Инвертор (ИБП Off-line) - устройство для преобразования постоянного тока в переменный с изменением величины напряжения. Обычно используются преобразователи напряжения с 12 на 220 В и с 12 на 220 В.
Преобразователь представляет собой генератор периодического напряжения, по форме приближенного к синусоиде, или дискретного сигнала.
Инверторы напряжения ИБП Off-line применяются в виде отдельного устройства или входят в состав источников и систем бесперебойного питания аппаратуры электроэнергией переменного тока.
Инверторы (ИБП Off-line) позволяют устранить или по крайней мере ослабить зависимость работы информационных систем от качества сетей переменного тока.
При внезапном отказе сети с помощью резервной аккумуляторной батареи и инвертора, образующих источник бесперебойного питания (ИБП), можно обеспечить работу компьютеров для корректного завершения решаемых задач.
В более сложных ответственных системах инверторы могут работать в длительном контролируемом режиме параллельно с сетью или независимо от нее.
Помимо «самостоятельных» приложений, где инвертор выступает в качестве источника питания потребителей переменного тока, широкое распространение получили технологии преобразования энергии, где инвертор является промежуточным звеном в цепочке преобразователей.
Принципиальной особенностью инверторов напряжения для таких приложений является высокая частота преобразования, составляющая десятки-сотни килогерц.
На высокой частоте требуется для эффективного преобразования энергии требуется более совершенная элементная база - полупроводниковые ключи, магнитные материалы, специализированные контроллеры.
Как и любое силовое устройство, инвертор должен иметь высокий КПД, обладать высокой надежностью и иметь приемлемые массу и габариты. Кроме того, допустимый уровень высших гармонических составляющих в кривой выходного напряжения и не создавать при работе недопустимый для других потребителей уровень пульсации на зажимах источника энергии.
Работа инвертора напряжения (ИБП Off-line) основана на переключении источника постоянного напряжения с целью периодического изменения полярности напряжения на зажимах нагрузки. Частота переключения инвертора задается сигналами управления, формируемыми контроллером - управляющей схемой.
Контроллер может решать дополнительные задачи:
- синхронизировать частоту переключения ключей;
- регулировать напряжение; защитить их от перегрузок и др.
Ключи инвертора должны быть управляемыми, т.е. включаться и выключаться по сигналу управления, а также обладать свойством двухсторонней проводимости тока.
Как правило, ключи инвертора получают шунтированием транзисторов обратными диодами. Исключение составляют полевые транзисторы, в которых такой диод является внутренним элементом их полупроводниковой структуры.
Регулирование выходного напряжения инверторов достигается изменением площади импульса полуволны, причет наиболее простое регулирование достигается регулированием длительности (ширины) импульса полуволны - этот способ является простейшим вариантом метода широтно-импульсной модуляции
(ШИМ) сигналов.
Нарушение симметрии полуволн выходного напряжения производит побочные продукты преобразования с частотой ниже основной, включая возможность появления постоянной составляющей напряжения, недопустимой для цепей с трансформаторами.
Ключи инвертора и алгоритм управления ключами, для получения управляемых режимов работы инвертора, должны обеспечить последовательную смену структур силовой цепи, называемых прямой, коротко замкнутой и инверсной.
Мгновенная мощность потребителя пульсирует с удвоенной частотой, поэтому первичный источник питания должен допускать работу с пульсирующими и даже изменяющими знак токами потребления.
Переменные составляющие первичного тока определяют на зажимах источника питания уровень помех.
Существуют большое число вариантов построения схем инверторов и первыми были механические инверторы, их в эпоху развития полупроводниковых технологий заменили более технологичные инверторы на базе полупроводниковых элементов, и цифровые инверторы напряжения.
Три основные схемы инверторов напряжения:
- Мостовой инвертор без трансформатора - устройства бесперебойного питания мощностью более 500 ВА, установки с высоким значением напряжения (220..360 В).
- Инвертор с нулевым выводом трансформатора - 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 - устройства бесперебойного питания ответственных потребителей с широким диапазоном мощностей: единицы - десятки кВА.
Три режима работы инвертора:
- Режим длительной работы - соответствует номинальной мощности инвертора.
