inverter Nedir?

Elektronik

inverter nedir?

Enerji tasarrufu sağlamak amacı için  birçok farklı cihaz kullanılmaktadır. Enerji tasarrufu sağlamak için geliştirilen ve devrelerdeki frekans ayarını düzenleyen cihazlara inverter denir. İnverter frekans değiştiriciler anlamındadır.  Alternatif akımdan (AC), doğru akıma (DC), doğru akımdan (DC), alternatif akıma (AC) 3 faz şekline dönüştürülebilen, gerilim ve frekansı ayarlayabilen cihazlar inverterdir. Diğer bir ifade ile 12V, 24V veya 48 Volt DC akü voltajını, 230 volt AC 50 Hz voltaja çevirirler. İnverterin diğer ismi eviricidir.

İnverter; aynı zamanda DC gerilimden AC gerilim elde etmek için kullanılan bir cihazdır. Örneğin UPS kesintisiz güç kaynakların da inverter+ konvertör kullanılır. AC gerilim önce konvertör de doğrultularak (DC ye çevrilir). Sonra bu DC sinyal inverter de AC ye çevrilir. Bu sayede AC 220 volt elektrik enerjisinin olmadığı yerde 12, 24 veya 48 volt aküden, 220 volt AC enerji inverterden elde edilir.

İnverter Çalışma Prensibi

İnverter elektrik üretmez, akülerdeki 12 v doğru akımı kullanarak 220 v AC ye çevirir ve kullandığı enerjiyi aküden çeker. Bundan dolayı inverter aküye yakın bağlandığında 12 V tarafındaki kalın kablo boyu kısa tutulabilir, buna rağmen 220V tarafındaki aletlere gidecek hatlar daha ince kablolar ile döşenebilir.

Not: 12V aküden alınan DC akım insanlar için tehlikeli değildir, fakat inverter tarafından 12v- 220v dönüştürücü de üretilen 220 V AC de şehir cereyanı gibi ölümcül olabilir.

Yarı iletken sistemdeki gelişme frekans değiştiricilerin yapımına hız kazandırmıştır. Eskiden frekans, motor jeneratörlerinden elde edilirdi. Bu sistem genelde rotoru kafesli olan motorlar için düşünülmüştür. Buradaki amaç gerilim frekansını düşürüp, yükselterek motor hızını ayarlamaktır. Frekans değiştiricilerin en gelişmişi doğru akım gerilimi tasarlanmış olanıdır. Günümüzde yarı iletkenlerle yapılmış inverterler hareketli parçalara sahip değildir.

İnverter Ne İşe Yarar?

İnvertörün özelliği; 0,5 – 2000 Hz arasında hız ayarı yapabilmesidir. İnvertör önce şebekedeki gerilimi doğrultarak, şebekede meydana gelen gerilim dalgalanmalarını, pikleri, bozucu elektrik dalgalanmalarını ara devre elamanı ile kondansatör ve bobinlerle filtreleyip temizleyip, AC motor veya servo motorun hızını yüksek kalkış momenti ile sıfırdan istenen değere, istenen süre içinde ayarlayabilen ve üç dalga formu ile PWM sistemi ile motor beslenerek frekansı değişken alternatif gerilime dönüştüren hız kontrol cihazı inverterdir.

Elde edilen doğru gerilim, evirici kısmında gelen sinyalleri değerlendirerek frekans ve gerilim meydana getirir. Meydana gelen gerilim ve frekans asenkron motorlara uygulanır, gereken hız ayarları içinde çalışması sağlanır. Bu sayede cihazlardaki enerji tasarrufu artar. Kalkış akımları olmadığı için şebekeye zarar vermez. On-Off (aç/kapat) sistemi ile çalışmazlar. Maksimum ve minimum aralıklarda çalışırlar. Bu nedenden dolayı sıklıkla kullanılırlar.

Örnek olarak;

3 fazlı beslemeli bir inverter de giriş 380 volt olursa frekans çevirici de maksimum doğrultulan doğru gerilim Ud = 513 volt çıkar. Yani 1,41 katı kadar doğrultur. PWM ( Darbe genişlik modilasyonu) çeviricide gerilim ve frekans ayarı yapılır.

Motor gerilimini sabit tutarak frekansı azaltırsak manyetik akımı arttırmış oluruz. Motor gerilimini sabit tutup frekansı arttıracak olursak manyetik akım azalmış olur. Bu arada motorun momenti önemlidir. Döndürme momenti akımın karesine orantılıdır. Motor değişik hızlarda çalıştırıldığında motorun manyetik akısı, momenti değişir. Motor gücü, hız ve momente göre değişir. Aynı zamanda motor gücü ; hız ve momentin çarpımına eşittir.

