Принцип работы инверторного генератора 220 вольт: Инверторный электрогенератор: идеальная синусоида напряжения | Электрогенераторы | Блог

Инверторный электрогенератор: идеальная синусоида напряжения | Электрогенераторы | Блог

Инверторные электрогенераторы завоевывают все большую популярность. Оно и понятно — их ассортимент увеличивается, а стоимость приближается к обычным генераторам. Об их преимуществах над классическими наслышаны многие, кто хоть немного интересовался автономными электростанциями. Так в чем же заключаются их достоинства и насколько они хороши на самом деле?

Содержание

Инверторный электрогенератор — что это?

В основе электрогенераторов положен принцип выработки электрической энергии за счет преобразования механической энергии двигателя внутреннего сгорания в электрическую путем вращения генератора переменного тока — альтернатора.

В бытовых моделях чаще всего применяют синхронные генераторы переменного тока. Генератор состоит из статора и ротора. На статоре расположены обмотки, с которых снимается вырабатываемое генератором переменное напряжение. На роторе же — несколько полюсов с магнитами. Это могут быть как электромагниты, так и постоянные магниты, например, мощные неодимовые. Ротор вращается, создавая переменное магнитное поле, которое пронизывает обмотку статора, в результате чего в последней появляется электродвижущая сила, или, проще говоря, напряжение.

Схема классического электрогенераторабез инверторной технологии

Что же такое инверторные электростанции? Инвертор — это электронное устройство, предназначенное для преобразования постоянного тока в переменный. Таким образом, в инверторных электростанциях выходное переменное напряжение получают не напрямую от генератора переменного тока, а от инверторного преобразователя. Но пытливый читатель, вероятно, заметил, что инвертор преобразует постоянный ток в переменный. А где же его взять, если с обмоток статора снимается переменное напряжение? Все правильно, от генератора переменного тока получается переменное напряжение. Для получения же постоянного напряжения используют выпрямители.

Схема электрогенератора с использованиемнезависимого формирователя выходного напряжения

Если в электростанции отсутствует инверторный преобразователь (далее будем называть такие электростанции классическими), то необходимое напряжение снимается напрямую с обмоток статора.

Зачем же так все усложнять, если можно просто подключить необходимое электрооборудование к обмотке статора генератора переменного тока и завести двигатель. На то есть, как минимум, три веские причины:

  1. Требуется не абы какое переменное напряжение, а с вполне определенными контролируемыми характеристиками.
  2. А еще требуется легкое и компактное устройство в целом.
  3. И было бы очень неплохо, чтобы это устройство поглощало как можно меньше горючего.

Думается, что эти причины стоят того, что бы немного заморочиться. Начнем с самого важного — характеристик переменного напряжения, требуемого для питания электроприборов.

Характеристики переменного напряжения

Какими же характеристиками должен обладать электрический ток, получаемый от автономной электростанции?

Пойдем простым логическим путем — если к электростанции планируется подключать бытовые электроприборы, то электрическое напряжение, получаемое от автономной электростанции, должно иметь те же характеристики, что и напряжение в обычной розетке.

Согласно ГОСТ 32144-2013 «Нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения», основные характеристики напряжения в бытовой электросети должны удовлетворять следующим значениям:

  • номинальное значение напряжения — 220 Вольт,
  • допустимое отклонение от номинального напряжения — ±10%,
  • номинальное значение частоты напряжения — 50 Гц,
  • допустимое отклонение частоты — ±5 Гц (для автономных систем электроснабжения).

Форма напряжения должна быть синусоидальной с минимальными искажениями. «Качество» синуса определяется уровнем гармонических искажений.

Допустимый уровень гармонических искажений по напряжению не должен превышать 8 %. Зачастую именно искажения формы напряжения, которую выдают автономные электростанции, является причиной плохой работы, а то и вовсе неработоспособности подключаемого электрооборудования.

Синусоидальный сигнал «высокого качества» можно посмотреть на экране осциллографа, подключив его к выходу специального генератора сигналов, который предназначен для тестирования различных устройств.

Синусоидальный сигнал частотой 50 Гц на экране осциллографа Hantek DSO5202P, полученный со специального генератора сигналов

Можно оценить и частотный спектр этого сигнала. Например, используя программу SpectraPlus и звуковую карту Sound Blaster X-Fi Xtreme Audio SB0790, можно получить вот такой график и значение коэффициента гармоник, которое в данном случае не превышает 0,03 %.

Частотный спектр сигнала, полученного со специального генератора

С точки зрения ценителей хорошего звука данную форму напряжения нельзя назвать идеальной, а вот инженер-электрик наверняка посчитает такую форму напряжения образцовой.

Некоторые электронные приборы и электрооборудование допускают электропитание с худшими характеристиками, чем указано в ГОСТе, но если требуется «универсальный» электрогенератор, к которому можно было бы подключать любые устройства, не задумываясь о последствиях, то характеристики его напряжения должны быть максимально приближены к требованиям ГОСТа.

А что творится в обычной розетке?

Чтобы понимать, о чем идет речь и какие в реальности основные параметры напряжения в бытовой электросети, были проведены их измерения.

Форма напряжения частотой 50 Гц в бытовой электросети

Спектр напряжения в бытовой электросети

По результатам измерений коэффициент гармоник (уровень гармонических искажений) по напряжению в бытовой электросети составил около 3.4 %, что полностью укладывается в требования ГОСТа. Изменения напряжения в течение двух часов не превышали допуски, указанные в ГОСТ.

Изменение напряжения в бытовой электросети в течение двух часов

Изменения частоты напряжения в бытовой электросети минимальны и не превышают 0,05 Гц.

Изменение частоты напряжения в бытовой электросети в течение 1 часа

Такая точность необходима в большей степени для синхронизации промышленных электрогенераторов, установленных на ТЭЦ, ГЭС, АЭС и прочих электростанциях. Для бытовых потребителей электроэнергии такая точность, как правило, избыточна. Поэтому в ГОСТе отдельно указаны допуски на отклонение частоты для автономных систем электроснабжения, значения которых составляют ±5 Гц.

С качеством электрической энергии разобрались, вернемся к электрогенераторам.

Классическая автономная электростанция

Для того, чтобы получить напряжение с требуемыми характеристиками, в классической электростанции необходимо выполнить несколько условий.

У синхронных генераторов частота выходного напряжения пропорциональна частоте вращения ротора. Если вращать ротор со скоростью 1500 оборотов в минуту, то на выходе получим напряжение частотой 50 Гц. При этом ротор должен быть двухполюсным, то есть иметь два магнита, закрепленных на противоположных сторонах оси ротора. Для двигателя внутреннего сгорания 1500 об/мин — это оптимальное значение, поэтому ось ротора напрямую соединяется с осью коленчатого вала двигателя. Теперь требуется тщательно следить за оборотами двигателя и поддерживать их на заданном уровне для обеспечения стабильной частоты получаемого переменного напряжения.

Нужную частоту получили, теперь разберемся с напряжением на выходе. Альтернатор, по сути, является источником тока, а не напряжения, поэтому выходное напряжение при условии постоянства оборотов будет зависеть от величины нагрузки. Чем больше нагрузка, тем меньше напряжение.

А еще выходное напряжение зависит от величины вращающегося магнитного поля, которое создают магниты на роторе. Силу магнитного поля можно менять, если установить на роторе электромагниты. Теперь, меняя ток в обмотках электромагнитов, можно регулировать выходное напряжение альтернатора. Так как ротор вращается, то для подачи тока в его обмотки применяют скользящие контакты — щетки. Устройство, которое поддерживает выходное напряжение генератора на уровне 220–230 В путем непрерывной регулировки тока в обмотках ротора, называется автоматическим регулятором напряжения (automatic voltage regulator — AVR). Без AVR синхронные генераторы в автономных электростанциях не применяются. Данные устройства чаще всего устанавливаются в корпусе альтернатора и выглядят примерно так.

Автоматический регулятор напряжения (AVR)

А вот так выглядит типичный альтернатор, установленный на классической автономной электростанции.

