Sari la conținut
Alinadi Electric » Invertorul – Componentă de bază a instalațiilor fotovoltaice

Invertorul – Componentă de bază a instalațiilor fotovoltaice

Invertorul-Componenta-de-baza-a-instalatiilor-fotovoltaice-min

Electricitatea este una dintre cele mai mari invenții din istoria omenirii, viața modernă de astăzi neputând fi gândită fără existența ei. Curentul electric este folosit pentru aprovizionarea diverselor echipamente prezente în fiecare casă. Aproape toate aceste echipamente necesită prezența curentului alternativ pentru a funcționa. Unele surse de curent, însă, precum panourile solare și bateriile de diverse tipuri furnizează curent continuu, așadar a fost necesară introducerea unui echipament electronic, care să transforme curentul electric continuu în curent electric alternativ sub forma unui invertor. 

În articolul de mai jos vei afla ce este un invertor, cum funcționează acesta și care sunt părțile sale componente. De asemenea, vei putea cunoaște care sunt principalele tipuri de invertoare disponibile pe piață, unde pot fi utilizate acestea și de ce avantaje te poți bucura în urma prezenței lui într-o instalație electrică industrială sau casnică.

1. Ce este invertorul?

1. Ce este invertorul-min

Curentul electric a devenit o utilitate de interes public la începutul secolului XX, în urma unor descoperiri esențiale, realizate de către doi mari titani ai științei, Nikola Tesla și Thomas Edison. Între cei doi a avut loc un adevărat război, fiecare parte susținând utilizarea fie a curentului alternativ, fie a curentului continuu. Ambele forme au o importanță deosebită în lumea electricității, însă războiul a fost câștigat de ultimul savant, ceea ce a dus ca în rețelele electrice din întreaga lume să fie transportate cantități importante de curent electric alternativ. 

Echipamentele diverse, utilizate în industrie și în domeniul casnic au fost dezvoltate pentru a consuma un astfel de curent. Cu toate acestea există o serie de generatori de curent electric, precum bateriile și panourile fotovoltaice, care furnizează curent electric direct, ce nu poate fi folosit decât după trecerea printr-un dispozitiv numit invertor. Rolul principal al acestuia este transformarea curentului continuu în curent alternativ.

1.1. Cum funcționează un invertor

Curentul electric continuu se diferențiază de cel alternativ prin modul în care circulă prin conductoare. În cazul curentului continuu fluxul are întotdeauna același sens, realizându-se un circuit între cei doi poli ai generatorului. Curentul alternativ, în schimb, cunoaște modificări ale sensului, foarte rapide, de 50 sau 60 de ori pe secundă. Electronii se deplasează înainte și înapoi, fără să se realizeze un circuit complet ca în cazul celui continuu. 

Invertorul este un echipament care îndeplinește tocmai această sarcină, de a inversa foarte rapid sensul electronilor ce curg printr-un circuit electric. Prin această inversiune curentul continuu se transformă în curent alternativ și poate fi utilizat direct pentru alimentarea diverșilor consumatori.

1.2. Părțile componente ale unui invertor de tensiune

Părțile componente ale invertorului funcționează ca un sistem ce are rolul de a schimba sensul curgerii electronilor cu o viteză foarte mare. Invertoarele standard utilizate astăzi sunt formate din cinci componente de bază:

  • Partea principală a invertorului este deținută de un microcontroler. Acesta este, de fapt, un întrerupător cu viteză foarte mare. Componenta modifică sensul de 60 de ori pe secundă (frecvența de 60 de Hz). Pentru a reuși să funcționeze la astfel de viteze,  microcontrolerul funcționează pe baza electromagnetismului și nu mecanic, ca un întrerupător clasic;
  • Tranzistorul bipolar de joncțiune este responsabil de reglarea semnalelor electrice. Prin prezența lui poate fi utilizat în mai multe modalități, atât ca sursă de curent constant, cât și ca releu sau întrerupător;
  • Puntea electrică H este compusă din mai multe tranzistoare de putere, cu diode de descărcare în paralel. Această componentă permite ca tensiunea să fie aplicată din ambele sensuri;
  • Tranzistorul cu efect de câmp are sarcina de a stabili care este intensitatea curentului electric într-un circuit;
  • Transformatorul preia curentul de tensiune joasă, oferit de invertor, și-l aduce la tensiunea de 230 V pentru a putea fi folosit pentru a aproviziona echipamentele diverse.

