Invertorový generátor: zařízení a princip činnosti, použití

Pro normální provoz moderních elektronických zařízení je zapotřebí vysoce kvalitní elektrický proud. Bohužel ne všechny zdroje elektřiny jsou schopny nám poskytnout vysoce kvalitní střídavý proud, vhodný nejen pro napájení domácích spotřebičů, ale i vysoce přesných zařízení. I síťový proud, na který jsme zvyklí, má vlastnosti, které zdaleka nejsou ideální. A mezi záložními zdroji energie jsou pouze invertorové generátory schopny na výstupu produkovat téměř ideální sinusoidu.

Předpokládá se, že synchronní alternátory generují stabilní výstupní napětí, ale jejich vlastnosti nejsou srovnatelné s parametry elektrického proudu generovaného invertorovými generátory. Elektřina z asynchronních generátorů může sloužit jako zdroj energie pouze pro domácí spotřebiče, které nejsou řízeny elektronickými obvody. Mezi autonomními zdroji energie je invertorový typ generátorů nejvhodnější pro provoz digitálních zařízení.

Zařízení a princip činnosti

Hlavním pracovním prvkem invertorových elektrických generátorů je konvenční alternátor. Přítomnost invertorové jednotky je však odlišuje od konvenčních generátorů. Jinak je konstrukce benzínových i dieselových elektráren téměř stejná, až na to, že invertorový benzínový generátor je ekonomičtější a jeho rozměry při stejném výkonu jsou o polovinu menší.

Konstrukčním rysem alternátorů invertorového typu je jejich kompaktnost a tichý provoz. Tato zařízení jsou obvykle uzavřeného typu, mají praktické rukojeti a tvar těla vhodný pro manipulaci jednou osobou.

Obrázek 1 ukazuje typický invertorový alternátor. Jeho přenášení je stejně snadné jako přenášení plechovky s vodou.

Existují samozřejmě i otevřené konstrukce (obr. 2). Navenek mají obrysy běžných benzínových generátorů. Charakteristickým rysem invertorových zařízení je přítomnost invertorové jednotky (malá plastová krabička zabudovaná do zařízení).

Vzhledem k tomu, že moderní elektronická zařízení jsou velmi úsporná a spotřebovávají málo elektřiny, nemá smysl je připojovat k výkonným autonomním zdrojům energie. Proto mají střídačové konstrukce nízký výstupní výkon. Nejběžnější modely mají výkon od 1 do 3 kW. To je dostačující pro napájení digitálních zařízení a domácích spotřebičů s nízkým příkonem.

Můžete se setkat s invertorovými zdroji s maximálním výkonem až 8 kW. Obvykle se jedná o dieselové stanice určené pro podniky, které používají energeticky náročná vysoce přesná zařízení. Obrázek 3 znázorňuje takové zařízení.

Alternativní invertorové zdroje energie mají ještě jednu důležitou vlastnost – schopnost řídit spotřebu paliva motoru připojeného k rotoru generátoru. Pokud není využit maximální výkon generátoru, elektronická jednotka vyšle povel ke snížení otáček motoru, což přirozeně vede ke snížení spotřeby paliva.

Elektrárny mohou být vybaveny ručními nebo elektrickými startéry. Elektrický startér lze spustit dálkovým ovladačem nebo stisknutím tlačítka „Start“. V případě potřeby lze tyto stanice připojit pomocí automatického spouštěcího systému.

Princip

Střídavé napětí produkované generátorem prochází v měniči řetězcem transformací:

1. Aktuální náprava.
2. Vyhlazování pulzů.
3. Převod usměrněného proudu na ideální sinusový průběh.

Elektřina z generátoru je přeměněna na jednosměrný pulzní proud pomocí výkonného diodového můstku. Poté kondenzátorové filtry pulzy vyhladí a převedou je na stejnosměrný proud. V poslední fázi proudový měnič vytvoří téměř ideální sinusoid, bez jakýchkoli skoků a poklesů. Takto vytvořené výstupní napětí je přivedeno do jedné nebo více zásuvek umístěných na těle jednotky.

Princip činnosti generátoru střídačového typu je zřejmý z obrázku 4. Všimněte si, že proud je řízen samostatným mikroprocesorem. Jeho impulsy se používají k řízení otáček motoru.

Výhody a nevýhody

Hlavní výhodou střídačové elektrárny jsou samozřejmě slušné parametry výstupního napětí. Jinak to ani být nemůže – koneckonců k tomu byla navržena.

Mezi další výhody patří:

• ekonomická spotřeba paliva;
• kompaktní rozměry;
• lehká váha;
• tichý provoz;
• Snadné ovládání.