Типичный синхронный альтернатор мощностью 2,2 кВт. Сверху со снятой задней крышкой и демонтированным AVR, снизу вид сбоку с ориентировочными размерами

Как видно на фото, конструкция довольно громоздкая. Альтернатор сопоставим по размерам с применяемым двигателем внутреннего сгорания. При частоте выходного напряжения в 50 Гц и используемому принципу поддержания выходного напряжения на должном уровне уменьшить габариты альтернатора практически не возможно.

Характеристики напряжения в классическом электрогенераторе

Форма выходного напряжения классической автономной электростанции номинальной мощностью 2.2 кВт показана на трех осциллограммах ниже при мощностях нагрузки в 100 Вт, 900 Вт и 1700 Вт соответственно.

Нагрузка 100 Вт                      Нагрузка 900 Вт                   Нагрузка 1700 Вт

Форма выходного напряжения на выходе классической автономной электростанции номинальной мощностью 2.2 кВт

Нетрудно заметить, что форма напряжения отличается от «идеальной» синусоиды. Частотные спектры сигналов и значения коэффициента гармоник показаны ниже на графиках.

Нагрузка 100 Вт                                       Нагрузка 900 Вт

Нагрузка 1700 Вт

При мощностях нагрузки 900 и 1700 Вт коэффициент гармоник превышает требования ГОСТа.

Далее показана зависимость выходного напряжения от величины нагрузки.

Зависимость выходного напряжения от величины нагрузки

Что интересно, при увеличении нагрузки выходное напряжение генератора даже немного повышается. Это особенности работы AVR. В целом значение выходного напряжения достаточно стабильно. Тут некоторую озабоченность вызывают кратковременные всплески напряжения в моменты подключения нагрузки. Особенно это заметно, если к ненагруженному генератору сразу подключить довольно мощную нагрузку. В данном случае в момент подключении к генератору нагрузки в 1700 Вт сразу наблюдается провал напряжения на 9-10 вольт, затем кратковременный подъем на 11-12 вольт. Это результат работы системы AVR и системы автоматического поддержания оборотов двигателя, которые имеют естественную инерционность и не могут мгновенно производить регулировку.

А вот так меняется частота выходного напряжения при подключении нагрузки разной мощности.

Зависимость частоты выходного напряжения от величины нагрузки

При работе электростанции без нагрузки или при малой нагрузке частота напряжения немного завышена относительно номинального значения (50 Гц), это сделано умышлено, так как при номинальной нагрузке обороты двигателя в любом случае упадут даже при задействованной автоматической регулировке оборотов. А для электрооборудования незначительное повышение частоты питающего напряжения менее вредно, чем ее понижение, в особенности для устройств с трансформаторным питанием. При снижении частоты у трансформаторов увеличивается ток холостого хода, а значит и нагрев.

Как бы то ни было, характеристики напряжения исследуемой классической электростанции вполне удовлетворяют требованиям ГОСТа, за исключением гармонических искажений выходного напряжения. Но для большинства оборудования это вполне допустимо.

Инверторная автономная электростанция

В инверторных электростанциях тоже используется синхронный генератор переменного тока. Но его конструкция отличается от тех, которые используются в классических электростанциях.

Какие же требования предъявляются к генератору переменного тока инверторной электростанции, чтобы получить напряжение с требуемыми характеристиками? А требования эти очень лояльные, так как формированием нужных характеристик выходного напряжения занимается инверторный преобразователь, а не альтернатор. В этом и кроется ключевое отличие инверторных электростанций от классических.

Самое интересное заключается в том, что становится не важно, какая частота напряжения будет на выходе альтернатора, так как напряжение будет преобразовано в постоянное, а у него частота как параметр отсутствует в принципе. Это дает возможность применения многополюсного генератора с внешним ротором, обмотки которого работают на повышенной частоте (примерно 400–600 Гц).

Отпадает необходимость в роторе с обмоткой для создания электромагнита. Блок AVR тоже становится лишним. Ведь уровень напряжения, необходимый для питания инвертора можно регулировать, изменяя обороты двигателя. Поэтому на роторе можно установить постоянные магниты. Все эти конструктивные особенности значительно уменьшают размеры и вес альтернатора.

Синхронный многополюсный альтернатор с внешним ротором на постоянных магнитах мощностью 1,25 кВт

Показанная на фото инверторная электростанция имеет в составе два многополюсных генератора переменного тока, которые установлены по обе стороны коленчатого вала. В результате параллельной работы двух альтернаторов номинальная мощность электростанции составляет 2,5 кВт.

А вот так выглядит типичный блок формирователя выходного напряжения, в составе которого установлен выпрямитель и, собственно, инвертор. Размеры данного блока 175х130х80 мм.

Характеристики напряжения инверторного электрогенератора

Форма выходного напряжения инверторной электростанции номинальной мощностью 2 кВт показана на трех осциллограммах ниже при мощностях нагрузки в 100 Вт, 900 Вт и 1700 Вт соответственно.

Форма выходного напряжения на выходе инверторной электростанции номинальной мощностью 2 кВт

Форма напряжения близка к «идеальной» синусоиде. Измерения коэффициента гармоник показали отличные результаты. Уровень искажений меньше, чем в бытовой электросети и в несколько раз меньше требований ГОСТа.

Нагрузка 100 Вт                                       Нагрузка 900 Вт

Нагрузка 1700 Вт

Уровень гармоник выходного напряжения инверторной электростанциипри разных величинах нагрузки

Далее показана зависимость выходного напряжения от подключаемой нагрузки.

Зависимость выходного напряжения от величины нагрузки

При увеличении нагрузки напряжение уменьшается, но незначительно. Наблюдаются провалы напряжения в моменты подключения нагрузки. Более всего это заметно при резком увеличении нагрузки с нуля. Такие провалы объясняются конкретными схемотехническими решениями при разработке инвертора и в разных реализациях могут отличаться по величине.

А вот если посмотреть на график частоты выходного напряжения от нагрузки, то увидим ровненькую горизонтальную линию. При этом нагрузка к генератору подключалась аналогично предыдущему графику. Такие стабильные параметры являются следствием того, что инверторный преобразователь имеет свой собственный задающий электронный генератор, и его частота никак не зависит от оборотов двигателя.

Параметры напряжения инверторной электростанции полностью удовлетворяют требованиям ГОСТа. Отличительной особенностью являются малые гармонические искажения выходного напряжения и высокая стабильность частоты.

В каждой бочке бывает ложка…

Нельзя не отметить одну особенность инвертора, которой пользуются производители, чтобы удешевить его конструкцию. Дело в том, что по определению инвертор — это устройство, которое преобразует постоянное напряжение в переменное. При этом речь не идет о форме этого переменного напряжения. Синусоидальную форму выходного напряжения чисто технически получить несколько сложнее, чем прямоугольную. В результате некоторые производители устанавливают на свои электростанции инверторы, которые вместо синуса дают прямоугольные импульсы частотой 50 Гц, при этом их ширина и амплитуда подобраны таким образом, что дают среднеквадратическое значение напряжения как раз в 220–230 В. Все это называют ступенчатой аппроксимацией синусоиды. Ниже показана форма выходного напряжения инверторной электростанции с выходным напряжением в виде как раз той самой ступенчатой аппроксимации.

Форма выходного напряжения инверторной электростанции со ступенчатой аппроксимацией синусоиды

Да, некоторое оборудование вполне сносно переваривает такую форму напряжения, но называть такую электростанцию универсальной для питания любого электрооборудования было бы опрометчиво. Сложно гарантировать стабильную и безотказную работу оборудования, подключенного к такому электрогенератору. Либо надо знать, что подключаемое оборудование допускает работу от напряжения такой формы.

К сожалению, производители зачастую умалчивают об этом параметре, но зато громко заявляют, если их изделие выдает «чистый» синус.

Что в итоге?

Основным преимуществом инверторных электростанций является малый вес и габариты. В среднем инверторная электростанция в 1,5-2 раза легче и меньше классической. Такие показатели удалось достичь благодаря применению многополюсного генератора переменного тока с внешним ротором на постоянных магнитах и работающего на повышенной частоте. А применяется такой генератор как раз из-за независимого формирователя выходного напряжения — инвертора. Ко всему прочему все эти технические решения увеличивают КПД электрогенератора, что уменьшает потребление горючего двигателем.

