Mọi thứ bạn muốn biết về biến tần
Biến tần là một trong những thành phần quan trọng nhất và phức tạp nhất của một hệ thống độc lập. May mắn thay, bạn không cần phải hiểu hoạt động bên trong của biến tần, nhưng bạn nên hiểu một số chức năng, khả năng và hạn chế cơ bản.
Buổi hội thảo này cung cấp cho bạn những thông tin cơ bản để bạn có thể chọn nghịch đảo phù hợp và sử dụng nó một cách khôn ngoan.
TẠI SAO BẠN CẦN MỘT INVERTER
Hệ thống điện độc lập là hệ thống điện không mắc vào lưới điện. Các hệ thống như vậy có nhiều kích thước khác nhau, từ những chiếc đèn sân nhỏ đến những ngôi nhà ở vùng sâu vùng xa, làng mạc, công viên quốc gia, các cơ sở y tế và quân sự. Chúng cũng bao gồm các hệ thống sao lưu di động, di động và khẩn cấp. Mối liên kết chung của chúng là pin lưu trữ, nó hấp thụ và giải phóng điện năng dưới dạng dòng điện một chiều (DC). Ngược lại, lưới điện cung cấp cho người tiêu dùng nguồn điện xoay chiều (AC). AC là dạng điện tiêu chuẩn cho bất cứ thứ gì "cắm" vào nguồn điện (nó thực tế hơn cho việc truyền tải đường dài).
Biến tần chuyển đổi DC thành AC, và cũng thay đổi điện áp. Nói cách khác, nó là một bộ đổi nguồn. Nó có thể cho phép một hệ thống điện độc lập dựa trên pin chạy các thiết bị thông thường thông qua hệ thống dây điện thông thường trong nhà. Có nhiều cách để sử dụng nguồn DC trực tiếp, nhưng nếu nhu cầu điện của bạn vượt quá mức "cabin" đơn giản nhất, bạn sẽ cần một bộ biến tần cho nhiều, nếu không phải tất cả các tải của bạn (thiết bị sử dụng điện).
DC chảy theo một hướng duy nhất. AC thay đổi hướng của nó nhiều lần trong một giây. Điện áp DC tiêu chuẩn cho các hệ thống quy mô gia đình là 12, 24 và 48 volt. Tiêu chuẩn cho dịch vụ tiện ích AC ở Hoa Kỳ là 120 và 240 vôn ở 60 Hertz (chu kỳ mỗi giây). Ở Châu Âu và một số nước ở Châu Mỹ Latinh, Châu Á và Châu Phi, nó là 220V ở 50 Hertz. Biến tần được sử dụng để điều hòa những khác biệt này.
KHÔNG PHẢI LÀ THIẾT BỊ ĐƠN GIẢN
Bề ngoài, biến tần trông giống như một chiếc hộp với một hoặc hai công tắc trên đó, nhưng bên trong là một vũ trụ hoạt động năng động nhỏ. Một biến tần gia đình hiện đại phải đối phó với điện áp đầu vào thay đổi nhiều đến 35% (với trạng thái pin và hoạt động khác nhau), và cũng với sự thay đổi lớn về nhu cầu đầu ra (từ một đèn ngủ duy nhất đến một mức tăng đột biến cần thiết để khởi động một máy bơm giếng hoặc một công cụ điện). Thông qua tất cả, nó phải điều chỉnh chất lượng đầu ra của mình trong những hạn chế hẹp, với mức tổn thất điện năng tối thiểu. Đây là nhiệm vụ không dễ dàng. Ngoài ra, một số biến tần cung cấp khả năng sạc dự phòng cho pin và thậm chí có thể cấp nguồn điện dư thừa vào lưới điện.
ĐẶC ĐIỂM CỦA INVERTERS
Dưới đây là danh sách các đặc điểm quan trọng của biến tần. Đây là những yếu tố cần xem xét khi lựa chọn một biến tần.
MÔI TRƯỜNG ỨNG DỤNG
Biến tần được sử dụng ở đâu?
Nhà ở
Phương tiện giải trí
Hàng hải
Xách tay
Sao lưu khẩn cấp
Tiêu chuẩn điện
Điện áp đầu vào DC
Điện áp và tần số đầu ra AC
Công suất nguồn (watt) (Nó sẽ phát ra bao nhiêu?)
Đánh giá liên tục
Xếp hạng thời lượng giới hạn
Đánh giá đột biến (để khởi động động cơ / máy bơm)
Khả năng mở rộng (tính mô-đun, khả năng xếp chồng)
Chất lượng nguồn (dạng sóng)
Một số biến tần tạo ra công suất "sạch" hơn những biến tần khác.