Zařízení pracuje tak tiše, že jeho šumění nezpůsobuje podráždění a není slyšet v sousední místnosti. V městském bytě jej lze instalovat na otevřený balkon. V uzavřených nebytových prostorách lze instalovat invertorový generátor za předpokladu, že výfukové plyny budou volně odváděny do ulice.

Jedinou nevýhodou je cena zařízení. Ve srovnání s běžnými benzínovými nebo naftovými stanicemi jsou jejich náklady vyšší, ale investice se vrátí správným provozem drahých elektronických zařízení. Oprava drahých digitálních zařízení může být někdy srovnatelná s cenou invertorového generátoru.

Co je lepší: invertorový generátor nebo běžný?

Zdá se, že odpověď je zřejmá – invertorový generátor je lepší než běžný. Záleží ale na účelu, pro který se používá. Používání zařízení tohoto typu jako zdroje pro napájení elektrického nářadí, topných zařízení, osvětlení je jako louskání ořechů mikroskopem. Výsledkem však bude minimální účinnost takové práce.

Samozřejmě, pokud má invertorový generátor zakoupený pro napájení elektroniky dostatečný výkon, můžete k němu připojit elektrickou vrtačku nebo konvici, ale sotva stojí za to kupovat takové instalace speciálně pro tento účel. Dokonce i ty nejlevnější asynchronní stanice se s takovými úkoly úspěšně vyrovnají.

přihláška

Nejoblíbenější aplikací je použití invertorového generátoru jako záložního zdroje energie pro domácí a kancelářské spotřebiče během výpadků proudu. Pro tyto účely se používají elektrárny s čistě sinusovým proudem.

Invertorové elektrárny tohoto typu se používají k napájení zařízení, která jsou vybavena mikroprocesorovými řídicími systémy:

• pračky;
• topné systémy;
• lékařské vybavení;
• bezpečnostní systémy atd.

Existují levnější invertorové generátory s modifikovanou sinusovou vlnou: taková zařízení mají výstupní napětí, které není ideální sinusová vlna, ale lichoběžníková. Většina domácích elektronických zařízení takovému proudu příliš neodolává a pracuje s ním stabilně. Takové alternátory mohou dodávat energii do televizorů, nabíječek, nízkopříkonových domácích elektrospotřebičů. Počítače, tiskárny a další digitální zařízení se však lépe připojují k elektrárnám s čistou sinusovou vlnou.

Generátory s modifikovaným signálem jsou oblíbené u rybářů, lovců a dalších milovníků outdoorových aktivit. Snadno se přepravují, nebojí se deště a dodávají energii všem elektrickým spotřebičům používaným rekreanty.

Zvláštní pozornost si zaslouží svařovací invertory. Tato zařízení dokonale udržují úroveň napětí a hodnotu proudu. Elektrody se nelepí a zajišťují rovnoměrný svar. Konstrukce invertorových svařovacích strojů má skromné rozměry, je poměrně lehká, protože je řízena elektronickými obvody a nepotřebuje těžké transformátory.

Tipy pro výběr

Kritéria výběru jsou určena účelem, pro který plánujete používat invertorový generátor. Na tom závisí konfigurace sinusoidy a výkon instalace. Pro potřeby domácnosti obvykle postačí výkon 3 kW a modifikovaná sinusoida.

Pokud máte v úmyslu zajistit nepřetržité napájení pouze kancelářského vybavení a elektronické řídicí jednotky plynového kotle, pak vám bude vyhovovat kilowattový generátor. Přesto je lepší koupit elektrárnu s určitou výkonovou rezervou. Takovou elektrárnu si můžete vzít s sebou do přírody a její energie vám bude stačit na pohodlný odpočinek.

Pro zajištění nepřetržitého provozu velké kanceláře zvažte výkonnější stanice. Vzhledem k tomu, že kancelářské vybavení je poměrně náročné na kvalitu proudu, zvolte invertorové generátory s čistou sinusovou vlnou.

Pokud jde o typ motoru, kvalita proudu na něm závisí jen málo. Z tohoto hlediska jsou benzinové i naftové stanice stejně dobré. Oba typy motorů startují bez problémů a mají slušný životní cyklus.

Ruční startér je vždy spolehlivý. Pokud ale chcete zvýšit pohodlí při startování, můžete si koupit generátor s elektrickým startérem. Tento typ startu je povinný při vybavení automatického systému pro zapnutí stanice v případě výpadku proudu.

Uzavřené instalace jsou vhodné pro venkovní použití. Otevřené generátory lze použít uvnitř.