Что касается качества выходного напряжения, то тут неоспоримым преимуществом инвертора по сравнению с классической электростанцией является низкий уровень искажений формы выходного напряжения. На выходе практически идеальная синусоида (если, конечно, не попался инвертор с аппроксимацией). Тоже можно сказать и о стабильности частоты. Такие параметры позволяют использовать инверторную электростанцию для питания любого оборудования, не опасаясь негативных последствий.

Стабильность напряжения инверторной электростанции ничем не выделяется на фоне этого же параметра классического электрогенератора. И у того, и другого устройства этот параметр находится на должном уровне и зависит от применяемых решений при разработке и изготовлении AVR или инвертора.

принцип работы, отличие, устройство, достоинства и недостатки

Инверторными генераторами называют автономные источники питания, вырабатывающие высококачественную электроэнергию. В основном такие приборы используются как временные либо постоянные (при недлинных промежутках непрерывной работы) источники электропитания для особо чувствительных инструментов.

Основные объекты, где эксплуатируются данные электроагрегаты – школы, больницы и иные учреждения, где недопустимы даже малейшие скачки напряжения.

Принцип работы инверторов

Не стоит приобретать инверторный генератор, принцип работы которого неясен для пользователя. То же относится и к другим приборам.

В основе инверторного электроагрегата лежит соответствующий блок. Этот блок состоит из микропроцессора, выпрямителя и преобразователей.

Принцип работы инверторного генератора состоит в следующем:

  1. Вырабатывается высокочастотный переменный ток;
  2. Выпрямитель преобразует полученный ток в постоянный;
  3. Происходит накопление тока в емкостных фильтрах (аккумуляторах)
  4. Стабилизируются колебания электроволн;
  5. С помощью инвертора постоянная энергия из емкостных фильтров преобразуется в переменный ток необходимой частоты и напряжения. Этот переменный ток подается конечному пользователю. В процессе мы видим идеальную синусоиду, подтверждающую высочайшее качество полученной электроэнергии.


Фото: Принцип работы инверторного генератора

Подобное устройство инверторного генератора позволяет получать на выходе очень стабильное напряжение и подключать любые чувствительные приборы. Функционирование прибора происходит в автоматическом режиме.

Благодаря постоянному контролю над уровнем топлива, масла и частотой вращения двигателя, затраты на дозаправку миниэлектростанции снижаются вдвое.
Встроенная система воздушного охлаждения защищает электрогенераторы от перегрева.

При падении нагрузки ниже минимума, агрегат автоматически переходит в экономный режим. Таким образом, снижается износ электрогенератора и увеличивается срок эксплуатации.

Основные отличия инверторов от других типов генераторов.

Классический электрогенератор представляет собой устройство, использующее в качестве главного источника энергии топливо на основе углеводородов. Получаемая энергия превращается в электроэнергию и отправляется конечному потребителю.

Качество электрической энергии, вырабатываемой обычным электрогенератором, зависит от стабильного функционирования двигателя. Скорость его вращения должна быть постоянна. Потому, с изменением режима работы эффективность электрогенератора может заметно снизиться. К примеру, когда агрегат на 7кВт используется исключительно для просмотра телепередач или для того, чтобы запитать 60-ваттную лампу.

Обычный генератор всегда работает при одной скорости вращения двигателя. Инверторный генератор может изменять скорость вращения двигателя в зависимости от текущих потребностей.

Инверторный электрогенератор не передает электроэнергию потребителю напрямую. Он ее собирает, накапливает в специальной встроенной емкости (аккумуляторной батарее). Вначале производится высокочастотный переменный ток, затем он преобразуется в постоянный ток и заполняет батареи.

Далее происходит обратная трансформация в переменный ток, передаваемый потребителю.

Таким образом, в электроагрегатах данного типа исходящий ток создается с двойного преобразования. В процессе преобразования оптимизируются его рабочие характеристики. В этом и состоит главное отличие инверторного генератора от обычного.

Достоинства и недостатки инверторов от других типов генераторов

Главное отличие инверторного генератора от обычного – качество выдаваемого напряжения и возможность варьирования нагрузок. Нет необходимости в постоянных оборотах двигателя, потому при малой нагрузке возможен меньший расход топлива. Особенно это ощутимо при небольшой загруженности агрегата.

В сравнении с аналогами, конструкция инвертора очень компактна. Это происходит благодаря возможности эксплуатации двигателя меньших параметров и габаритов. Еще одно существенное преимущество таких агрегатов – минимальный уровень шума.

Среди преимуществ стоит отметить и компактные габариты инверторов, а также малый вес. Это достигается за счет переноса ротора на вал двигателя. Такие миниэлектростанции идеальны для краткосрочных выездов на природу, а также для проведения срочных работ на строительных площадках.

Некоторые инверторы имеют дополнительные функции. К примеру, в ряде моделей имеется две розетки, благодаря чему можно независимо запитать два прибора.

Недостатки

Основным недостатком инверторного электрогенератора является высокая цена. Она намного превышает стоимость стандартных электрогенераторов, будь то бензиновые или дизельные.

Еще один недостаток – встроенная батарея. Она имеет очень ограниченную емкость и не подлежит самостоятельной замене.

Этот недостаток состоит в том, что недолгое подключение мощных электроприборов (таких, как СВЧ) или длительная работа маломощных устройств, таких, как электрические лампы или телевизор, возможна, только если в генераторе имеется батарея подходящей емкости. Если мощность приборов превышает емкость аккумулятора, инвертор будет постоянно отключаться для зарядки батареи.

Главным достоинством стандартных электрогенераторов в сравнении с инверторами является обширный спектр рабочих мощностей.

Максимальная мощность инверторного агрегата ограничена объемом батареи и не превышает 6 кВт. Максимальная мощность обычного генератора ограничена лишь мощностью двигателя. К примеру, мощность некоторых моделей дизельных миниэлектростанций превышает 100 кВт.

Кроме этого обычные миниэлектростанции отличает высочайшая долговечность и надежность при использовании на всю заявленную мощность. Единственным условием в данном случае является тщательное и своевременное проведение технического обслуживания. В случае же с инверторами лучше, чтобы суммарная мощность приборов была несколько меньше максимальной мощности генератора.

Выводы

Повышение качества электроэнергии ведет к снижению количества. Не существует инверторных электрогенераторов, мощность которых превышает 6 кВт. Если общая мощность подключаемых в сеть электроприборов больше либо равна этой цифре, бесперебойная подача электроэнергии не гарантируется.

Однако если необходимо обеспечение полностью бесперебойного электропитания маломощных устройств при низком уровне шума и мобильности генератора, оптимальным вариантом будет именно инверторный агрегат. Благодаря компактным размерам и небольшому весу, электроагрегат может работать даже в самых труднодоступных местах, где не так легко установить обычную систему.

К инверторным агрегатам можно подключать высокочувствительные приборы, такие, как компьютеры или бытовая техника. Он способен регулировать расходуемый ресурс в зависимости от текущей нагрузки, что ведет к значительной экономии топлива. Инвертор – идеальное решение для частного дома и дачи.

Инверторные генераторы.Работа и устройство.Применение и выбрать

Если нет электричества, то ни о каком комфорте не может быть и речи. Вся бытовая техника нуждается в постоянном питании электроэнергией. Чтобы как-то решить этот вопрос, применяют автономные источники энергии – генераторы. Они являются запасными источниками электричества. Имеется множество различных вариантов исполнения аналогичных устройств, в котором иногда сложно разобраться без путаницы. Нужно знать отличие обычного генератора от инверторного (инверторные генераторы), какой для вас в данном случае лучше выбрать.

В полевых условиях оптимальным вариантом получения электроэнергии является использование автономного прибора. Его конструкция довольно простая. Автономное устройство состоит из двигателя и подключенного к нему генератора. Двигатель можно использовать любого вида и мощности.