Biến tần sóng sin
Dòng điện xoay chiều lý tưởng, êm ái (giống như dao động của con lắc)
Tương đương (hoặc cao hơn) điện lưới tương đối đắt
Bộ biến tần sóng sin đã sửa đổi
Dạng sóng kém hơn, thay đổi thay đổi (giống như con lắc bị ép bởi búa)
Không tốn kém
Phù hợp cho nhiều ngôi nhà có nhu cầu đơn giản nhưng khoảng 5% tải bị trục trặc
Có thể nhầm lẫn giữa các thiết bị định thời kỹ thuật số trong một số thiết bị
Có thể làm quá nhiệt bộ chuyển đổi điện trong một số thiết bị / máy tính
Có thể thiết bị bảo vệ chống quá nhiệt (không sử dụng chúng) gây ra tiếng ồn cho một số thiết bị (một số đèn huỳnh quang, quạt trần, máy biến áp)
Giảm hiệu suất năng lượng của động cơ và máy biến áp từ 10% trở lên, làm cho động cơ và máy biến áp chạy nóng hơn
Nói chung làm giảm độ tin cậy của thiết bị
Bảo vệ nội bộ (Nó có thể chịu đựng được bao nhiêu lạm dụng?)
Bảo vệ quá tải và tăng áp
Ngắt điện áp thấp
Khả năng tải cảm ứng
Một số tải chấp nhận sóng AC với độ trễ thời gian nhỏ. Đây được gọi là tải cảm ứng. Động cơ là tải trọng cảm ứng nghiêm trọng nhất.
Khởi động động cơ lớn (máy bơm giếng khoan, máy giặt, dụng cụ điện, v.v.)
Thuộc tính vật lý
Có hai cách mà biến tần được chế tạo:
Biến áp loại biến tần
Nặng, đắt
Công suất tăng cao
Trong lịch sử là đáng tin cậy nhất
Gây ồn ào
Biến tần loại chuyển mạch tần số cao
Trọng lượng nhẹ, không đắt
Ít tin cậy hơn trong trường hợp các đơn vị tiêu dùng giá rẻ
Không có buzz nghe được
Hiệu quả
Không thể chuyển đổi công suất mà không làm mất đi một phần (hãy nghĩ đến "ma sát"). Hiệu suất là tỷ số giữa công suất mất điện và công suất trong, được biểu thị bằng phần trăm. Nếu hiệu suất là 90%, nghĩa là 10% điện năng bị mất trong biến tần. Điện năng bị mất biểu hiện dưới dạng nhiệt. Hiệu quả của biến tần thay đổi theo tải. Thông thường, nó sẽ cao nhất vào khoảng 2/3 công suất của biến tần. Đây được gọi là "hiệu quả cao nhất" của nó. Biến tần yêu cầu một lượng điện chỉ để chạy chính nó, do đó, hiệu suất của biến tần lớn có thể thấp khi chạy tải rất nhỏ.
Trong một ngôi nhà thông thường, có nhiều giờ trong ngày khi tải điện rất thấp. Trong những điều kiện này, hiệu suất của biến tần có thể khoảng 50% hoặc thấp hơn nhiều. Toàn bộ câu chuyện được kể bằng biểu đồ hiệu suất so với tải do nhà sản xuất biến tần công bố. Đây được gọi là "đường cong hiệu quả". Coi chừng. Một số nhà sản xuất gian lận bằng cách vẽ đường cong chỉ xuống 100 watt hoặc hơn, chứ không phải xuống 0!
Bởi vì hiệu suất thay đổi theo tải, đừng cho rằng biến tần có hiệu suất đỉnh 93% tốt hơn biến tần có hiệu suất đỉnh 85%. Ví dụ, thiết bị hiệu suất 85% có thể hiệu quả hơn ở mức công suất thấp.
Tự động bật / tắt
Như đã nêu ở trên, một biến tần mất một lượng điện chỉ để tự chạy. "Chạy không tải" này có thể là một tải đáng kể trên một hệ thống điện nhỏ. Biến tần xách tay giá rẻ thường có công tắc tắt / mở bằng tay. Nếu bạn quên tắt biến tần, bạn có thể ngạc nhiên bởi pin dự phòng sẽ cạn kiệt sau vài ngày. Hầu hết các biến tần được sản xuất cho hệ thống điện gia đình đều có hệ thống cảm biến tải tự động. Biến tần tạo ra một xung năng lượng ngắn khoảng mỗi giây (nhiều hơn hoặc ít hơn). Khi bạn bật tải AC, nó sẽ cảm nhận dòng điện và tự bật lên. Các nhà sản xuất đặt nhiều tên khác nhau cho tính năng này, như "nhu cầu tải", "chế độ ngủ", "tiết kiệm điện" hoặc "chế độ chờ".
