В статье «Резервное и аварийное энергоснабжение» я писал, что к ИБП мощностью 250 ватт вполне хватит для работы инверторного холодильника. В комментариях, в категорической форме было сказано, что холодильник работать не сможет из-за высоких пусковых токов. Часто бывает так, что другие читатели вступают в дискуссию и объясняют почему это работает. В данном случае этого не произошло, из чего я сделал вывод, что, скорее всего, тема инверторных двигателей читателям малоизвестна и поэтому может быть интересной.
Инветрор непрерывно изменяет частоту электропитания двигателя.
До попадания электрического тока в двигатель с ним происходят определенные преобразования. Так ток из сети сначала поступает на выпрямитель. Далее следует генератор частоты, который генерирует трехфазный электрический ток с частотой в достаточно большом диапазоне. Изменение частоты, в свою очередь, меняет частоту оборотов двигателя. Модуляция частоты оборотов двигателя регулирует мощность двигателя. Таким образом, меняя частоту и длительность импульсов воздействия на обмотку, мы можем менять обороты и мощность двигателя в зависимости от потребности, что непосредственно влияет на экономичность двигателя.
Выпрямитель.
Для выпрямления первичного напряжения требуется выпрямитель состоящий, как минимум, из двух диодов, т.к. требуется попеременно выпрямлять то положительное, то отрицательное напряжение. Если первичное напряжение трехфазное, то требуется, как минимум 6 диодов. Это пассивные выпрямители. Есть схемы с активными выпрямителями на кремниевых управляемых диодах (SCR) или на биполярных транзисторах с изолированным затвором (IGBT), которые пропускают ток только тогда, когда сигнал управления проходит через затвор. Такие устройства имеют по 18 и даже 24 выпрямителя, что позволяет смещать магнитное поле с меньшим шагом и таким образом снижать гармонические помехи в сети. Такие двигатели имеют больший диапазон частоты вращения и мощности.
Обычные двигатели при подаче напряжения развивают сразу полную мощность, которую передают на подключенную к ним механику. Например, компрессор. В результате возникает значительная нагрузка на всю механику. Также отрицательно сказывается одновременное отсутствие смазки в трущихся частях компрессора.
Инверторный двигатель имеет следующие основные преимущества.
Механические преимущества.
Непрерывное изменение частоты тока питания в качестве основной управляющей переменной обеспечивает плавный пуск инверторного двигателя, позволяя в щадящем режиме провернуть детали компрессора.
Минимальный пусковой ток.
Действительно, большой пусковой ток, даже за доли секунды, может вызвать проблемы в электрической сети, в том числе падение напряжения и нарушение работы чувствительных электронных компонентов. Значение пускового тока электродвигателя обычно оценивается как процент от тока полной нагрузки. Для электродвигателей в основном используются следующие пусковые схемы: Прямой пуск, пуск с части обмотки, пуск через автотрансформатор, переключение звезда / треугольник (Y-Δ), плавный пуск, и инвертор. И только инвертор может изменять входную частоту электродвигателя. Остальные схемы работают исключительно по значению напряжения. В этом заключается их основное ограничение для минимизации пускового тока.
Когда инвертор, который также называется частотно-регулируемым приводом (VFD), управляет двигателем компрессора, то скачок тока во время пуска компрессора отсутствует.
Для наглядности предлагаю рассмотреть график:
Энергоэффективность.
У инверторного двигателя высокое значение коэффициента мощности.
Все электродвигатели, которые создают вращающееся магнитное поле внутри себя и потребляют две мощности: Активную – для совершения механической работы кВт, и Реактивную, которая создает внутреннее магнитное поле кВА (реакт). Векторная сумма этих мощностей называется общей мощностью, измеряемой в кВА. По току этой мощности вычисляется сечение подводящего провода.
Коэффициент мощности равен кВт/кВА. О нем все слышали, это cos φ. Электродвигатель обязательно потребляет реактивную мощность для поддержания магнитного поля внутри себя. Поэтому если нагрузка (кВт) на двигатель уменьшается, то коэффициент мощности также снижается и может стать ниже предельной 0,6. Рост потребления реактивной нагрузки является плохим явлением, т.к. растут тепловые потери, требуется большее, чем необходимо, сечение проводов, а также риск штрафа, т.к. требуемый коэффициент мощности был не менее 0,85.
Преимущества для конечного пользователя.
Инверторный двигатель, в любом режиме нагрузки, обеспечивает коэффициент мощности 0,95-0,97, что, как следствие, на бытовом уровне, приводит к экономии электроэнергии. В системах, где принципиально требуется различная механическая мощность от электропривода, например компрессоры холодильников или кондиционеров, инверторные двигатели позволяют экономить свыше 40% электроэнергии.
В качестве конкретного примера скриншот с дисплея насосной станции e.sysbox mini оснащенной инверторным насосом в нашем доме. Здесь можно увидеть, что наиболее часто запрашиваемая производительность 40%, что позволяет экономить, как видно на дисплее 64% мощности.
Таким образом, инверторные двигатели, это не только тихая работа механизмов, но и увеличение ресурса и существенное снижение эксплуатационных расходов.