Он вращает ротор генератора тока, на выходе создается напряжение. Свойства и параметры питания определяют характеристиками генератора и мотора. На качество электроэнергии влияет функционирование двигателя. При увеличении количества оборотов вала двигателя повышается напряжение на выходе генератора. Есть и зависимость обратного типа. При возрастании нагрузки потребителя ток запуска увеличивается, это влияет на свойства энергии и на работу двигателя.

Таким методом осуществляется работа обычного генератора. Качество созданной энергии вполне подходит для питания многих устройств. Простые лампочки накаливания вполне будут давать свет, даже при плавании напряжения, электронные устройства также будут работать от такого генератора, если в их работе применяется импульсное питание. Но свойства сети питания на 220 вольт с частотой 50 герц должны удовлетворять определенным требованиям. Под такие требования рассчитано довольно большое количество устройств. Измененные свойства сети приводят к неисправностям или выходу из строя чувствительных к качеству электроэнергии устройств.

Создание резерва питания электрическим током сегодня сохраняют популярность. Для этого производители изготавливают генераторы электроэнергии разных типов и производительности. Среди разных исполнений таких устройств большое место уделяется элитным моделям, которые действуют по принципу создания энергии высокого качества.

Для повышения качества электрического тока в устройства внедряются инверторные преобразователи свойств электроэнергии. Они называются – инверторные генераторы. Наиболее популярные модели для населения имеют мощность 0,8-3 киловатт. Приводной двигатель может работать на газе, бензине или дизельном топливе.

Конструктивные особенности инверторного генератора
Инверторные генераторы состоят из:
  • Двигатель.
  • Генератор.
  • Инвертор.
  • Клеммы для выхода тока.
  • Регуляторы управления.

Для включения бытовых устройств применяется обычный вывод по трем контактам розетки на 220 В.

Кроме переменного тока, устройство выдает ток постоянный, используемый для различных целей, зарядки аккумуляторов автомобилей. Инверторные генераторы укомплектованы зажимами для включения зарядки постоянным током.

При подключении нагрузки, превышающей допустимую величину, срабатывает защита, и отключает цепь питания. Защита также осуществляет контроль за техсостоянием двигателя, например, когда уровень масла достиг нижнего предела. Поэтому необходимо контролировать его уровень и вовремя производить доливку. Обычно инверторные генераторы работают в паре с 4-тактным двигателем с верхними клапанами.

Принцип действия

Двигатель приводит в действие простой генератор, который образует электроэнергию формы синуса. Поток энергии поступает на выпрямитель из силовых диодов с мощными радиаторами для охлаждения. В итоге на выходе выпрямителя образуется переменное напряжение.

После выпрямителя напряжение проходит фильтр на конденсаторах, который сглаживает пульсации до свойств постоянного напряжения. Конденсаторы по своей конструкции подобраны для стабильной работы, на напряжение более 400 В. Напряжение для емкостей подобрано с запасом, чтобы исключить действие импульсов 220 вольт. Размер емкости конденсаторов определяют по мощности потребителей. Обычно она равна 470 мкФ, для 1-го конденсатора.

На инвертор приходит уже стабильный выпрямленный ток, из которого получается качественное напряжение промышленной частоты. Для действия инвертора созданы специальные техпроцессы. Оптимальной формой сигнала стали схемы моста с трансформатором.

Главным элементом, который образует качественную синусоиду, является ключ на транзисторах IGBT. Для создания тока синусоидальной формы применяется метод образования периодичности модуляций широтно-импульсного вида. Каждый полупериод синусных колебаний образуется путем работы пары транзисторов в виде импульсов высокой частоты определенной амплитуды, которая меняется по синусоидальному закону. Итоговое выравнивание графика синуса и сглаживание импульсов осуществляется фильтром высокой частоты.

Блок инвертора преобразует электроэнергию, созданную генератором, в стабильную постоянную величину с качественными свойствами. Инверторный блок контролируется управляющей системой путем обратной связи, учитывая величину нагрузки и работу двигателя. С катушек генератора приходит ток, который далеко не подходит по своим свойствам к номинальной величине. Этой особенностью отличаются инверторные генераторы от других конструкций.

Применение
Использование инверторных генераторов дает возможность превзойти обычные генераторы по следующим факторам:
  • Они имеют высокую степень экономии из-за автонастройки количества оборотов мотора при работе и обеспечении оптимального режима по размеру нагрузки. Чем выше нагруженность двигателя, тем скорость его вращения выше. При этом расход топлива контролируется системой управления. У обычных генераторов расход не зависит от нагрузки потребителя.
  • Генераторы создают идеальную форму синусоиды под нагрузкой. Высококачественное напряжение важно для функционирования чувствительных устройств.

  • Габаритные размеры качественных моделей генераторов имеют компактный корпус, малую массу в сравнении с обычными генераторами при одной мощности.
  • Устройства с инверторами очень надежны в работе, изготовители дают двойную гарантию, в отличие от простых образцов.
Режимы применения генераторов с преобразователями:
  • Долгая работа при номинальной нагрузке, не выше расчетной мощности выхода.
  • Кратковременная перегруженность, не больше 30 минут.
  • Запуск мотора и достижение генератором рабочего цикла, при преодолении значительных усилий нагрузки.

Преобразователь может противодействовать значительному размеру нагрузки, но период времени при таком режиме составляет несколькими долями секунды.

Запуск двигателя
Для такой операции нужно выполнить несколько действий. Рассмотрим порядок запуска двигателя на примере модели ER 2000:
  • Проверить наличие и уровень масла в картере. При его отсутствии сработает защита, возможно возникновение неисправностей.

  • Залить топливо, без которого невозможна работа двигателя, предварительно открутив крышку бака.
  • Открыть клапан на крышке бака.

  • Поставить дроссель на «запуск».

  • Ручку топливного крана поставить в положение «открыто».

  • Произвести запуск двигателя шнуром вручную.

При первом пуске мотора ненадолго загорится лампочка перегруза, далее длительное горение индикатора напряжения режима номинала. Это свидетельствует о нормальных условиях.

После пуска мотора генератор действует на холостом ходу на оптимальных параметрах. Далее, включаем нагрузку потребителя к генератору, подключив любой бытовой прибор. Мощность подключенного устройства не меняет частоту и напряжение на выходе. На экране видно значение мощности потребителя.

Пробуем подключить к выходу инверторного генератора какое-либо устройство цифрового вида, убеждаемся в том, что происходит нормальное функционирование. На обычных генераторах цифровые устройства имеют сбои в работе из-за ненадлежащего качества питания на выходе.

Советы по безопасной работе

Инверторные генераторы принадлежат к группе аппаратов, применяющих микропроцессоры и сложные электронные детали. Чтобы гарантировать длительную надежную работоспособность генератора, необходимо соблюдать условия эксплуатации, бережно транспортировать и обеспечивать все условия режима температуры и влажности, а также хранения, согласно инструкции.

Если устройство хранится в зимний период в неотапливаемом помещении, то на внутренних деталях может появиться конденсат, который создаст причину неисправностей электронных деталей генератора.

Выбор

Инверторные генераторы стоят гораздо больше, чем обычный генератор. Также, ее работа ограничивается мощностью, которая составляет не более 7 кВт.

К выбору генератора следует подойти обдуманно. Нужно определить, какие требования нужны по качеству напряжения. Для обычных ламп освещения и электроинструмента достаточно иметь простой бензиновый генератор.

Для подключения холодильника, насоса циркуляции для отопления, управляющих контроллеров котлом, работающим на газе, понадобится качественный инверторный генератор.

В большинстве случаев обходятся простыми генераторами, тем более, что они дешевы в эксплуатации, и в приобретении. Для ответственных устройств применяют инверторные модели. Они имеют стоимость выше, но вырабатывают качественную электроэнергию.

Похожие темы:

Инверторный генератор принцип работы

Что такое инверторный генератор и как он применяется?

Основным рабочим органом инверторных электрогенераторов является обычный альтернатор. 

Особенностью конструкции альтернаторов инверторного типа является их компактность и бесшумность в работе. Эти устройства закрытого типа имеют практичные ручки и форму корпуса удобную для перемещения одним человеком.

