Villanyszerelők Lapja

Az inverterekről általában

2013. április 17. | Ledneczki László |  33 821 | |

Az alábbi tartalom archív, 7 éve frissült utoljára. A cikkben szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

Napjainkban az elektromos energiát számtalan eszközünk tápellátására használjuk. Életünket már nem is tudjuk elképzelni villamos energia nélkül, ezért ha „elmegy az áram” az otthonunkban mindent megteszünk annak érdekében, hogy újra a megszokott rend legyen az elektromos készülékeinkben és életünkben.

Próbáljuk csak ki! Néhány percre kapcsoljuk le a lakásunkban lévő kismegszakító automatát. Szinte megáll az élet. Nem tudunk TV-t nézni, rádiót hallgatni, még a mellékhelyiségben is gondjaink támadnak, mert sötét van. Hogyan tudnánk megoldani, hogy az áram hiánya ne okozzon problémát, hogyan lehet az áramot kábel és hosszabbító nélkül akár helyileg megoldani? Erre a problémára az inverterek, vagy más néven feszültség-átalakítók adhatnak egy megoldást.

Hogy egy fogyasztót működésre bírjunk kint a kertben, legyen az kerti szivattyú vagy rádió, szükség lesz egy energiatároló egységre. Ez egy akkumulátor. Az akku lehet egy hagyományos, nem túl öreg autóakku is. Ennek névleges feszültsége 12 V. Az invertert műszaki áruházakban vásárolhatjuk meg, ez egy fémdobozba zárt ventillátorral és hálózati aljzattal felszerelt eszköz, ami 230 V-os feszültséget készít az autóakku feszültségéből. Az inverterből nagyon sokfélét kaphatunk, de melyiket válasszuk?

A választáshoz tudnunk kell, hogy mekkora a tápfeszültség igénye; a hordozható inverterek nagy többsége 12 vagy 24 V-os tápfeszültségről működik. Jelen esetben nekünk egy 12 V-os akku áll rendelkezésünkre, tehát egy 12 V-os típust kell vásárolnunk. A második dolog, hogy mit akarunk vele működtetni.

<p„>

Itt álljunk meg egy kicsit. Minden fogyasztóra rá van írva a névleges fogyasztása, mely wattban (W) vagy kilowattban (kW) van feltüntetve. A névleges fogyasztás a használat közben, és nem induláskor, a bekapcsolás pillanatában mért teljesítmény. Ez miért is fontos? Nézzünk néhány példát. Egy ohmos fogyasztó, pl. egy kisebb villanykörte, hajszárító, hajsütő, bojler, kenyérpirító a bekapcsoláskor közel azt a teljesítményt veszi fel, mint néhány másodperc után állandósult állapotban, míg egy hűtőszekrény motorja akár tízszer nagyobb áramot is képes felemészteni kb. két-három másodpercig is. (Néha látható is, hogy egy pillanatra elhalványodik a konyhában a lámpa, mikor a hűtő motorja indul). Tehát vannak állandó fogyasztók, és vannak csúcsárammal működő fogyasztók is; sajnos a legtöbbet használt eszközök a beépített kapcsolóüzemű tápegységüknek köszönhetően csúcsáramú fogyasztónak tekinthetők, tehát ötször-tízszer nagyobb áramot is képesek rövid időre felvenni a hálózatból. Ilyenek a TV-k, számítógépek, szivattyú motorok stb. Az inverterek kimenetét legfeljebb kétszeres túlterhelésnek lehet kitenni. Ez már így egyszerűbb is.