Tính năng này có thể làm cho cuộc sống hơi khó xử vì một tải nhỏ có thể không kích hoạt biến tần bật. Ví dụ: bạn khởi động máy giặt của mình và sau chu kỳ đầu tiên, máy sẽ tạm dừng khi chỉ chạy bộ hẹn giờ. Bộ hẹn giờ có thể tiêu thụ ít hơn 10 watt.
"Ngưỡng" bật của biến tần có thể là 10 hoặc 15 watt. Biến tần tắt và không hoạt động trở lại cho đến khi nó thấy tải bổ sung từ một số thiết bị khác. Một số người giải quyết vấn đề này bằng cách để đèn sáng nhỏ trong khi chạy máy giặt.
Một số người dùng hệ thống không thể thích ứng với tình huống này. Do đó, các biến tần có tự động bật / tắt cũng có cài đặt "luôn bật". Bằng cách đó, bạn có thể chạy đèn ngủ công suất thấp (chúng sẽ không bật / tắt) và đồng hồ của bạn và các tải nhỏ khác mà không bị mất tính liên tục. Sau đó, một nhà thiết kế hệ thống giỏi sẽ thêm dòng không tải của biến tần vào tính toán phụ tải (24 giờ mỗi ngày), và chi phí của hệ thống điện sẽ cao hơn tương ứng.
Tính năng sạc pin
Một số biến tần có bộ sạc pin tích hợp sẽ sạc lại pin cho ngân hàng bất cứ khi nào nguồn điện được cấp từ máy phát điện xoay chiều hoặc từ lưới điện (nếu pin chưa được sạc). Chức năng này là cần thiết cho hầu hết các hệ thống năng lượng tái tạo vì có thể có những trường hợp nguồn cung cấp năng lượng không đủ. Nó cũng làm cho một biến tần thành một hệ thống dự phòng khẩn cấp hoàn chỉnh cho nhu cầu điện lưới (chỉ cần thêm pin).
Dưới đây là danh sách các thông số kỹ thuật liên quan đến chức năng sạc pin:
Tốc độ sạc tối đa (amps)
Kích thước máy phát điện và yêu cầu điện áp
Các tính năng kiểm soát sạc, bao gồm chỗ ở của các loại pin khác nhau (ngập nước hoặc kín), bù nhiệt độ và các cải tiến khác
Hãy cẩn thận khi định cỡ máy phát điện để đáp ứng các yêu cầu của bộ biến tần / bộ sạc. Một số biến tần yêu cầu máy phát điện phải quá khổ. Hãy chắc chắn nhận được lời khuyên có kinh nghiệm về điều này, hoặc bạn có thể thất vọng vì kết quả.
Tùy chọn mở rộng
Một số biến tần có thể được "xếp chồng lên nhau" để mở rộng công suất
Chứng nhận Phòng thí nghiệm
Biến tần phải được chứng nhận bởi phòng thí nghiệm kiểm tra độc lập như UL, ETL, CSA, v.v. và được đóng dấu phù hợp. Có các tiêu chuẩn thiết kế và xếp hạng khác nhau cho các ứng dụng khác nhau, chẳng hạn như sử dụng trong các tòa nhà, xe cộ, tàu thuyền, v.v. Các tiêu chuẩn này cũng khác nhau giữa các quốc gia. Biến tần được sử dụng cho hệ thống điện gia đình phải được đánh giá thích hợp để hệ thống vượt qua cuộc kiểm tra điện.
Tải ma
Người tiêu dùng công nghệ cao bị mắc kẹt với các thiết bị tiêu thụ điện mọi lúc mà họ được cắm vào. Những con quỷ nhỏ này được gọi là "tải ảo" vì mức tiêu thụ điện của chúng là bất ngờ, không nhìn thấy và dễ bị lãng quên. Một ví dụ là TV có điều khiển từ xa. Mắt điện của nó luôn hoạt động, theo dõi tín hiệu của bạn để bật màn hình. Các ví dụ khác bao gồm bất kỳ thiết bị nào có máy biến áp cắm tường bên ngoài hoặc đồng hồ tích hợp, cùng với đầu báo khói, hệ thống báo động, đèn phát hiện chuyển động, máy fax, máy trả lời tự động và tất cả các thiết bị không dây (có thể sạc lại). Hệ thống sưởi trung tâm có một máy biến áp trong mạch điều nhiệt của chúng luôn hoạt động. Bạn có bao nhiêu tải ảo?