Особенности инверторных генераторов

Такие агрегаты подразделяют на несколько вариантов:

1. Бензиновые. Применяют на стройплощадках и в бытовых условиях. Работают от 4 до 8 часов непрерывно, после чего двигатель необходимо охладить. Это — ответ на вопрос, что такое инверторный генератор бензиновый, и по каким принципам он работает.

2. Дизельные. Играют роль аварийного источника питания. Рассчитаны на долгую и интенсивную эксплуатацию. Двигатель устроен особым образом и включает в себя жидкостную систему охлаждения. Вот почему работа у этого прибора может быть непрерывной.

3. Газовые. Самое экологичный и экономичный вариант. Аппарат работает на баллонах со сжиженным газом. Можно его подключать и к магистрали. При подсоединении к центральному водопроводу инверторный генератор обеспечивает постоянную подачу энергии.

Основные принципы работы

Ключевым отличием такого устройства от стандартного является способность выдавать идеально чистое напряжение. Простая генераторная установка предоставляет грубый электрический сигнал. И не все бытовые устройства могут под него подстраиваться. Инверторный прибор устроен так, чтобы в его работе задействовались преобразователь и регулятор напряжения. Они работают одновременно.

Как только двигатель включают, на преобразователь поступает переменный ток. За счёт этого он становится постоянным. После этого идет обработка указанной величины регулятором. Он выравнивает все показатели до нормального уровня. Полученная таким образом энергия снова переходит на преобразователь, где приобретает роль переменного тока. Контроль над электрическим током в точке выхода осуществляет схема цепи обратной связи. Она же отвечает за обороты двигателя, в то время как обычный попросту подключается к мотору.

Правила выбора оборудования

Чтобы правильно выбрать товар данного типа, надо обратить внимание на самые важные его параметры. К ним причисляют:

  • Классификацию топлива. Чаще всего используют бензин. Но такие генераторы являются самыми дорогими в обслуживании. Для желающих сэкономить подойдут газовые приборы.
  • Мощность. По мере увеличения растут и затраты топлива. Приходится тратиться на производство энергии. Для небольшого дома с целью удовлетворения бытовых нужд подойдут генераторы до 1 кВт. Если вы планируете купить прибор для строительства или сварки, лучше использовать агрегаты повышенной мощности.
  • Тип запуска. Ручные генераторы заводятся с определенным усилием, и не всегда это удается с первого оборота. Аналогичные модели с автоматикой успешно справляются с этой задачей и не доставляют каких-либо неудобств.

Источники:

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

плюсы и минусы, отличия, принцип работы

Содержание:

Автор: Алексей Пархоменко

эксперт категории: «Генераторы, электростанции и стабилизаторы»

«Чудо-генератор», «балконная электростанция», «друг туриста» «квартирный помощник» — как только не называют сегодня украинцы, полюбившиеся им инверторные генераторы. 

В этих ласковых и восторженных названиях отражается сама суть генератора-инвертора: да, он действительно чудесный, маленький и тихий, а ток выдает самого высокого качества. И да, его без проблем можно установить на балконе высотки или даже в кладовке, если она вентилируется. И снова да – он идеален в походе и на пикнике, комфортнее и удобнее (а еще и, ого как! экономнее) не сыскать.

Инверторный генератор – это лучший на сегодняшний день резервный или постоянный источник электроэнергии. Такой аппарат представляет собой небольшую генераторную установку, которая способна вырабатывать максимально возможное высшее качество электрической энергии, удачно преобразуя её в стабильное напряжение, которое не будет подвергаться перепадам.

Часто инверторным генераторам присваивают еще название «цифровые», так как они являются удачным воплощением нынешнего века – века цифры, и до предела напичканы различными электронными схемами для регулировки.

Таблица популярных мощностей инверторных генераторов:

Мощность Количество ежемесячных запросов в Google Статистика продаж
1 Инверторный генератор 1 кВт 60 27,20%
2 Инверторный генератор 2 кВт 120 54,50%
3 Инверторный генератор 3 кВт 40 18,18%

Отличие инверорных генераторов от обычных

В момент работы обычный генератор выдает электрическую энергию, которая, по своим техническим данным, не всегда не соответствует нужному уровню питания некоторых сверхточных приборов, а также часто нуждается в поддержании постоянных хороших оборотов двигателя, в итоге чего происходит высокий расход топлива. Инверторный генератор способен выдавать «идеально чистое» напряжение. 

Дело в том, что обычный альтернатор генерирует грубый выходной сигнал, а инверторный задействует преобразователь вместе с регулятором. Благодаря преобразователю переменный ток становится постоянным, а с помощью регулятора выравниваются все показатели тока. Потом такой ток опять преобразуется и стаёт переменным, но ещё более «чистым» (отклон синусоиды не выше 2,5%). Контроль тока в точке выхода также регулируют цепи «обратной связи», поэтому мы имеем в итоге стабильную частоту и качественное напряжение. Указанная связь осуществляет и контроль оборотов двигателя, а простой генератор имеет прямое подключение к мотору.

 

Сравнение преимуществ инверторных и обычных бытовых генераторов

Современная промышленность в области электротехники предлагает сегодня массу различного генераторного оборудования, которое отличается ни только ценой, но и принципом по которому происходит генерация электроэнергии. Поэтому, когда речь заходит о покупке или аренде мобильной генераторной технике, у многих может возникнуть вопрос по этому поводу, а также желание сравнить преимущества техники разных типов, в данном случае инверторных и обычных генераторов, построенных по классической схеме.

Особенности и преимущества «классического» генератора

Обычный генератор с классической схемой генерации электроэнергии — это устройство, которое использует углеводородное топливо в качестве основного источника энергии, которая механическим путем преобразуется в электрическую.

Дизельный генератор

Топливо (газ, бензин, дизельное топливо) используется для приведения в движение двигателя, который непосредственно соединяется с альтернатором (электрогенератором переменного тока). Альтернатор преобразует механическую энергию двигателя в электрическую за счет системы постоянных магнитов и обмотки ротора.

Качество вырабатываемой электроэнергии напрямую зависит от стабильности работы двигателя, поэтому он должен вращаться с постоянной скоростью. В этом и состоит основной недостаток конструкции такого генератора. Обычный генератор может быть очень неэффективен, в зависимости от режима работы.

Основная проблема — это высокий расход топлива при неполной загруженности, особенно при длительной эксплуатации в этом режиме. Данный факт необходимо учитывать, потому как аренда дизельного генератора или его покупка, в конечном счете, может оказаться весьма дорогостоящим удовольствием во время эксплуатации. По этой причине необходимо подбирать генератор строго по мощности нагрузки.

Другими словами, когда вы используете арендованный генератор мощностью 7 кВт на даче или пикнике, чтобы смотреть телевизор или слушать музыкальный центр, то вы расходуете большое количество топлива с невероятно низкой эффективностью.

Однако только неэффективным расходом топлива проблемы не ограничиваются. У обычных генераторов существует и другая проблема. Которая заключается в образовании сажи в двигателе при эксплуатации оборудования на неполной загруженности, что приводит к преждевременной необратимой поломке двигателя.

Многие производители явно указывают в инструкции по эксплуатации, что нагружать генератор меньше 25% строго запрещается, также приводится и время в течение которого генератор может эксплуатироваться в таком режиме (обычно указываются часы в год). Надо сказать, что это основная причина большого числа жалоб от покупателей, которые сводятся к тому, что бытовой генератор работает год-полтора, а потом приходится покупать новый (инструкции толком мало кто изучает досконально).

Не смотря на описанные минусы у генераторов классической схемы производства электроэнергии есть одно неоспоримое преимущество, которое оставляет далеко позади своих более технологичных собратьев. Это преимущество заключается в практически неограниченных возможностях по спектру мощностей, а также невероятно высокой надежности и долговечности при использовании на полную мощность и регулярным проведением ТО. При этом стоимость обычного генератора значительно меньше инверторного той же мощности.