- Режим перегрузки - большинство моделей инверторов в течение нескольких десятков минут (до 30) могут отдавать мощность в 1,2-1,5 раза больше номинальной.
- Режим пусковой - инвертор способен отдавать повышенную моментальную мощность в течение нескольких миллисекунд для обеспечения запуска электродвигателей и емкостных нагрузок.
Большинство моделей инверторов в течение нескольких секунд могут отдавать мощность в 1,5-2 раза превышающую номинальную. Пример сильной кратковременной перегрузки - при включении холодильника.
Инвертор мощностью 150 Вт может запитать от бортовой электросети авто практически любой ноутбук.
Для питания и зарядки мобильных телефонов, фото- и аудиоаппаратуры хватит 7,5 Вт.
Трехфазные инверторы используются обычно для создания трехфазного тока в электродвигателях, например, для питания трехфазного асинхронного двигателя, при этом обмотки двигателя непосредственно подключаются к выходу инвертора.
Высокомощные трехфазные инверторы используются в тяговых преобразователях - в электроприводе локомотивов, теплоходов, троллейбусов, трамваев, прокатных станов, буровых вышек, в индукторах (установках индукционного нагрева).
Использование преобразователей напряжения для бытовых нужд
Организация бесперебойного электропитания дома должна осуществляться при помощи современного, оптимального и удобного устройства.
ИБП On-Line имеет лучшее качество выходного сигнала, по сравнению с инвертером
Благодаря двойному преобразованию, ИБП при любом сигнале на входе выдает на выходе идеальную синусоиду, которая сохраняется не зависимо от степени загрузки ИБП.
К форме сигнала чувствительна индуктивная нагрузка и сложная электроника, такая как насосы и электродвигатели, hi-end аппаратура (High End - маркетинговый термин, обозначающий высочайший («элитный») класс, как правило, звукоусиливающего аппаратного и программного обеспечения, при их разработке применяются, как правило, самые современные, не редко нестандарные решения для достижения максимально возможного положительного результата, иногда экономически нецелесообразные не только для массового производства, но и для ограниченной партии и рассчитанные на продвижения бренда в среде конкурентов) и т.п.
Инвертор транслирует напряжение на потребителей, не исправляя входящий сигнал. Инвертор, в режиме работы от АКБ, допускает существенно более широкий диапазон отклонений (КНИ) по форме синусоиды.
ИБП имеет преимущество при стабилизации напряжения
ИБ ПOn-Line – лучший стабилизатор, что бы не происходило на входе – на выходе всегда 220В, в отличие электронных или релейных стабилизаторов, которые регулируют напряжение ступенчато. Диапазон стабилизации составляет, как правило, в пределах от 110В до 290В, т.е. высокий.
Инвертор, как правило, вовсе лишен функции стабилизации. Некоторые производители встраивают в инвертор стабилизатор, например, Cyberpower, делая из инвертора источник типа line-interactive, но оставляя ему название “инвертор”. Встроенный стабилизатор, как правило, имеет посредственные точность и скорость стабилизации.
При работе с аккумуляторами инверторы имеют преимущества
Количество АКБ, подключаемое к ИБП On-Line, определяется его мощностью:
- К ИБП мощностью до 0,8 кВт подключаются 2-3 аккумуляторных батареи.
- К ИБП мощностью ИБП 1,800 кВт подключаются 4 АКБ.
- К ИБП мощностью 2,7 кВт подключаются 6-8 АКБ.
- К ИБП мощностью от 5,4 кВт подключаются до 12-16 АКБ.
- К моделям ИБП с трехфазным входом и выходом может подключаться от 32 и более АКБ.
Количество АКБ, подключаемое к инверторам, также определяется его мощностью:
- При мощности инвертора 1-3 кВт к нему может быть подключено 2 или 4 АКБ.
- При мощности инвертора от 3-х кВт рекомендуется использовать минимум 4 аккумуляторных батареи.
Инверторы имеют преимущества - требуемой автономии можно добиться при помощи аккумуляторов большой емкости, также обычной практикой является параллельно-последовательное подключение АКБ для увеличения времени автономии, т.е. при такой схеме можно подключить 4, 8, 12, 16 аккумуляторов.