Tvar, barva pouzdra, design – to vše závisí na vašem vkusu a preferencích. Značka výrobce je důležitým aspektem výběru, ale není rozhodující.

Seznam použité literatury

• Sivukhin D. V. „Obecný kurz fyziky“ 1975
• Neiman L.R., Demirchyan K.S. „Teoretické základy elektrotechniky“ 1981
• Bartosh A.I. „Elektřina pro zvídavé“ 2019

Jednou z největších výhod použití invertorového generátoru je, že je ve srovnání s konvenčním velmi ekonomický. Tento generátor využívá 3-stupňovou výrobu energie, takže nemusí běžet konstantní rychlostí 3600 ot./min. Jeho pokročilý mechanismus upravuje otáčky motoru v závislosti na zatížení, takže spotřeba paliva je výrazně snížena. Podle výzkumu jsou invertorové generátory přibližně o 40 % hospodárnější než neinvertorové generátory.

2. Méně hluku

Hluk produkovaný generátorem je způsoben hlavně spalováním paliva v motoru a rotací mechanických částí. Na rozdíl od jednoduchého generátoru invertorový generátor reguluje otáčky motoru podle požadavků zátěže. Pokud se tedy invertorový generátor nepoužívá při plné zátěži, produkuje méně hluku ve srovnání s konvenčním generátorem. Invertorový generátor je také vybaven speciálními tlumiči a technologií redukce hluku, která dále snižuje hladinu hluku.

3. „Čistá“ elektřina

Většina lidí volí invertorový generátor pouze kvůli jeho čistému výkonu, který se vyrábí ve třech stupních. Generátor nejprve vyrábí střídavý proud, poté jej převádí na stejnosměrný proud a poté jej převádí zpět na střídavý proud. Tento proces převádí upravenou sinusovku na čistou a také snižuje THD (třetí harmonické zkreslení).

Jakýkoli typický invertorový generátor produkuje čistý výkon na méně než 4-5% THD, aby bylo možné snadno provozovat jakákoli elektronická zařízení. Energie s vysokým harmonickým zkreslením může způsobit zahřívání zařízení a zkrácení jeho životnosti.

Invertorový generátor navíc vytváří čistou sinusovou vlnu, zatímco běžný generátor vytváří modifikovanou sinusovku. Upravené sinusové vlny zahřívají elektrické spotřebiče, což snižuje jejich životnost.

4. Přenositelnost

Invertorové generátory nejsou navrženy tak, aby produkovaly velké množství energie, takže jsou navrženy tak, aby byly přenosné, s menší palivovou nádrží a většina z nich je lehká a snadno se přenáší. Jinými slovy, invertorové generátory jsou velmi přenosné, ale existují určité výjimky – s rostoucím výkonem generátoru se zvětší i velikost a hmotnost.

5. Paralelní schopnosti

Jednou z největších výhod použití invertorového generátoru je jeho paralelní provoz. Pomocí této funkce můžete připojit dva generátory paralelně a získat vyšší výstupní výkon. Tato výhoda eliminuje potřebu jednoho těžkého invertorového generátoru – místo toho lze použít dva přenosné invertorové generátory nezávisle na sobě. Ne všechny invertorové generátory však podporují paralelní provoz, proto je třeba na to při nákupu pamatovat.

Nevýhody invertorového generátoru

1. Méně výkonný

Vnitřní měnič výkonu nezvládne vysoký výkon, proto jsou invertorové generátory navrženy pro nízký výstupní výkon.

Jejich cena je vyšší ve srovnání s přenosnými generátory a generátory na dvě paliva.

Nyní, když znáte výhody a nevýhody invertorového generátoru, můžete učinit informovanější rozhodnutí o nákupu.

Pokud provozujete invertorový generátor na maximální výkon, bude stát stejně jako běžný generátor, takže z hlediska provozních nákladů to bude stejné.

Další články

Co je to generátor? Vlastnosti, princip činnosti, klasifikace

Generátor nebo jednoduše generátor je speciální zařízení používané k výrobě energie. Jejich hlavním cílem je udržet nepřetržitý provoz spárovaných zařízení, zajistit jejich autonomii, mobilitu či podporu v případě trvalého výpadku napájení.

Proč roste poptávka po přenosných generátorech?

Typicky malé, lehké a přenosné generátory namontované na podvozku jsou praktickým řešením pro operace, které zahrnují více míst nebo vyžadují přesun zařízení. Přestože se tato zařízení již dlouho používají jako nástroje v široké škále průmyslových, komerčních a rezidenčních prostředí, poptávka po nich za poslední rok výrazně vzrostla.