Особенности и преимущества инверторного генератора

Инверторный генератор — это также генератор переменного тока (дизельный или бензиновый), но принцип выработки электроэнергии у него значительно отличен от классической схемы. Инверторный генератор не выдает электроэнергию напрямую, а накапливает ее в аккумуляторной батарее, которая встроена в конструкцию устройства.

Принцип работы инверторного генератора следующий: сначала альтернатор производит переменный ток высокой частоты и преобразует его в постоянный с использованием силовой электроники и заряжает им батарею. На следующем этапе электроэнергия из батареи преобразуется при помощи инвертора в электроэнергию переменного тока нужного напряжения и частоты (220В / 50Гц).

Благодаря такой схеме получения электроэнергии инверторный генераторы крайне эффективны в вопросе расхода топлива. Вся суть в том, что данному генератору нет необходимости поддерживать точно заданную скорость вращения двигателя. Поэтому при малых нагрузках и топлива расходуется гораздо меньше. Также это позволяет делать конструкцию устройства более легкой и компактной, так как можно использовать двигатель меньших размеров и мощности. Другое важное преимущество — это практически бесшумная работа устройства по сравнению с обычными генераторами.

К недостаткам инверторных генераторов можно отнести цену, которая значительно превышает выше стоимости обычных «классических» генераторов, а также особенность конструкции, в которой используется аккумуляторная батарея, установленная без возможности замены, и имеющая ограничение емкости.

Наличие батареи означает, что краткосрочное подключение мощных потребителей (например, микроволновой печи), или долгосрочное подключение маломощных устройств, (например ламп освещения или телевизора) может быть произведено только к генератору с батареей необходимой емкости: в противном случае аккумулятор не будет успевать заряжаться. Комфортное использование «неподходящего» генератора не возможно, так как возникнет необходимость в отключении нагрузки и ожидания, пока батарея вновь зарядится.

Какой генератор выбрать?

Если есть потребность в постоянном электроснабжении устройств высокой мощности, то наилучшим решением будет приобретение или аренда обычного дизельного генератора.

Также необходимо отметить, что в ряду инверторных моделей отсутствуют устройства мощностью выше 6 кВт. Поэтому, если суммарная мощность подключаемой нагрузки приближается или значительно больше этого значения (например, для среднего коттеджа требуется дизельный генератор 30 кВт), то лучше выбрать обычный генератор мощностью. В этом случае бесперебойное электроснабжение будет гарантированно.

Если остро стоит потребность в электроснабжении маломощных устройств и при этом необходима мобильность генератора, а также требуются низкие шумовые характеристики при работе устройства, то инверторный генератор — это идеальный вариант.

Блог :: Выбор и эксплуатация :: Инверторный генератор. Что это?

Инверторный генератор еще называют цифровым. Его главное отличие от обычных бензогенераторов в том, что напряжение на выходе инвертора формируется специальным электронным блоком. Именно поэтому оно всегда соответствует стандартам обычной электросети.

Работой инверторного блока занимается система управления, контролирующая посредством обратных связей все технологические процессы генератора от различных состояний двигателя внутреннего сгорания до формы синусоиды напряжения и величины нагрузки, подключенной к выходным цепям.

При этом ток, приходящий с обмоток генератора на блок преобразования, может значительно отличаться по частоте и форме сигнала от номинальных величин. Изменения оборотов двигателя не важны, и такие генераторы автоматически уменьшают обороты двигателя при малой нагрузке. В этом и состоит основное отличие инверторных моделей от всех остальных конструкций.


Так как частота тока генерирующей установки не важна — он все равно выпрямляется в постоянное напряжение, инверторные генераторы могут разгоняться до высоких оборотов, вмещая тем самым свою максимальную мощность в меньший по размерам двигатель внутреннего сгорания. Эту особенность — небольшие габариты и масса — оценили по достоинству покупатели, которым приходится часто перевозить генератор за собой

.

Первые инверторные генераторы имели не очень надежную электронику (технологии IGBT только развивались), однако сейчас предлагаемые модели отличаются долгим сроком службы.

Плюсы такого генератора: он компактнее по размерам, из-за автоматического снижения оборотов на малых нагрузках он тише, увеличивается моторесурс двигателя, напряжение на выходе — всегда соответствует стандартам. Называемое многими продавцами преимущество снижения расхода топлива чуть ли не в 2 раза скорее легенда, поскольку противоречит закону сохранения энергии. (подробнее об этом — в нашем разборе: РАСХОД ТОПЛИВА ГЕНЕРАТОРОВ)

Из минусов — из-за наличия сложной электроники он дороже, самостоятельный ремонт практически невозможен, на текущий момент самые мощные модели инверторных генераторов — не более 10 кВт (с ростом мощности стоимость IGBT-ключей, формирующих выходной ток, значительно возрастает).

Применение: модели мощностью 1-2 кВт как переносные генераторы для выездов на природу, модели 4-8 кВт — для питания требовательной к качеству тока нагрузки (компьютеры, системы связи и.т.д)