Насколько быстро смогут зарядиться АКБ при восстановлении питания, определяет сила тока зарядного устройства. Классическое время заряда AGM и GEL аккумуляторов составляет 10 часов.
Инверторы имеют высокие токи, что позволяет быстро и корректно зарядить даже большие аккумуляторные банки. Мощность зарядного устройства ИБП, по сравнению с инверторами, как правило меньше и время на заряд аккумуляторов большой емкости у ИБП может уйти более 10 часов.
Долговечность аккумуляторов при использовании с ИБП больше, чем с инверторами
Практика показывает, что аккумуляторы дольше живут при использовании с ИБП On-line типа, которые имеют многоступенчатый интеллектуальный режим заряда.
Время переключения на АКБ у ИБП мгновенное, у инвертора - от 10 до 20 мс
ИБП on-line типа переключаются на АКБ моментально, т.е. за 0 секунд. О отсутствии тока в сети сообщит только периодический писк ИБП. Это свойство делает ИБП on-line типа незаменимым для оборудования, требовательного к качеству и стабильности питания.
Время переключения инвертора с работы от сети на АКБ – 10-20 мс, при этом лампочки освещения моргнут, но современные ПК в перезагрузку уйти не успеют. Некоторые модели газовых котлов подобный перебой в питании могут воспринять как ошибку сети. Поэтому совместимость оборудования с инвертором следует уточнять у специалистов.
Взаимодействие ИБП и инвертора с генератором и солнечными батареями значительно отличаются, инвертор более к этому приспособлен
ИБП требовательны к качеству питания, поэтому отклонения входящей частоты от 50Гц на 2-4% могут воспринять как аварийную ситуацию и уйти в режим питания нагрузки от АКБ. По этой причине ИБП корректно работают только с качественными генераторами, оснащенными электронным управлением частотой. Инверторы менее требовательны и совместимы даже с самыми бюджетными генераторами.
Автоматизация включения-выключения генераторов в связке с инверторами имеет широкую практику - при разряде АКБ близким к критичному инвертор может послать сигнал на запуск генератора и остановить его, когда аккумуляторы зарядились до установленного уровня. Эта схема удобна при автономной работе или при очень длительных отключения электроэнергии. Автоматизация совместного функционирования ИБП и генераторов возможна, но существенно сложнее и дороже.
ИБП не взаимодействуют с солнечными панелями, а инверторы умеют и имеют массу возможностей для этого.
Эксплуатация ИБП и инверторов
ИБП в силу постоянного двойного преобразования нуждается в охлаждении, при работе присутствует постоянный шум от вентиляторов, вследствие чего источник следует устанавливать в нежилом помещении.
Инверторы включают вентиляторы к нагрузкам близким к максимальной, а при заряде аккумуляторов на максимальном токе.
Инверторы менее требовательны к температуре и уровню загрязненности помещения, имеются модели для эксплуатации в условиях тряски и высокой влажности.
Способность ИБП и инверторов к перегрузкам - инверторы более надежны
ИБП чувствительны к перегрузкам и при расчете нагрузки следует учитывать этот факт, максимальная глубина перегрузки составляет около 125%, потом ИБП уйдет в режим байпаса - начнет питать нагрузку в обход своей схемы, а при многократных перегрузках ИБП может прийти в негодность.
Как правило, инверторы имеют двукратную способность к перегрузкам в течение 5-10 сек от своей номинальной мощности и спокойно переносят пусковые токи индуктивной нагрузки.
По надежности ИБП и инверторы приблизительно одинаковы, если сравнивать модели одного ценового сегмента.
Стоимость решения обеспечения электроэнергией на базе инверторов и ИБП могут сильно разниться в зависимости от мощности и времени автономии - может быть выгоднее как ИБП, ток и инвертор.
Решение о покупке ИБП или инвертора должно быть сделано исходя из важности определенных характеристик и времени автономии систем применительно к
Вашей ситуации.
Преобразователь напряжения купить недорого с доставкой в любой регион России с оплатой при получении заказа или предоплатой по обозначенной цене В Москве бесплатная доставка за заказ от 10 тысяч рублей и самовывоз.
