مبدل ها و اینورترها دستگاه های الکتریکی هستند که جریان را تبدیل می کنند. مبدل ها ولتاژ یک دستگاه الکتریکی را که معمولاً جریان متناوب (AC) است را به جریان مستقیم (DC) تبدیل می کنند. از طرف دیگر اینورترها جریان مستقیم (DC) را به جریان متناوب (AC) تبدیل می کنند. 

اینورتر چیست ؟

اینورتر، یک دستگاه الکترونیکی پیشرفته است که جریان مستقیم را به جریان متناوب تبدیل می‌کند. با ورود یک جریان مستقیم، این دستگاه قادر است جریان متناوب با ولتاژ و فرکانس مشخص را تولید کند. کاربردهای وسیع اینورترها در حوزه‌های مختلف صنعتی و فناوری وجود دارد. از آنها در سیستم‌های تولید برق خورشیدی، پیشران خودروهای الکتریکی، سیستم‌های نوسان سنج و حتی در کنترل سرعت موتورهای القایی متناوب استفاده می‌شود. اینورترها قادر به تنظیم سرعت چرخش موتورها و تولید فرکانس با موج‌های مختلف هستند. این امکان به کاربران می‌دهد تا به طور دقیق و انعطاف‌پذیر فرکانس، ولتاژ و جریان خروجی را تنظیم کنند. از این دستگاه‌ها به طور گسترده در صنایع مختلف برای بهینه‌سازی عملکرد تجهیزات و کنترل پروسه‌ها استفاده می‌شود. به کمک اینورترها، علاوه بر تبدیل ولتاژ، امکان کنترل دقیق سرعت موتور و جلوگیری از آسیب دیدن آن در نتیجه حذف اضافه بار نیز ممکن می‌شود. اینورترها ابزاری حیاتی در بهبود کارایی و کاهش هزینه‌ها در صنعت الکترونیک و اتوماسیون صنعتی هستند.

آشنایی با کاربرد اینورتر

بعد از آشنایی با کاربرد اینورتر، به تفاوت اینورتر و کانورتر خواهیم پرداخت. اینورترها به عنوان یکی از تکنولوژی‌های حیاتی در صنعت و فناوری مورد استفاده قرار می‌گیرند و در گستره وسیعی از صنایع و کاربردها اثرگذارند. برخی از کاربردهای اینورتر عبارتند از:

• سیستم‌های کنترل سرعت موتورهای AC: در سیستم‌های کنترل سرعت، اینورتر با تغییر ولتاژ DC به AC، فرکانس و ولتاژ الکتریسیته را تغییر داده و به این صورت قادر به کنترل سرعت و گشتاور موتورهای برقی است.
• سیستم‌های تولید برق خورشیدی: در سیستم‌های خورشیدی، صفحات خورشیدی برق مستقیم تولید می‌کنند. این برق مستقیم با استفاده از اینورتر به جریان متناوب تبدیل شده و به شبکه برق، که برق متناوب است، متصل می‌شود.
• سیستم‌های نوسان سنج: سیستم‌های نوسان سنج و ابزارهای پزشکی از اینورترها برای تولید امواج با فرکانس و ولتاژ مشخص استفاده می‌کنند.
• سیستم‌های پیشرانش الکتریکی خودرو: در خودروهای الکتریکی، برق دی‌سی تولید شده توسط باتری توسط اینورتر به برق متناوب تبدیل می‌شود. موتورهای القایی برای کار کردن به برق متناوب نیاز دارند.
• سیستم‌های پیشرانش الکتریکی خودرو: در خودروهای الکتریکی، برق دی‌سی تولید شده توسط باتری توسط اینورتر به برق متناوب تبدیل می‌شود. موتورهای القایی برای کار کردن به برق متناوب نیاز دارند.
• سیستم‌های نوسان سنج: سیستم‌های نوسان سنج و ابزارهای پزشکی از اینورترها برای تولید امواج با فرکانس و ولتاژ مشخص استفاده می‌کنند.
• سیستم‌های تهویه مطبوع: اینورترها برای تأمین ولتاژ متناوب برای تغذیه کمپرسور سیستم‌های تهویه مطبوع استفاده می‌شوند. این اقدام به بهبود عملکرد کمپرسور و کاهش مصرف انرژی منجر می‌شود.
• دیگر کاربردها: علاوه بر کاربردهای یاد شده، اینورترها در صنایع سنگین فلزی، صنایع پتروشیمی، صنایع غذایی و پزشکی نیز در زمینه‌های مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این تکنولوژی در این صنایع به بهینه‌سازی فرآیندها و کاهش هزینه‌ها کمک می‌کند.