90000 90001 90002% PDF-1.5 % 419 0 obj> endobj xref 419 155 0000000016 00000 n 0000004548 00000 n 0000003396 00000 n 0000004690 00000 n 0000004818 00000 n 0000005041 00000 n 0000005166 00000 n 0000005255 00000 n 0000005330 00000 n 0000006755 00000 n 0000008154 00000 n 0000009535 00000 n 0000010831 00000 n 0000010912 00000 n 0000012350 00000 n 0000013926 00000 n 0000015246 00000 n 0000016462 00000 n 0000016867 00000 n 0000017530 00000 n 0000017627 00000 n 0000017697 00000 n 0000017782 00000 n 0000017895 00000 n 0000017969 00000 n 0000018099 00000 n 0000018147 00000 n 0000018265 00000 n 0000018387 00000 n 0000018537 00000 n 0000018585 00000 n 0000018699 00000 n 0000018836 00000 n 0000018884 00000 n 0000019010 00000 n 0000019124 00000 n 0000019257 00000 n 0000019305 00000 n 0000019425 00000 n 0000019544 00000 n 0000019629 00000 n 0000019676 00000 n 0000019729 00000 n 0000019826 00000 n 0000019931 00000 n 0000020071 00000 n 0000020118 00000 n 0000020234 00000 n 0000020311 00000 n 0000020459 00000 n 0000020506 00000 n 0000020587 00000 n 0000020690 00000 n 0000020737 00000 n 0000020859 00000 n 0000020906 00000 n 0000020954 00000 n 0000021001 00000 n 0000021140 00000 n 0000021187 00000 n 0000021285 00000 n 0000021333 00000 n 0000021380 00000 n 0000021427 00000 n 0000021553 00000 n 0000021600 00000 n 0000021712 00000 n 0000021759 00000 n 0000021806 00000 n 0000021853 00000 n 0000021934 00000 n 0000022030 00000 n 0000022077 00000 n 0000022124 00000 n 0000022171 00000 n 0000022307 00000 n 0000022394 00000 n 0000022496 00000 n 0000022544 00000 n 0000022695 00000 n 0000022743 00000 n 0000022843 00000 n 0000022927 00000 n 0000023079 00000 n 0000023127 00000 n 0000023255 00000 n 0000023368 00000 n 0000023417 00000 n 0000023533 00000 n 0000023582 00000 n 0000023721 00000 n 0000023769 00000 n 0000023817 00000 n 0000023865 00000 n 0000023965 00000 n 0000024013 00000 n 0000024113 00000 n 0000024161 00000 n 0000024271 00000 n 0000024320 00000 n 0000024432 00000 n 0000024480 00000 n 0000024529 00000 n 0000024577 00000 n 0000024626 00000 n 0000024674 00000 n 0000024742 00000 n 0000024790 00000 n 0000024838 00000 n 0000024951 00000 n 0000025040 00000 n 0000025088 00000 n 0000025216 00000 n 0000025264 00000 n 0000025313 00000 n 0000025361 00000 n 0000025447 00000 n 0000025549 00000 n 0000025695 00000 n 0000025743 00000 n 0000025821 00000 n 0000025902 00000 n 0000026042 00000 n 0000026090 00000 n 0000026192 00000 n 0000026301 00000 n 0000026439 00000 n 0000026487 00000 n 0000026587 00000 n 0000026696 00000 n 0000026744 00000 n 0000026887 00000 n 0000026935 00000 n 0000027103 00000 n 0000027151 00000 n 0000027281 00000 n 0000027329 00000 n 0000027377 00000 n 0000027425 00000 n 0000027473 00000 n 0000027521 00000 n 0000027570 00000 n 0000027618 00000 n 0000027667 00000 n 0000027715 00000 n 0000027810 00000 n 0000027906 00000 n 0000027954 00000 n 0000028045 00000 n 0000028093 00000 n 0000028194 00000 n 0000028242 00000 n 0000028290 00000 n 0000028338 00000 n 0000028386 00000 n trailer ] >> startxref 0 %% EOF 421 0 obj> stream xTOg zw-TA8 * Jnx (kV; (% i & 2 [V8uKvRJ 90003.90000 Thermoelectric power generator | Britannica 90001 90002 90003 Thermoelectric power generator 90004, any of a class of solid-state devices that either convert heat directly into electricity or transform electrical energy into thermal power for heating or cooling. Such devices are based on thermoelectric effects involving interactions between the flow of heat and of electricity through solid bodies. 90005 90002 Britannica Quiz 90005 90002 Gadgets and Technology: Fact or Fiction? 90005 90002 Holograms are made with cameras.90005 90002 All thermoelectric power generators have the same basic configuration, as shown in the figure. A heat source provides the high temperature, and the heat flows through a thermoelectric converter to a heat sink, which is maintained at a temperature below that of the source. The temperature differential across the converter produces direct current (DC) to a load (90013 R 90014 90015 90013 L 90014 90018) having a terminal voltage (90013 V 90014) and a terminal current (90013 I 90014).There is no intermediate energy conversion process. For this reason, thermoelectric power generation is classified as direct power conversion. The amount of electrical power generated is given by 90013 I 90014 90025 2 90026 90013 R 90014 90015 90013 L 90014 90018, or 90013 V 90014 90013 I 90014. 90005 Components of a thermoelectric generator. 90038 Encyclopædia Britannica, Inc. 90039 90002 A unique aspect of thermoelectric energy conversion is that the direction of energy flow is reversible.So, for instance, if the load resistor is removed and a DC power supply is substituted, the thermoelectric device shown in the figure can be used to draw heat from the «heat source» element and lower its temperature. In this configuration, the reversed energy-conversion process of thermoelectric devices is invoked, using electrical power to pump heat and produce refrigeration. 90005 90002 This reversibility distinguishes thermoelectric energy converters from many other conversion systems, such as thermionic power converters.Electrical input power can be directly converted to pumped thermal power for heating or refrigerating, or thermal input power can be converted directly to electrical power for lighting, operating electrical equipment, and other work. Any thermoelectric device can be applied in either mode of operation, though the design of a particular device is usually optimized for its specific purpose. 90005 Get exclusive access to content from our тисяча сімсот шістьдесят вісім First Edition with your subscription. Subscribe today 90002 Systematic study began on thermoelectricity between about тисяча вісімсот вісімдесят п’ять and 1910.By 1910 Edmund Altenkirch, a German scientist, satisfactorily calculated the potential efficiency of thermoelectric generators and delineated the parameters of the materials needed to build practical devices. Unfortunately, metallic conductors were the only materials available at the time, rendering it unfeasible to build thermoelectric generators with an efficiency of more than about 0.5 percent. By 1940 a semiconductor-based generator with a conversion efficiency of 4 percent had been developed.After 1950 in spite of increased research and development, gains in thermoelectric power-generating efficiency were relatively small, with efficiencies of not much more than 10 percent by the late 1980s. Better thermoelectric materials will be required in order to go much beyond this performance level. Nevertheless, some low-power varieties of thermoelectric generators have proven to be of considerable practical importance. Those fueled by radioactive isotopes are the most versatile, reliable, and generally used power source for isolated or remote sites, such as for recording and transmitting data from space.90005 90046 Major types of thermoelectric generators 90047 90002 Thermoelectric power generators vary in geometry, depending on the type of heat source and heat sink, the power requirement, and the intended use. During World War II, some thermoelectric generators were used to power portable communications transmitters. Substantial improvements were made in semiconductor materials and in electrical contacts between тисяча дев’ятсот п’ятьдесят п’ять and 1965 that expanded the practical range of application. In practice, many units require a power conditioner to convert the generator output to a usable voltage.90005 90002 Generators have been constructed to use natural gas, propane, butane, kerosene, jet fuels, and wood, to name but a few heat sources. Commercial units are usually in the 10 to 100-watt output power range. These are for use in remote areas in applications such as navigational aids, data collection and communications systems, and cathodic protection, which prevents electrolysis from corroding metallic pipelines and marine structures. 90005 90002 Solar thermoelectric generators have been used with some success to power small irrigation pumps in remote areas and underdeveloped regions of the world.An experimental system has been described in which warm surface ocean water is used as the heat source and cooler deep ocean water as the heat sink. Solar thermoelectric generators have been designed to supply electric power in orbiting spacecraft, though they have not been able to compete with silicon solar cells, which have better efficiency and lower unit weight. However, consideration has been given to systems featuring both heat pumping and power generation for thermal control of orbiting spacecraft.Utilizing solar heat from the Sun-oriented side of the spacecraft, thermoelectric devices can generate electrical power for use by other thermoelectric devices in dark areas of the spacecraft and to dissipate heat from the vehicle. 90005 90046 Nuclear-fueled generators 90047 90002 The decay products of radioactive isotopes can be used to provide a high-temperature heat source for thermoelectric generators. Because thermoelectric device materials are relatively immune to nuclear radiation and because the source can be made to last for a long period of time, such generators provide a useful source of power for many unattended and remote applications.For example, radioisotope thermoelectric generators provide electric power for isolated weather monitoring stations, for deep-ocean data collection, for various warning and communications systems, and for spacecraft. In addition, a low-power radioisotope thermoelectric generator was developed as early as 1970 and used to power cardiac pacemakers. The power range of radioisotope thermoelectric generators is generally between 10 90025 -6 90026 and 100 watts. 90005 .90000 How an Inverter Functions, How to Repair Inverters — General Tips 90001 90002 In this post we will try to learn how to diagnose and repair an inverter, by comprehensively learning the various stages of an inverter, and how a basic inverter functions. 90003 90002 Before we discuss how to repair an inverter it would be important for you to first get fully informed regarding the basic functioning of an inverter and its stages. The following content explains regarding the important aspects of an inverter.90003 90006 Stages of an Inverter 90007 90002 As the name suggests DC to AC inverter is an electronic device which is able to «invert» a DC potential normally derived from a lead-acid battery into a stepped-up AC potential. The output from an inverter are normally quite comparable to the voltage that is found in our domestic AC Mains outlets. 90003 90002 Repairing sophisticated inverters are not easy due to their many involved complex stages and requires expertise in the field. Inverters which provide sine wave outputs or the ones which use PWM technology to generate modified sine wave can be difficult to diagnose and troubleshoot for the folks who are relatively new to electronics.90003 90002 However, simpler inverter designs that involve basic operating principles can be repaired even by a person who is not specifically an expert with electronics. 