Motorda gerilimi sabit kalır, frekansı azalttığımızda manyetik akı doyuma doğru gider. Bundan dolayı gerilimi de birlikte düşürmek gerekir. Çünkü manyetik akı bağlantısına göre, döndürme momentinin sabit kalması için gerilimi ve frekans oranı ( U/f=k ) sabit kalmalıdır. Düşük frekansla çalışmada motor soğutucu pervaneleri yeterli gelmeyebilir. Onun için motor ısınır. Böyle durumlarda dışarıdan tahrikle soğutma yapılır.

Darbe genişlik modülasyonları ( PWM ) frekansı ve gerilimi ayarlar. Bir işletmede momentin sabit kalması için U/f de sabit olması gerekir. İşletmenin hızı değişken momentte olursa U/f/2 oranının sabit kalması gerekir.

Motorları seçerken işletmede çalışacak olan değerinin üzerinde seçmek gerekir. Motor anma geriliminin üstünde çalışmayabilir. Gerilim sabit frekans değişken olduğunda, (U/f=k ) oranı bozulur. Manyetik akı azaldığından döndürme momenti azalmış olur. Frekans arttığında motorun momenti artırılamaz. Güç sabit kalır. Yüksek frekansta, sürtünme ve rüzgar kaybı meydana gelir. Buda motorun verimini düşürür. Bundan dolayı motor seçimi belirlenen gücün üstünde olmalıdır.

İnvertör Çıkış Dalga Şekilleri;

• Tam sinüs invertör
• Modifiye sinüs invertör

Ups invertör; Gerilimin şiddeti bir sinüs dalga formu olarak değişir. İşte invertörler de bu sinüs formuna benzeyen formlarda üretim yaparlar. Tam sinüs inverter ise AC çıkışta tam sinüs (sinüzoidal) dalga formuna sahiptir. Tam sinüs invertörler özellikle tıbbi cihazlarda ve ölçü sistemleri gibi hassas çalışma gerektiren sistemlerde kullanılırlar.

Modifiye-sinüs invertörler sinüs eğrisini, kare dalgacıkların sayısını arttırarak merdiven basamağı formunda benzer davranış sergilerken, true-sinüs inverterler sinüs dalga formuna tam olarak benzer davranış sergiler. Modifiye sinüs inverter, inverterler trapez kare dalga formunda kademeli yapıdadır. Modifiye sinüs inverter, inverter ler ise tüm beyaz eşyalarda ev ve mutfak aletlerinde kullanılabilir. Modifiye sinüs invertör fiyatları invertör imalatı yapan firma ve markalara göre değişir.

İnvertör Nerelerde Kullanılır?

İnvertör yardımı ile evlerimizde kullanılan televizyonlar, aydınlatma lambaları, bilgisayarlar yada elektrikli el aletleri, kaynak makinası, arabalar, tekneler, kamping gibi mobil ortamlarda çalıştırılabilirler. İnvertör; karavan, rüzgar – güneş enerjisi, araç içi laptop, kamping, tekneler, LCD TV uygulamaları için idealdir.

İnvertör dönüştürücü ile aracınızdaki 12 V DC akü geriliminden 230 volt AC gelirim elde edilebilir.  Modifiye sinüs inverterlerin çalıştırdığı aletlere ek olarak motor, invertör klima, buzdolabı gibi ağır yükler ve hassas elektronik cihazları (Telekom, askeri, medikal vb.) problemsiz çalıştırırlar. İnvertör firmaları tarafından hafif, kompakt ve yüksek frekans teknolojisi ile tasarımları yapılmaktadır. İnvertörler elektronik ve hassas cihazlar olduğu için invertör firmaları tarafından üretilen birçok invertör  markaları vardır. Her markanın invertör fiyatları değişiktir.

Hız kontrol cihazı kullanımı her geçen gün biraz daha fazlalaşmaktadır. Son yıllarda yenilenebilir enerji kaynaklarına duyulan gereksinim ve ilginin artması üzerine, bu kaynaklardan elde edilen enerjinin kullanıma uygun hale getirilerek tüketiciye sunulabilmesi amacıyla kullanım alanları hızla çoğalmaktadır.

Notebook, Laptop İnvörter Ne İşe Yarar?

Elektrik inverter, (invertör); Anakarttan gelen voltajı LCD ekranın ihtiyaç duyacağı yüksek voltaj seviyesine taşıyan devredir. LCD ışığı aydınlatmadığı zaman, ekran görüntüsünün aşırı silik olduğu durumlarda veya ekran ışığı titrediğinde floresan ile beraber genel olarak arızalandığı için ilk şüphelenmesi gereken devrelerdir. İnvertör arızalandığı zaman,  floresanın aydınlatmamasından, laptopun çalışmamasına kadar arızalar görülebilir.

