мінімально можливого рівня) пристрій сам відключиться і завмре в очікуванні відновлення напруги мережі. Потім воно зарядить батарею, і буде чекати, коли зможе знову стати у пригоді.

І автоматичне перемикання з живлення від мережі на харчування від батареї підкуповує. але час автономної роботи інвертора мало. Навіть, якщо зменшити навантаження до мінімально можливої, рано чи пізно батарея розрядиться. «Кінець світу» відстрочений, але неминучий.

Тому при вирішенні питання: що використовувати для аварійного живлення житла - генератор або інвертор розглядають комплекс факторів.

Інвертор або генератор?

Для початку збирають статистичні дані   про те, як часто і на який період пропадає напруга в місті або селищі. Якщо ці події трапляються дуже рідко, то немає сенсу купувати генератор, будувати для нього окреме приміщення, де він буде простоювати в очікуванні свого часу.

потім визначають сумарну потужність електроприладів, Харчування яких планується від інвертора в аварійному режимі роботи. У цей список немає сенсу включати зовнішнє і підвальне освітлення, а при наявності в будинку трьох телевізорів досить одного. З метою економії жертвують тими електроприладами, без яких можна пережити добу або двоє. Решта при зникненні напруги живлення доведеться відключити від мережі вручну, або передбачити для цієї мети автоматику.

Але зате враховують систему теплопостачання (опалювальний котел), якщо він є. Причому, з урахуванням всіх пускових струмів його електродвигунів, не виключено, що йому доведеться запускатися при харчуванні будинку від інвертора.

І не забувають головне - холодильник з його пусковим струмом, якщо він компресорний. Також додати в список мікрохвильову піч або електроплитку, електрочайник.

За сумарною потужністю навантаження вибирають модель інвертора, Враховуючи додатково, якої якості синусоїдальна напруга він буде виробляти.

потім вибираються акумуляторні батареї   з урахуванням бажаного часу роботи інвертора на розраховану раніше навантаження. І тут потрібен розумний підхід. Якщо фінансів недостатньо, то доведеться заздалегідь продумати, чим можна пожертвувати. Основним завданням ставляться ті навантаження, для яких потрібна постійна робота: холодильник, котел, прилади опалення. Комп'ютери та телевізор на певному етапі доведеться відключити, щоб батарея інвертора протрималася довше.

Залишилося скласти ціни, отримавши підсумкову суму. І виконати той же самий розрахунок для генераторної установки. Тут теж можна заощадити: при нечастих відключеннях від мережі зовсім не обов'язково будувати під неї приміщення. Можна зберігати її в сараї, а при необхідності - винести на вулицю і підключити до мережі за допомогою гнучкого кабелю і роз'ємного з'єднання. Не забудьте додати до списку запасні частини, необхідні для обслуговування установки протягом терміну служби альтернативного їй інвертора. Тільки так можна розрахувати економічний ефект, а не початкові витрати на придбання обладнання. Інвертор не потребуватиме додаткових капіталовкладень протягом усього терміну служби, а ось двигуну внутрішнього згоряння догляд необхідний завжди.

Тепер порівнюємо отримані суми і приймаємо рішення. І пам'ятайте: за комфорт завжди потрібно переплачувати. Чи готові ви до цього чи ні - вирішувати вам.

Головна » Інструменти і обладнання » Зварювальний апарат постійного струму. Інвертори