90003 90002 Before we move into the fault finding details it would be important to discuss how does an inverter work and the different stages normally an inverter may comprise: 90003 90002 An inverter in its most basic form may be divided into three fundamental stages viz. oscillator, driver and the transformer output stage.90003 90018 Oscillator: 90019 90002 This stage is basically responsible for the generation of oscillating pulses either through an IC circuit or a transistorized circuit. 90003 90002 These oscillations are basically the productions of alternate battery positive and negative (ground) voltage peaks with a particular specified frequency (number of positive peaks per second.) Such oscillations are generally in the form of square pillars and are termed as square waves, and the inverters operating with such oscillators are called square wave inverters.90003 90002 The above generated square wave pulses though are too weak and can never be utilized to drive high current output transformers. Therefore these pulses are fed to the next amplifier stage for the required task. 90003 90002 For info on Inverter oscillators you can also refer to the complete tutorial which explains how to design an Inverter from the scratch 90003 90018 Booster or Amplifier (Driver): 90019 90002 Here the received oscillating frequency is suitably amplified to high current levels using either power transistors or Mosfets.90003 90002 Though the boosted response is an AC, it is still at the battery supply voltage level and therefore can not be used to operate electrical appliances which work at higher voltage AC potentials. 90003 90002 The amplified voltage is therefore finally applied to the output transformer secondary winding. 90003 90018 Output Power Transformer: 90019 90002 We all know how a transformer works; in AC / DC power supplies it is normally used to step-down the applied input mains AC to the lower specified AC levels through magnetic induction of its two windings.90003 90002 In inverters a transformer is used for similar purpose but with just opposite orientation, i.e. here the low level AC from the above discussed electronic stages is applied to the secondary windings resulting in an induced stepped up voltage across the primary winding of the transformer. 90003 90002 This voltage is finally utilized for powering the various household electrical gadgets like lights, fans, mixers, soldering irons etc. 90003 90006 Basic Principle of Operation of an Inverter 90007 90002 The above diagram shows the most fundamental design of an inverter, the working principle becomes the back bone for all conventional inverter designs, from the simplest to the most sophisticated ones.90003 90002 The functioning of the shown design may be understood from the following points: 90003 90002 1) The positive from the battery powers the oscillator IC (Vcc pin), and also the center tap of the transformer. 90003 90002 2) The oscillator IC when powered starts producing alternately switching Hi / lo pulses across its output pins PinA and PinB, at some given frequency rate, mostly at 50Hz, or 60Hz depending as per the country specs. 90003 90002 3) These pinouts can be seen connected with the relevant power devices # 1, and # 2, which could be mosfets or power BJTs.90003 90002 3) At any instant when PinA is high, and PinB is low, the Power Device # 1 is in the conducting mode, while Power Device # 2 is held switched OFF. 90003 90002 4) This situation connects the upper tap of the transformer to ground via the power device # 1, which in turn causes the battery positive to pass through upper half of the transformer, energizing this section of the transformer. 90003 90002 5) Identically, in the next instant when the pinB is high and PinA is low, the lower primary winding of the transformer becomes activated.90003 90002 6) This cycle repeats continuously causing a push-pull high current conduction across the two halves of the transformer winding. 90003 90002 7) The above action within the transformer secondary causes an equivalent amount of voltage and current to switch across the secondary by means of magnetic induction, resulting in the production of the required 220V or the 120V AC across the secondary winding of the transformer, as indicated in the diagram. 90003 90018 DC to AC Inverter, Repairing Tips 90019 90002 In the above explanation a couple of things become very critical for obtaining correct results from an inverter.90003 90002 1) First, the generation of the oscillations, due to which the power MOSFETs are switched ON / OFF, initiating the process of electromagnetic voltage induction across the primary / secondary winding of the transformer. Since the MOSFETs switch the primary of the transformer in a push-pull manner, this induces an alternating 220V or 120V AC across the secondary of the transformer. 90003 90002 2) The second important factor is the frequency of the oscillations, which is fixed as per the country’s specifications, for example countries that supply 230 V, generally have a working frequency of 50 Hz, in other countries where 120 V is specified mostly work at 60 Hz frequency.90003 90002 3) Sophisticated electronic gadgets like TV sets, DVD players, computers etc. are never recommended to be operated with square wave inverters. The sharp rise and fall of the square waves are just not suitable for such applications. 90003 90002 4) However there are ways through more complex electronic circuits for modifying the square waves so that they become more favorable with the above discussed electronic equipment. 90003 90002 Inverters using further complex circuits are able to produce waveforms almost identical to the waveforms available at our domestic mains AC outlets.90003 90018 How to Repair an Inverter 90019 90002 Once you get well versed with the different stages normally incorporated in an inverter unit as explained above, troubleshooting becomes relatively easy. The following tips will illustrate how to repair DC to AC inverter: 90003 90084 90085 Inverter is «Dead»: 90086 90087 90002 If your inverter is dead, do preliminary investigations such as checking battery voltage and connections, checking for a 90085 blown fuse 90086, lose connections etc.If all these are OK, open the inverter outer cover and do the following steps: 90003 90002 1) Locate the oscillator section; disconnect its output from its MOSFET stage and using a frequency meter confirm whether or not it is generating the required frequency. Normally, for a 220V inverter this frequency will be 50 Hz, and for 120V inverter this will be 60 Hz. If your meter reads no frequency or a stable DC, it may indicate a possible fault with this oscillator stage. Check its IC and the associated components for the remedy.90003 90002 2) In case you find the oscillator stage working fine, go for the next stage i.e. the current amplifier stage (power MOSFET). Isolate the MOSFETS from the transformer and check each device using a digital multimeter. Remember that you may have to completely remove the MOSFET or the BJT from the board while testing them with your DMM. If you find a particular device to be faulty, replace it with a new one, and check the response by switching ON the inverter. Preferably connect a high wattage DC bulb in series with the battery while testing the response, just to be on the safer side and prevent any undue damage to the battery 90003 90002 3) Occasionally, transformers can also become the major cause for a malfunction.You can check for an open winding or a loose internal connection in the associated transformer. If you find it to be suspicious, immediately change it with a new one. 90003 90002 Although it will not be that easy to learn everything about how to repair DC to AC inverter from this chapter itself, but definitely things will start «cooking» as you delve into the procedure through relentless practice, and some trial and error. 90003 90002 Still have doubts … feel free to post your specific questions here.90003 90084 About Swagatam 90087 90002 I am an electronic engineer (dipIETE), hobbyist, inventor, schematic / PCB designer, manufacturer. I am also the founder of the website: https://www.homemade-circuits.com/, where I love sharing my innovative circuit ideas and tutorials. 90105 If you have any circuit related query, you may interact through comments, I’ll be most happy to help! 90003.90000 Power Quality Control and Design of Power Converter for Variable-Speed ​​Wind Energy Conversion System with Permanent-Magnet Synchronous Generator 90001 90002 The control strategy and design of an AC / DC / AC IGBT-PMW power converter for PMSG-based variable-speed wind energy conversion systems (VSWECS) operation in grid / load-connected mode are presented. VSWECS consists of a PMSG connected to a AC-DC IGBT-based PWM rectifier and a DC / AC IGBT-based PWM inverter with LCL filter. In VSWECS, AC / DC / AC power converter is employed to convert the variable frequency variable speed generator output to the fixed frequency fixed voltage grid.The DC / AC power conversion has been managed out using adaptive neurofuzzy controlled inverter located at the output of controlled AC / DC IGBT-based PWM rectifier. In this study, the dynamic performance and power quality of the proposed power converter connected to the grid / load by output LCL filter is focused on. Dynamic modeling and control of the VSWECS with the proposed power converter is performed by using MATLAB / Simulink. Simulation results show that the output voltage, power, and frequency of VSWECS reach to desirable operation values ​​in a very short time.In addition, when PMSG based VSWECS works continuously with the 4.5 kHz switching frequency, the THD rate of voltage in the load terminal is 0.00672%. 90003 90004 1. Introduction 90005 90002 Installation of wind energy conversion systems and rate of benefiting from the wind energy has greatly increased in last two decades. Especially in recent years, due to both a significant decrease in costs of wind power production and the technological developments in wind tribune production, contribution of wind energy in the electricity power production systems has increased rapidly [1, 2].90003 90002 Variable-speed wind turbines have many advantages over fixed-speed generation such as increased energy capture, operation at maximum power point, improved efficiency, and power quality. In wind energy conversion systems, there are two operating modes of wind turbine generators (WTG) system: fixed speed and variable-speed operating modes. In order to extract maximum power from the fluctuating wind, the turbine rotor speed needs to be changed proportional to wind speed. This requires variable-speed operation.Most modern WTGs are designed for variable-speed operation [3]. Although permanent-magnetic synchronous generators (PMSG) and double-fed induction generators are widely used because of their high performance and power quality features in the variable-speed wind energy conversion systems, turbine control systems are more complicated when compared to constant speed wind energy converter systems [4-7]. The fixed-speed wind tribune applications are not 90003.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о