Legegyszerűbb, ha néhány példán végigmegyünk. Tegyük fel, hogy három darab 20 W-os kompakt fénycsövet és egy hordozható számítógépet szeretnénk üzemeltetni kis időre. A kompakt fénycső vagy más néven energiatakarékos izzó az ohmos kategóriába tartozik, induláskor egy nagyon rövid, kb. tizedmásodperces áramlökést okoz, de ez elhanyagolható. Tehát az eddigi ösz-szes teljesítményfelvétel 60 W, a biztonság kedvéért az indulási áramlökésre saccoljunk még 10 W-ot. Egy hordozható PC tápegység teljesítménye 100 W körül van, viszont ez a fent leírtak szerint nagy indítási árammal rendelkezhet. Ha elhagyjuk az indítási áramlökést, akkor az összes felvett teljesítményünk kb. 170 W lesz állandósult üzemben. A legkisebb használható inverter 300 W leadására képes, mely 600 W túlterhelésig használható. Használhatjuk erre ezt az invertert?

Vizsgáljuk meg ezt a hordozható PC tápegységet. Mitől ered ez a magasabb indító áram?

A PC „trafó” egy kapcsolóüzemű tápegység, olyan, mint az asztali számítógépé, csak kisebb. A kapcsolóüzemű tápegységekben van egy kondenzátor, melyet indulás előtt a hálózati feszültséggel kell feltölteni. Az áramlökést az okozza, hogy a kisütött kondenzátor nagy áramot vesz fel, hogy elérje a kívánt feszültséget, és amíg fel nem töltődik, addig a tápegység elektronikája sem indul be. Hogy ezt a kondenzátort fel tudja tölteni az inver-terünk, legalább megegyező teljesítményűnek kell lenni, mint maga a tápegység. Tehát jelen esetben a vásárolt 300 W-os inverterre rá lehet csatlakoztatni a három darab kompakt fénycsövet és a hordozható számítógépet is.

Az inverterek közül, mint már említettem, sok típus található a piacon. Mi a helyzet abban az esetben, ha egy kisebb hűtőgépet szeretnénk egy autóbuszban üzemeltetni? Nézzük a hűtőt. A hűtőgép egy 150 W-os kompresszoros motorral rendelkezik. Ennek az indításához 3 mp-ig legalább 1500 W-ot kell biztosítanunk. Milyen invertert válasszunk hozzá? A hűtőgépmotor egy aszinkronmotor, mely a szabványos 230 V szinuszos, 50 Hz-es hálózatról remekül működik. Az inverter ugyan 230 V-ot állít elő, de a polcon több 1500 W-os típust is találhatunk.

A következő feliratokkal kiegészül az adattábla: 230 V, 50 Hz négyszög inverter, módosított szinusz inverter, szinuszos inverter… Mit jelentenek ezek a négyszög meg szinusz feliratok? Az előállított feszültség jelalakját. A négyszög és a módosított szinusz feszültséget előállító inver-terek egy olcsóbb kategóriát képviselnek, míg a valódi szinusz inverterek egy drágább típust.

Az erőművek valódi szinuszos feszültséget állítanak elő, ez az ott forgatott villamos gépből ered, ezért minden munkagépet és háztartási elektromos eszközt erre a szinuszos rendszerre terveztek. Tehát ha egy villanymotorra nem szinuszos, hanem valamilyen négyszöges, szögletes feszültség-jelalak kerül, akkor annak harmonikusai veszteségeket okoznak annak tekercseiben, és melegítik azokat. „Más lesz a hangja, morog róla motor.”

Az ideális feszültségátalakító ebben az esetben egy szinuszos inverter lenne, mely legalább 1500 W leadására képes, és itt sajnos nem lehet kisebb, mert a motor az első fordulatában nem képes összepréselni a gázt, nem indul el, és leég. Ez a terhelés viszont 3 mp-ig is eltarthat, tehát nem elég az előző példában felhozott kétszeres túlterhelés. Itt célszerű kikérni az eladó véleményét, esetleg tesztelni a rendszert vásárlás előtt. Ez nagyjából minden aszinkronmotorra jellemező. A segédfázisos vagy indítókondenzátoros motorokra amúgy sem szabad szinuszos feszültségnél nagyon eltérő feszültséget kapcsolni. Továbbá a motor meddő energiája az inverten keresztül sajnos nem tud visszaáramlani az akkuba, ezért ez wattos energiatöbbletként jelenik meg az akkuból nézve (többet fogyaszt az inverter).