تفاوت اینورتر و درایو

گاهی در صنعت به غلط از واژه درایو به جای اینورتر استفاده می شود. به دلیل این که در گذشته تنها از درایو برای کنترل دور موتور استفاده می شد و امروزه اینورتر نیز همان عمل را انجام می دهد. در واقع اینورتر می تواند بخشی از درایو باشد. درایو و اینورتر با یکدیگر دو تفاوت اساسی دارند.

• درایو کنترل دور موتورهای DC و اینورتر دور موتورهای AC را برعهده دارد.
• درایو در ماهیت برق تغییر ایجاد نمی کند و تنها با دستکاری ولتاژ و فرکانس، آن را به میزان مورد نظر تبدیل می کند. اما اینورتر ماهیت برق را نیز تغییر می دهد.

تفاوت کنترلر با اینورتر و درایو

کنترلر براساس شرایطی که از قبل برای آن در نظر گرفته شده است، تصمیم می گیرد که چه فرمانی را برای درایو و یا اینورتر صادر کند. زیرا درایو و اینورتر تنها عملی را انجام می دهند اما درباره آن هیچ تصمیمی نمی گیرند.

اینورتر و کاهش مصرف برق

به دلیل این که اینورتر ها به صورت هوشمند میزان بار مورد نیاز موتور را تشخیص می دهند، در نتیجه متناسب با همان میزان از جریان برق استفاده می کنند. این مقدار اغلب از جریان نامی خود موتور کم تر است.

علاوه بر این، در بسیاری از صنایع از موتورهایی با توان بالا استفاده می شود. به همین دلیل در حین کار، از جریان برق زیادی استفاده می کنند. اینورتر به صورت اتوماتیک جریان را افزایش و کاهش می دهد. اگر اینورتر نباشد، موتور برق زیادی از شبکه می کشد و سبب آسیب دیدن سایر اجزای شبکه می شود.

اینورتر تک فاز یا سه فاز

اینورترها دارای ورودی هایی از نوع تکفاز و سه فاز هستند. خروجی تمامی اینورترهای برق از نوع سه فاز است. از این محصولات در سیستم های خانگی و پمپ ها استفقاده می شود زیرا اغلب منازل به برق سه فاز دسترسی ندارند. مهم ترین مزیت اینورترهای سه فاز این است که برای کارگاه ها و محیط های صنعتی که بنا به دلایلی به برق سه فاز دسترسی ندارند، مناسب هستند. علاوه بر این، اینورترهای سه فاز مزایای دیگری نیز دارند.

• جلوگیری از جریان کشی اولیه الکتروموتور
• قابلیت راه اندازی موتور سه فاز تا ۴ کیلو وات
• کاهش نویز و صدای خروجی از الکتروموتور
• کاهش ضربه های مکانیکی در زمان استارت اولیه
• قابلیت چپ گرد و راست گرد کردن الکتروموتور