Có một số cách để đối phó với tải ảo. (1) Bạn có thể tránh chúng (dễ dàng đối với một cabin nhỏ hoặc hoàn cảnh sống đơn giản khác). (2) Bạn có thể giảm thiểu sự hiện diện của chúng và ngắt kết nối chúng khi không cần thiết, sử dụng các công tắc bên ngoài. (3) Bạn có thể khắc phục chúng bằng cách sửa đổi một số thiết bị nhất định để tắt hoàn toàn. (4) Bạn có thể thay thế các thiết bị sử dụng nguồn DC thay vì AC. (5) Bạn có thể trả thêm chi phí cho một hệ thống điện đủ lớn để xử lý các phụ tải cộng với dòng điện nhàn rỗi của biến tần (thường được thêm hơn $ 1000). Hãy rất cẩn thận và trung thực khi xem xét tránh tất cả các tải ảo.
Không phải lúc nào bạn cũng có thể đoán trước được nhu cầu hoặc hành vi của con người trong tương lai. Tất cả chỉ cần một lần tải ảo để làm rối tung kế hoạch hoàn hảo của bạn.
Cấp điện cho giếng nước hoặc máy bơm áp lực
Ở những nơi xa, máy bơm cấp nước thường là phụ tải điện lớn nhất. Nó đảm bảo được xem xét đặc biệt vì một số lý do. (1) Hầu hết các máy bơm tạo ra dòng điện tăng rất cao trong quá trình khởi động. Biến tần phải có đủ công suất tăng áp để xử lý nó trong khi chạy bất kỳ tải nào khác có thể được bật. (2) Hầu hết các máy bơm được sử dụng để điều áp tự động. Trong trường hợp đó, máy bơm sẽ khởi động bất ngờ, vài lần mỗi ngày. (3) Ở Bắc Mỹ, hầu hết các máy bơm (đặc biệt là máy bơm chìm) chạy bằng điện 230 volt trong khi các thiết bị nhỏ hơn và đèn sử dụng tiêu chuẩn 115 volt. (4) Máy bơm nước xoay chiều không tiết kiệm năng lượng.
Hệ thống điện (cũng như bộ biến tần) có thể cần phải lớn hơn đáng kể để xử lý tải.
Điều quan trọng là phải đủ kích thước biến tần, đặc biệt là để xử lý xung khởi động. Kích thước lớn hơn nữa nếu bạn muốn nó khởi động máy bơm mà không làm cho đèn mờ hoặc nhấp nháy. Yêu cầu chúng tôi giúp đỡ để thực hiện việc này bởi vì các nhà sản xuất biến tần đã không cung cấp đủ dữ liệu để định kích thước liên quan đến máy bơm. Để có được 230 vôn từ bộ biến tần 115 vôn, hãy sử dụng hai bộ biến tần "xếp chồng lên nhau" (nếu chúng được thiết kế cho điều đó) hoặc sử dụng một máy biến áp để tăng điện áp. (Công tắc áp suất nên được nối dây trước máy biến áp, vì vậy máy biến áp sẽ không phải là tải ảo.)
Để thay thế, bạn có thể cân nhắc sử dụng máy bơm chạy bằng điện một chiều. Nó sẽ hoàn toàn độc lập với biến tần. Máy bơm DC hiệu quả đã được phát triển đặc biệt cho các hệ thống năng lượng tái tạo. Họ có thể bơm nước bằng 1/3 đến 1/2 năng lượng của máy bơm xoay chiều. Máy bơm DC chuyên dụng và do đó đắt hơn máy bơm AC, nhưng chi thêm $ 1000 cho một máy bơm DC có thể tiết kiệm $ 2000 trong tổng chi phí hệ thống.
Chất lượng: Bạn nhận được những gì bạn phải trả cho
Một biến tần tốt là đáng tin cậy và có thể xử lý nhiều loại tải mà không lãng phí nhiều năng lượng. Nó được bảo vệ tốt khỏi các dòng điện từ sét và tĩnh điện gần đó, cũng như các dòng điện dội ngược từ động cơ trong điều kiện quá tải. Một biến tần tốt là một thiết bị công nghiệp có chất lượng được kiểm chứng và chứng nhận về độ an toàn, có thể tồn tại trong nhiều thập kỷ. Một biến tần rẻ tiền có thể sớm kết thúc với đống rác, và thậm chí có thể trở thành mối nguy hiểm cháy nổ. Coi biến tần là một thành phần nền tảng. Mua một cái tốt cho phép bạn mở rộng nhu cầu trong tương lai.
Tìm kiếm sự trợ giúp chuyên nghiệp
Thiết kế hệ thống an toàn và hiệu quả là rất quan trọng. Ở những nơi sử dụng nhiều điện áp và nguồn điện, mã điện (Mã điện quốc gia ở Hoa Kỳ) có thể khá phức tạp. Tốt nhất bạn nên tìm đến sự trợ giúp của chuyên gia trong khâu thiết kế. Chúng tôi hy vọng bài viết này hữu ích trong việc giúp bạn bắt đầu.
