Инверторы: устройство и применение 

Инверторы: устройство и применение 

Развитие микроэлектроники позволило создать множество уникальных приборов. А также модернизировать существующие. Это позволило не только улучшить качественные показатели, но и уменьшить вес, размеры и сделать их экономичнее.

Одно из таких устройств — инвертор. Первоначально это название имела логическая ячейка с функцией «или–не». Сейчас такое наименование носят разнообразные устройства. Их объединяет общий принцип работы.

Принцип работы прибора

Он заключается в преобразовании постоянного напряжения в переменное и обратно. В более сложных устройствах выходное напряжение может быть синусоидальное или близкой к синусоиде.  На выходе может быть как низкое так, и высокое напряжение.

Принцип работы прибора

Всё зависит от назначения инвертора. К таким устройствам относятся, источник бесперебойного питания, сварочный инвертор, а в простейшем варианте они встречаются в источниках питания и зарядных устройствах.

А также они широко используются в ветряных и солнечных электростанциях. В инверторе происходит преобразование постоянного напряжения в переменное с высокой частотой. Она может достигать десятки и сотни кГц. Мощные ключи генератора нагружены магнитопроводами. Все комплектующие специально разработаны для инверторов.

Они позволяют не только обеспечить нормальную работу устройства, но и исключить побочное влияние на электронику и окружающую среду. Мощность таких приборов может быть от нескольких ватт до сотен киловатт.

Сварочный инвертор, основные отличия от традиционных

Одним из самых распространённых инверторов является сварочный аппарат. По сравнению с трансформаторным аналогом, он имеет малые габариты и небольшой вес.Классический аппарат для сварки имеет понижающий трансформатор. А сварочный инвертор представляет собой:

  • Сетевой выпрямитель с фильтром. Он преобразует переменное напряжение,в постоянное;
  • Генератор высокой частоты;
  • Трансформатор и мощный выпрямитель;
  • Блок управления или контроллер.

Сетевой выпрямитель преобразует переменное напряжение в постоянное, которое подаётся на  устройство преобразования.

Сварочный инвертор

Оно состоит из генератора высокой частоты. В нём применены мощные электронные комплектующие и микросхемы. Преобразованное напряжение частотой в несколько десятков килогерц подаётся на трансформатор.

У классических устройств большая часть электроэнергии расходовалось на нагрев сердечника и обмоток трансформатора. При использовании напряжения высокой частоты потери уменьшаются в разы.

Высокочастотные трансформаторы имеют небольшие потери. А мощность трансформатора при меньших размерах остаётся такой же. При этом КПД инверторов достигает 90%.

Переменное напряжение после трансформатора через выпрямитель преобразуется в постоянное. И через схему защиты поступает на сварочный электрод. Вся система управляется контроллером, который собран на микросхеме.

Он позволяет изменять выходной ток, подбирая оптимальный режим для сварки металла различной толщины. Кроме этого, контроллер позволяет осуществлять режим защиты от перегрева, перегрузки и короткого замыкания. На выходе сварочного инвертора можно легко изменить полярность, что даёт возможность сваривать алюминиевые детали.

Преимущества и недостатки

Такие приборы имеют перед традиционными ряд преимуществ:

  • Они отличаются небольшими размерами и весом. Это стало возможным благодаря применению специально разработанных комплектующих;
  • Такие приборы отличаются стабильностью в работе. Они мало зависят от тока и напряжения питающей сети. Применение программированных контролёров управления позволяет устройству самому выбирать режим работы;
  • Стабильное выходное напряжение с минимальными пульсациями позволяет поддерживать постоянное горение дуги. Что позволяет в любых условиях варить металл любой толщины;
  • Такие сварочные аппараты просты в эксплуатации;
  • Возможность применения различных электродов как по составу и толщине, так и разнополярных;
  • Применение микропроцессорного управления обеспечивает высокую степень защиты от внешних воздействий, и позволяет производить качественную сварку, не завися от скачков питающей сети.

Однако,эти устройства имеют недостатки:

  • По сравнению с традиционными устройствами, цена таких приборов гораздо больше;
  • При выходе из строя ремонт возможен только в специализированных мастерских, а по стоимости приближается к стоимости нового устройства;
  • Применение сложной электроники накладывает ограничение в использовании. Не рекомендуется использовать при низких температурах, в запылённых и помещениях с повышенной влажностью. Они требуют регулярного технического обслуживания, которое заключается в очистке инвертора от пыли;
  • Сварочные провода не должны превышать 2,5 метров. Что существенно ограничивает условия работы.

Преимущества инверторов позволили широко использовать их в промышленности.  А в некоторых случаях без них невозможно обойтись. Так, при строительстве солнечных или ветряных электростанций с их помощью сопрягают электрические сети.

В источниках бесперебойного питания они выполняют основную функцию, обеспечивающую работоспособность компьютеров.

При отключении питающей сети они преобразуют напряжение аккумуляторов в напряжение сети. Источники имеют небольшую мощность, которая позволяет только корректно закончить работу компьютеров.
Существуют более мощные устройства, но из-за высокой стоимости их применение ограничено.