مزایای استفاده از اینورتر در صنعت

• ایجاد شرایط مناسب برای موتور در حالتی که ولتاژ ورودی دائماً در حال تغییر است.
• امکان خاموش و روشن کردن موتور بدون این که برق اصلی قطع یا وصل شود.
• محافظت از دستگاه در برابر اضافه بار و جلوگیری از سوختن موتور
• کاهش جریان راه اندازی و در کنار آن افزایش طول عمر موتور
• صرفه جویی در مصرف انرژی و در کنار آن کاهش هزینه
• هوشمند کردن حرکت موتور و برنامه ریزی برای بهبود عملکرد آن
• افزایش و کاهش سرعت و دور موتور
• دارا بودن قابلیت تغییر جهت و سرعت موتور

کانورتر چیست؟

کانورتر، یک دستگاه چندکاره است که با توانایی تغییر مشخصات جریان الکتریکی، به شما این امکان را می‌دهد که ولتاژ و آمپر جریان را به میزان دلخواه تنظیم کنید. این ویژگی از کانورتر برای هر دو نوع جریان، مستقیم یا متناوب، صدق می‌کند. در آیندهایی که نیاز به تغییر ولتاژ یا آمپر برق ورودی خود دارید، کانورتر به شما این امکان را می‌دهد تا خروجی را به سرعت و بهینه به نیازهای شما تنظیم کنید.  با این حال، حائز اهمیت است که توجه داشته باشید که کانورتر توانایی تبدیل ماهیت جریان را ندارد و تنها برای تغییر ولتاژ استفاده می‌شود، بنابراین نمی‌تواند بین AC و DC تبدیل انجام دهد. به عبارت دیگر، اگر جریان ورودی مستقیم باشد، کانورتر تنها می‌تواند ولتاژ آن را تغییر دهد، نه ماهیت آن را. به عنوان مثال، می‌تواند جریان مستقیم 12 ولت را به جریان مستقیم 5 ولت تبدیل نماید، اما نمی‌تواند از AC به DC یا برعکس تبدیل کند.

آشنایی با کاربرد کانورتر

قبل از توضیحات درباره تفاوت اینورتر و کانورتر باید اول با کانورتر آشنا شویم. کانورترها، به دلیل ماهیت کاری چندگانه‌ای که دارند، در حوزه‌های مختلفی از جمله سیستم‌های تولید انرژی خورشیدی و بادی، سیستم‌های حمل و نقل، سیستم‌های نورپردازی، سیستم‌های مخابراتی، و صنایع خودروسازی قابل استفاده هستند.

•  کانورترها در صنایع فضایی، دریایی، هواپیمایی و صنایع غذایی نیز کاربردهای مختلفی دارند. به طور کلی، هرجا که نیاز به تغییر انرژی از یک مشخصه به مشخصه دیگر وجود داشته باشد، از کانورتر استفاده می‌شود.
• در سیستم‌های تولید انرژی خورشیدی و بادی، کانورترها برای تبدیل برق مستقیم به برق متناوب به کار می‌روند، از جمله استفاده در تولید برق از سلول‌های خورشیدی و توربین‌های بادی.
• در حوزه حمل و نقل، مانند قطارهای برقی و اتوبوس‌های الکتریکی، کانورترها به تبدیل انرژی مناسب برای موتورهای القایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در سیستم‌های نورپردازی، نیز می‌توان از کانورترها برای تبدیل جریان AC به DC برای استفاده در ال ای دی‌ها و دیگر منابع نوری سیستم‌ها استفاده کرد.
• سیستم‌های مخابراتی مانند تلفن‌های همراه نیز از کانورترها برای تبدیل برق شبکه به انرژی مورد نیاز خود استفاده می‌کنند. در صنایع خودروسازی، این دستگاه‌ها برای تبدیل برق باطری که مستقیم است به برق AC مورد نیاز موتورهای القایی استفاده می‌شوند.

مقایسه اینورتر و کانورتر

تفاوت اساسی بین انواع مبدل یا اینورتر این است که ماهیت آنها و دستگاه هایی که پشتیبانی می کنند متفاوت است.

• مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) دستگاهی است که ولتاژ آنالوگ ورودی را به عدد دیجیتال متناسب با مقدار ولتاژ یا جریان تبدیل می کند. برخی از وسایل غیر الکترونیکی یا جزئی الکترونیکی مانند رمزگذارهای چرخشی را می توان به عنوان ADC در نظر گرفت.