Mit tudhat még egy ilyen inverter, és mi kerül rajta ennyibe?

Minden inverter két részből áll. Az első rész egy nagyteljesítményű, nagyáramú kapcsolófokozat, ide kerül az akkumulátor tápfeszültségpontja. Ez az elektronikai rész egy 320-400 V-os egyenfeszültséget készít egy nagyfrekvenciás transzformátor segítségével, melyet ezután egy kondenzátor tárol. Ez az egyenfeszültség szabályozott, erre azért van szükség, hogy változó terhelési viszonyok mellett is képes legyen az inverter a névleges feszültségét tartani. Ezt a fokozatot DC/DC konverternek hívjuk. Ez az úgynevezett primer oldali rész gondoskodik a túlmelegedés és túlterhelés érzékeléséről, egyéb vezérlési lehetőségről, fejlettebb típusok esetén egyéb kommunikációs port kezeléséről, hibajel küldéséről és az indításáról. Az utóbbi azért fontos, mert a nagyáramú becsatlakozásra nem lehet 50 és 100 A-es billenő kapcsolókat tenni, elektronikusan kell a működtetést megoldani. Az inverter hálózati 50 Hz-es feszültségét az eszköz második fele készíti el, melyet DC/AC konverternek is hívunk. Ez az áramkör teljesen galvanikusan le van választva a primer körről, tehát az akku egyik pontja sincs a kimenet pontjaival kapcsolatban. Ez érintésvédelmi szempontból fontos. Az 50 Hz-es váltakozó feszültséget egy olyan tranzisztorokból álló fokozat kapcsolgatja, melyet egy belső oszcillátor vezérel. Amennyiben két 300 W-os invertert párhuzamosan szeretnénk üzemeltetni, akkor annak rendelkeznie kell szinkronizáló bemenettel is. Ez lehetőséget ad, hogy a tranzisztorokat egyszerre és azonos fázissal kapcsolgatva a terhelhetőség a többszörösére nőjön.

A valódi szinuszos inverterek a hálózati tápfeszültséget hasonlóképpen állítják elő, viszont itt a kapcsolgatás sokkal gyorsabb – kHz nagyságrendű –, ráadásul kimeneti tápfeszültséget induktivitásokkal is szűrni kell. A tranzisztorok vezérlése bonyolult impulzusmodulációs elektronikát igényel, mely a szinusz jelalakot különböző kapcsolási időszélességekkel érik el. A kimenet itt sem terhelhető túl, maximum a kétszeresével számoljunk, nagyon rövid ideig.

Mire ügyeljünk?

Ne kössünk fojtótekercses lámpatesteket, gázkisülésű csöveket rá. Ügyeljünk a sorrendre, először kapcsoljuk be az invertert, majd miután megjelent rajta a hálózati feszültség, csak akkor kapcsoljuk be a fogyasztót. Ügyeljünk arra, hogy jól szellőzzön. Ne kössünk rá zárlatos, rosszul működő eszközöket. Az érintésvédelem itt is fontos. Bár számos kisebb típus kettős szigetelésű, a védőföldelés a rákapcsolt eszközön nem játszik szerepet. A kisebb, pl. autós inverterek kimenetén nincs fázis és nulla pont, ha azt fel nem tüntetik külön. Ne kössük be fordítva az invertert. Ha mégis megtettük, csak ugyanolyan értékű biztosítót használjunk, cseréljük ki és kössük be helyesen. Ne javítsuk, forduljunk a szervizhez. Az inverterben nagyfeszültség van, a nyomtatott áramkör érintése életveszélyes lehet, égési sérüléseket is tud okozni. Semmi esetre se nyúljunk bele, ha elakadt a ventilátor, akkor is szervizbe kell vinni a készüléket.


Kérjük, szánjon pár pillanatot a cikk értékelésére. Visszajelzése segít a lap és a honlap javításában.

Hasznos volt az ön számára a cikk?

 Igen

 Nem