İnvertör arızalarının nedenleri;

• Adaptör Problemleri; adaptörden gelen düzensiz bir voltaj ve akım invertörü yakabilir,
• Anakart Sorunları; anakarttan gelen voltajlardaki dengesizlikler invertörü yakabilir,
• Floresan Problemleri; Floresan uçlarındaki oluşan kısa devreler veya floresan arızaları hem invertörün hem de anakartın görev yapamaz duruma  getirebilir,
• LCD Data Cable/İnvertör Kablo Problemleri; kablo uçlarındaki kısa devreler invertörü yakabilir,
• Arızaların tümü elektronik devre elemanlarının kullanım süreleri ile ilgili olabilir; mesela invertör üstündeki yüksek gerilim trafosunun ömrü son bittiğinde, laptop bir süre çalıştıktan sonra trafonun ısınıp ekran ışığında titreme oluşması şeklinde. Birçok marka/model laptop aynı model invertör kullanabilir.

Ayırt edici özellikler;

• Kullanılan laptop marka ve modeli,
• Üretici ürün kodlamaları,
• İnvertörün çıkış gücü yada hangi floresanı süreceği,
• Anakart bağlantı soketlerinde ki pin sayısı ve pin (voltaj-data) sıralanışı,
• Boyutları ve fiziksel özellikleri belirtilebilir. Floresan çıkış soketi çoğu kez standarttır ancak farklı olması da önemli bir problem  oluşturmaz, kolayca uyum sağlayabilir.

Laptoplardaki arızaları invertörden kaynaklı ise; laptop inverter tamiri, trafosu veya elektronik devre elemanlarını değiştirmek için teknik servise götürülmelidir. Aksi halde ufak bir hata notebook anakart yanmasına neden olabilir.

İnverterin Faydaları ve Kullanım Amaçları;

• Şebeke frekansındaki bozucu etkilerden kaynaklı motor, mekanik aksam hatalarının en aza indirilerek motor ve mekanik aksam tamir bakım maliyetlerinin minimum düzeyde tutulması , bu sebeple de motor ve mekanik düzen ömrünün uzatılmasını sağlar.
• Şebeke deki Cos? 0.98~1 arasına getirerek şebekeden çekilen reaktif enerjiyi azaltarak enerji tasarrufu sağlanması , bazı uygulamalarda % 30 ~40 arası enerji tasarrufu sağlanmaktadır.
• Devir değişikliği için kasnak yada dişli veya kasnak düzeneklerine gereksinim duyulmaması sebebi ile devir değişikliklerinin hızlı ve maliyetsiz  yapılması
• Yumuşak yol verici özelliği sebebi ile ilk kalkış ve duruş anında mekanik düzeneklere yapılan darbeli kalkış ve duruş özelliğinin olmaması sebebiyle mekanik bakım ve arıza maliyetlerinde azalma, ömürlerinin ve bakım süresinin uzun olmasını sağlar.

İnverter Devre Şeması

1 faz ve 3 faz giriş uçları ile motor bağlantı uçları vardır. Ara kumanda elemanına gereksinimleri yoktur. Panel üstünde motor parametrelerin girildiği ekran ve tuşlar ile motorla ilgili farklı ayarların yapıldığı potansiyometre vardır.

İnvertör Çeşitleri

Gerilim ve frekansı değiştiren mikroişlemcilerle kumanda edilebilen invertörler yapılmıştır. Yapılan inverter çeşitleri;

• Anma frekansının altındaki frekanslarda U/f sabit, anma frekansının üzerinde U sabit (şekil a da  1 – U/f sabit 2 – U sabit  f değişken)

•  Anma frekansının altında olan  frekanslarda U/f³⁄² sabit, anma frekansın üzerine U sabit (şekil b de 1- U/f³⁄² sabit, 2 – U sabit f değişken)

Sabit ve değişken moment prensibi ile çalışan frekans invertörünün işletme bölgeleri

Anma frekansının √3 katına kadar sabit moment prensibi ile çalışan frekans invertörünün işletme bölgeleri ve moment güç değişimi

• Anma frekansının √3 katına kadar (örnek olarak  f=50 Hz ise, 3 .50 = 87 Hz) U/f sabit (şekil a )

Daha  çok kullanılan sürücü anma frekansına kadar “gerilim frekansla orantılı” U/f=  sabit, anma frekansından sonra gerilim sabittir.