• مبدل دیجیتال به آنالوگ (DAC) دستگاهی است که یک کد دیجیتال را به سیگنال آنالوگ تبدیل می کند. DAC در پخش کننده های سی دی، پخش کننده های موسیقی دیجیتال و کارت های صوتی رایانه شخصی یافت می شود.

• مبدل دیجیتال به دیجیتال (DDC) دستگاهی است که یک نوع داده دیجیتال را به نوع دیگری از داده دیجیتال تبدیل می کند.

انواع کانورتر

• کانورتر Micro converter Bidirectional : این کانورترها به طور همزان اتصال SDI به HDMI و HDMI به SDI پشتیبانی می‌کند و امکان گرفتن Loop هم فراهم می‌کند این مبدل تصویر هم در دو مدل 3G و 12G موجود می‌باشد که بر اساس نیازتان می‌توانید تهیه کنید.

• کانورتر Micro converter HDMI To SDI / SDI To HDMI : این نوع کانورترها برای تبدیل سیگنال قابل استفاده‌اند. شما امکان اتصال تجهیزات SDI یا HDMI را به یک دیگر خواهید داشت که برای انتقال سیگنال‌های صوتی و تصویری در صنایع فیلبرداری، تلویزیون و… بسیار کاربرد دارند و در دو مدل 3G و 12G موجود می‌باشند.

• کانورتر Micro converter Bidirectional: این کانورترها به طور همزان اتصال SDI به HDMI و HDMI به SDI پشتیبانی می‌کند و امکان گرفتن Loop هم فراهم می‌کند این مبدل تصویر هم در دو مدل 3G و 12G موجود می‌باشد که بر اساس نیازتان می‌توانید تهیه کنید.

• مینی کانورتر Optical fiber : این مدل نیز وظیفه تبدیل سیگنال‌های SDI را به فیبر نوری یا بالعکس این را دارد، در اصل کانورتر دو طرفه به حساب می آید. 

• مینی کانورتر UpDownCross : این کانورتر بهترین دستگاه برای تبدیل انواع فرمت‌های تصویری SD و HD به یکدیگر است. شما قادر به بالا بردن فرمت، پایین آوردن و حتی سوئیچ بین 1080p و 1080i خواهید بود. 

• کانورترهای Audio to SDI و بالعکس : این مبدل‌ها کمک می‌کند به اضافه کردن و ادغام سازی چندین ورودی صوتی با یک منبع تصویری است. که در دو مدل  Mini converter Audio to SDI  و Mini converter SDI to Audio موجود می‌باشند.

• کانورتر Mini converter SDI Distribution: کار اصلی این کانورتر این است که یک اتصال را به چند شاخه تبدیل می‌کند. این محصولی است که در حین تصویربرداری کار شما را راحت می‌کند و گاهی اوقات نیازی الزامی می‌باشد. ب

• کانورتر Analog to SDI یا to Analog  SDI : در آخر این کانورترها نیز وظیفه تبدیل سیگنال‌های آنالوگ به سیگنال‌های دیجیتال و بالعکس را برعهده دارند. 

سه نوع اینورتر وجود دارد:

• اینورتر موج مربعی: این یک نوع اینورتر است که خروجی موج مربعی تولید می کند. از یک منبع DC، چهار سوئیچ و بار تشکیل شده است. سوئیچ ها می توانند جریان شدید را تحمل کنند. کم هزینه ترین اینورتر است اما برق با کیفیت پایینی تولید می کند.

• اینورترهای موج شبه یا موج مربعی اصلاح شده: همانطور که از نام آن پیداست، شکل موج مربعی است و نه سینوسی که برای داشتن موج سینوسی خالص AC لازم است. موج مربعی اصلاح شده دارای یک فضای پله یا مرده بین امواج مربعی است. این امر باعث کاهش اعوجاج یا هارمونیک هایی می شود که باعث ایجاد مشکل در دستگاه های الکتریکی می شود. این برای تمام بارهای خالص مانند لامپ یا بخاری کار می کند. هزینه کمتر و موثرتر از موج مربعی دارد.