1.3. Tipuri de invertoare

Invertoarele sunt componente electronice întâlnite într-o multitudine de aplicații, având roluri multiple. Astfel, invertoarele se diferențiază după mai multe aspecte, trei dintre ele fiind mai importante:

  • În funcție de caracteristicile de ieșire ale curentului continuu există invertoare cu undă sinusoidală pură și cu undă sinusoidală modificată. Prima categorie este cea mai performantă, invertoarele de acest tip putând fi utilizate în orice împrejurare, inclusiv pentru alimentarea unor echipamente foarte sensibile. Ca dezavantaj al acestui echipament este prețul mai mare, însă calitatea obținută este superioară. Invertorul cu undă sinusoidală modificată se deosebește prin modalitatea de comutare a polarității, curentul obținut fiind neregulat și cu distorsiuni. Echipamentele sunt, însă, mai ieftine și pot fi utilizate cu succes pentru alimentarea unor consumatori mai mici de curent;
  • După tipul de branșament pot fi întâlnite invertoare monofazice, cu puterea limitată la 9,9 kW și invertoare trifazice, fără limită de putere. Invertoarele trifazate sunt mai costisitoare comparativ cu cele monofazice, însă pot fi folosite atât pentru alimentarea unei rețele monofazate, cât și pentru alimentarea uneia trifazice, lucru care nu este posibil în cazul celor din prima categorie;
  • După tipul sursei de curent pot fi utilizate invertoare de rețea, ca de exemplu cele montate în instalațiile fotovoltaice, care transformă curentul continuu produs de panourile solare în curent alternativ, pe care îl folosesc echipamentele electrice, sau invertoare de baterii, care pot fi unidirecționale sau bidirecționale.

1.4. Criterii pentru alegerea corectă a invertorului

Pe piața de echipamente electronice sunt disponibile zeci de modele de invertoare cu caracteristici și prețuri diverse, din aceasta cauză alegerea celui corect putând fi destul de complicată. Pentru o opțiune corespunzătoare specialiștii recomandă să se ia în considerare parametrii operaționali ai fiecărui model. 

  • Tensiunea nominală se referă la tensiunea maximă ce poate fi aplicată la bornele de intrare pentru a nu duce la defecțiuni ale echipamentului (cele mai des întâlnite sunt invertoarele cu tensiunea nominală de 12 V sau de 48 de V);
  • Puterea nominală este puterea pe care invertorul o furnizează în mod curent către consumatori (în funcție de nivelul acestora se va alege un echipament corespunzător);
  • Capacitatea de suprasarcină este reprezentată de puterea maximă, pe care invertorul o poate furniza pentru o perioadă scurtă de timp;
  • Forma de undă (sinusoidală pură și sinusoidală modificată);
  • Eficiența măsurată ca procent din puterea la intrare și la ieșire.

2. Domenii de utilizare a invertorului

domenii utilizare invertor

Invertorul este un echipament electronic ce poate fi utilizat într-o multitudine de împrejurări datorită rolurilor diverse, pe care le poate îndeplini. Din acest punct de vedere se remarcă transformarea curentului continuu într-unul alternativ și ca metodă de economisire a energiei electrice.

2.1. Invertorul în instalațiile fotovoltaice

Instalațiile fotovoltaice sunt echipamente electrice despre care se discută tot mai des în ultima vreme ca fiind soluția ideală de a obține curent electric gratuit, de la soare. Piesele de bază ale unui astfel de sistem sunt panourile fotovoltaice, ce sunt realizate dintr-un material care sub influența razelor soarelui generează curent electric continuu. Acest tip de curent poate fi utilizat în mod direct, fără transformări, doar într-o serie limitată de împrejurări, cum ar fi iluminatul electric. 

Pentru alte utilizări (alimentarea frigiderului, mașinii de spălat, convectoarelor electrice, televizoarelor etc.) este nevoie de o transformare a curentului continuu într-unul alternativ. Acest rol este preluat de invertor ce poate fi considerat ca o punte de legătură între generatorul de curent și aparatul ce va fi alimentat. În practică, sunt utilizate invertoare cu putere de 12V pentru sistemele fotovoltaice casnice și unele de putere mare, ce funcționează la o tensiune de 48V, în cazul sistemelor fotovoltaice industriale. 

Pentru o folosire cu eficiență maximă, producătorii de invertoare le-au dotat cu diferite componente care ajută la obținerea unei experiențe cât mai complete. De exemplu, invertoarele moderne pot fi întrebuințate și ca mijloc de monitorizare a funcționării corecte a sistemului fotovoltaic și chiar întrerupător automat, ce permite pornirea unui generator auxiliar, în cazul în care nu există energie în sistem.