• اینورترهای موج سینوسی True/Pure: اینها گرانترین نوع اینورترها هستند. بسیاری از محصولات AC بر روی اینورترهای موج سینوسی اصلاح شده کار می کنند زیرا نسبتاً ارزان تر هستند.

برنامه های کاربردی اینورتر و کانورتر 

مبدل ها برای تبدیل برق AC به برق DC استفاده می شوند. تقریباً همه دستگاه های الکترونیکی به مبدل نیاز دارند. آنها همچنین برای تشخیص سیگنال های رادیویی مدوله شده با دامنه استفاده می شوند. آنها همچنین برای تامین ولتاژ پلاریزه برای جوشکاری استفاده می شوند. مبدل ها را می توان برای تبدیل DC-DC استفاده کرد. در اینجا، اینورتر DC را به AC تبدیل می کند، سپس از یک ترانسفورماتور برای تبدیل مجدد آن به DC استفاده می شود.

آیا برق شهری AC  یا DC ؟

توزیع برق به دو روش جریان برق AC و DC انجام می شود. این دو جریان با هم تفاوت هایی دارند. به عنوان مثال، در جریان برق AC، قطب های مثبت و منفی به طور مکرر تغییر می کنند. فرکانس به تعداد دفعاتی گفته می شود که این قطب ها در هر ثانیه تغییر می کنند و واحد آن هرتز است. در ایران فرکانس برق شهری معادل 50 هرتز است. به این معنا که در هر ثانیه 50 بار قطب مثبت و منفی برق تغییر می کند. برق شهری ایران نیز از نوع AC است زیرا برق در نیروگاه ها از این نوع است و با این ویژگی تولید می شود. علاوه بر این، تلفات برق AC نسبت به برق DC بسیار کمتر است زیرا تغییر جهت الکترون ها در آن کمتر است. به همین دلیل از جریان برق AC به عنوان جریان برق اصلی در شهرها استفاده می شود .

علت استفاده از اینورتر برق چیست ؟

برق شهری همواره از نوع AC است زیرا برق تولیدشده در نیروگاه نیز از ابتدا به صورت AC است. علاوه بر این، تلفات برق AC نسبت به برق DC کمتر است. مشکل اصلی برق AC این است که این نوع جریان برای استفاده در آینده قابل ذخیره کردن نیست. به همین دلیل جریان متناوب به مستقیم تبدیل شده و در باتری ذخیره می شود و سپس در صورت نیاز به جریان برق AC، برق DC ذخیره شده از باتری گرفته می شود و توسط اینورتر به جریان AC تبدیل می گردد. ذدر بسیاری از مواقع برای کنترل الکتروموتورها از اینورتر استفاده می شود.

اینورتر ها از چه بخش هایی  تشکیل شده اند؟

اینورتر ها از اجزای متنوعی تشکیل شده اند که در ادامه به آنها می پردازیم :

• مدار تنظیم ولتاژ و جریان: این قسمت ورودی دستگاه است که برق مستقیم را دریافت می کند. این بخش ولتاژ و جریان ورودی را در سطح مورد نظر تنظیم می کند تا در مراحل بعدی استفاده شود.
• مدار تنظیم کننده فرکانس: فناوری های متعددی در این بخش استفاده می شوند. که قادر است فرکانس و ولتاژ مورد نیاز را از ورودی برق مستقیم ایجاد می کند.
• مدار پل تغذیه: مدار پل تغذیه مرحله نهایی در اینورت کردن جریان است و امواج تولید شده را به امواج متناوب تبدیل می کند.
• مدار کنترل: کنترل کله عملیات رخ داده در اینورتر بر عهده همین بخش است. در این بخش دستگاه توسط ورودی های متعدد کاربری مانند دکمه ها، سوئیچ ها، حسگر ها و سیگنال های کنترلی را ایجاد کرده و به این صورت دستگاه را کنترل می کند.
• سیستم خنک کننده: به دلیل تبدیل جریان مستقیم به جریان متناوب گرمای زیادی در اینورتر ها تولید می شود که برای حفظ سلامتی و طول عمر دستگاه باید از سیستم های خنک کننده استفاده شود

کانورتر ها  از چه بخش هایی  تشکیل شده اند؟

کانورتر از بخش های متعددی تشکیل می شود که هرکدام وظایف خاص خود را دارند که عبارتند از : 

• مدار تنظیم ولتاژ و جریان ورودی: ورودی که برق DC را دریافت می کند و ولتاز و جریان ورودی را به سطح مورد نظر در مراحل بعدی می رساند.
• مدار تنظیم ولتاژ و جریان خروجی: جریان و ولتاژ خروجی در این بخش تنظیم می شوند. یک سیستم بازخورد در این قسمت وجود دارد تا ولتاز و جریان خروجی توسط آن تنظیم شود.
• مدار کنترل: کنترل کلیه عملیات انجام شده در کانورتر در این قسمت انجام می شود. سیگنال های کنترلی توسط دکمه ها، سوئیچ ها، حسگر ها و سایر اجزا به مرکز کنترل ارسال می شوند.
• سیستم خنک کننده: کاری که کانورتر انجام می شود در واقع تغییر انرژی است که گرمای زیادی تولید می کند. بنابراین برای حفظ سلامت فیزیکی و کارکرد درست اینورتر بهتر است از دستگاه های خنک کننده استفاده شود.

فرق بین مدارات اینورتر و کانورتر چیست؟

مدارات اینورتر و کانورتر هر دو دارای مدار اوسیلاتور بوده و یک کمیت ولتاژ را به سطح بالاتر یا پائین تر تبدیل می کنند.
اما مدارات اینورتر : فقط یک سطح ولتاژ D.C را به ولتاژ A.C تبدیل می کنند. ( ماننده اینورتر 12 ولت باتری خودرو به 220 ولت متناوب)
اما مدارات کانورتر : فقط یک سطح ولتاژ D.C را به D.C با سطح بالاتر یا پائین تر D.C تبدیل می کنند. (ماننده تبدیل 12 ولت D.C به 48 ولت D.C ) یا تبدیل 12 ولت D.C به 5 ولت D.C با جریان بالاتر ( مدارات سویچینگ) اما تبدیل 12 ولت D.C به 5 ولت D.C با رگولاتور جزو کانورتر ها نمی باشد، چون از مدار سویچینگ یا اوسیلاتور استفاده نکرده اند. ( رگولاتور های خطی نه رگولاتور های سویچینگ)

استفاده از کانورتر برای تنظیم فرکانس :

کانورترها به طور تخصصی برای تغییر فرکانس و ولتاژ ورودی طراحی شده‌اند و معمولاً برای کاربردهایی که نیاز به تغییر ولتاژ و فرکانس ورودی برای تطابق با دستگاه‌های مختلف دارید، مناسب‌تر هستند. به عبارت دقیق‌تر، کانورترها می‌توانند ولتاژ و فرکانس ورودی را به سطح دلخواه تنظیم کنند. از این جهت، انتخاب مناسب برای تنظیم فرکانس به کانورتر توصیه می‌شود.

استفاده از اینورتر برای تنظیم فرکانس :

اینورترها اصولاً برای تبدیل جریان مستقیم به جریان متناوب (DC به AC) و برعکس طراحی شده‌اند. از این جهت، اگر نیاز به تغییر فرکانس داشته باشید، کانورترها به عنوان گزینه اول توصیه می‌شوند. به علاوه، اینورترها معمولاً در کنترل سرعت موتورها و کاربردهای مرتبط با انرژی خورشیدی مورد استفاده قرار می‌گیرند.