2.2. Invertorul ca metodă de economisire a energiei

Foarte multe dintre dispozitivele electrice funcționează prin intermediul unui motor electric. Frigiderele, aparatele de aer condiționat, mașinile de spălat și alte dispozitive electrice și electronice au astfel de motoare între componentele lor. În mod normal aceste motoare au un consum stabil de curent electric, însă nu întotdeauna este necesară întreaga putere pe care dispozitivul o poate oferi. Acest element ducea la consumuri inutile de energie, deoarece funcționarea motorului era continuă, indiferent de nivelurile de putere necesare. 

Prin montarea unui invertor a putut fi realizată foarte ușor o corelație între viteza motorului și necesarul de energie de la un moment dat. Practic, invertorul poate asigura o economie importantă de energie, cu procente situate între 20-50% prin simpla controlare a vitezei motorului cu necesarul de energie. Aparatele de aer condiționat, care sunt mari consumatoare de energie au avut cel mai mult de câștigat de pe urma introducerii acestui echipament, drept dovadă, în România fiind permisă comercializarea doar a modelelor de instalație de aer condiționat de acest tip.

2.3. Invertorul – accesoriu în industria auto

Mașinile moderne sunt dotate cu numeroase echipamente ce utilizează curent electric pentru funcționare. În afara clasicei instalații audio și a sistemului de iluminare, mașinile prezentului sunt dotate cu mari consumatori de electricitate, precum sistemele audio superperformante și sistemele de infotainment (ecrane de mari dimensiuni, care oferă conducătorului auto și pasagerilor informații esențiale, dar și distracție sub forma filmelor, a muzicii și a surfingului pe net). Toate aceste echipamente moderne au cerințe mari de consum electric și funcționează cu curent alternativ, de aceea, pentru funcționarea lor este obligatorie existența unui invertor care preia curentul continuu de la baterie și îl transmite către consumatori.

3. Avantajele utilizării unui invertor în instalațiile electrice

Invertoarele sunt echipamente care în ultimii ani sunt tot mai întrebuințate în diverse ipostaze, pentru că pot înlocui alte dispozitive, oferind o eficiență maximă. Mai mult decât atât, anumite domenii, precum cel al producerii curentului fotovoltaic, nu pot exista fără prezența unui invertor. Printre avantajele prezenței invertoarelor în instalațiile electrice se numără:

  • Posibilitatea obținerii de curent electric direct de la soare prin montarea unui sistem fotovoltaic. Avansurile tehnologice în această privință sunt impresionante, eficiența panourilor fiind din ce în ce mai sporită. Practica a arătat că în condițiile climaterice din majoritatea zonelor României, investițiile necesare unui astfel de sistem pot fi amortizate în aproximativ 5-10 ani, urmând ca pe restul duratei de viață a sistemului (cel puțin 25 de ani) să se obțină curent electric gratis;
  • Dispozitivele electronice dotate cu invertoare au un consum de energie mai mic decât al celor echivalente, ce nu-l încorporează. Controlarea electronică a vitezei motoarelor electrice poate să ducă la economie de energie importantă. Deși există și alte modalități de a controla funcționarea motoarelor, invertorul este mult mai eficient din toate punctele de vedere;
  • Invertorul are și rol de protejare a echipamentelor sensibile la căderi de tensiune. De exemplu, în momentul în care pornește un mare consumator de energie, pe rețea se poate forma o tulburare, ceea ce duce la funcționarea improprie a unor electronice, ca de exemplu senzori și computere. Invertorul nu permite ca un astfel de fenomen să apară prin pornirea treptată a motorului;
  • În domeniul industrial, unde este necesară obținerea unei variații a vitezelor echipamentelor electrice, invertorul poate înlocui cutiile de viteză mecanice, obținându-se astfel economii de bani și de spațiu. Mai mult decât atât, întreținerea unui astfel de echipament este minimă, spre diferență de cele mecanice, unde pot apărea deseori defecțiuni;
  • Invertorul are o eficiență ridicată în transformare curentului continuu în curent alternativ. Majoritatea echipamentelor au din acest punct de vedere o eficiență de peste 90 %, putându-se ajunge chiar și la 98%, în cazul celor din clasa premium. Pierderile de energie rămân minime, ceea ce este un avantaj economic clar. 

În concluzie, invertorul a devenit un echipament de neînlocuit în numeroase domenii ce privesc viața industrială, dar și cea rezidențială. Proprietarii de sisteme fotovoltaice cunosc importanța acestui echipament și-l utilizează pentru a obține mai multe avantaje.

Surse foto:

unsplash.com

ro.pinterest.com