قرار است در این مقاله به شرح یکی از ابزارها و دستگاه‌های حیاتی در زمینه برق یعنی فیلتر ورودی اینورتر پرداخته شود. فیلتر ورودی یک ابزار است که به اینورتر متصل می‌شود و از بروز اختلال و نویز در عملکرد آن جلوگیری می‌کند. به جهت آشنایی بیشتر و توضیحات ساده ابتدا اینورتر و کاربرد آن را برای شما شرح می‌دهیم سپس به توضیح فیلتر ورودی اینورتر به همراه نحوه کارکرد، تاریخچه و اینکه در چه صنایعی کاربرد دارد، خواهیم پرداخت. اگر علاقه مند به حوزه برق هستید و می‌خواهید به زبانی ساده با تجهیزات آن آشنایی پیدا کنید شما را به خواندن این مقاله دعوت می‌کنیم.
اینورتر چیست؟ و در چه صنایعی کاربرد دارد؟
قبل از اینکه به توضیح فیلتر ورودی اینورتر بپردازیم لازم است نکاتی راجع به جریان مستقیم و جریان متناوب برق بدانید تا به زبان ساده و راحت‌تری مفهوم دستگاه (اینورتر) را متوجه شوید.
جریان مستقیم (Direct Curent) مانند جریان آبی است که در یک جهت حرکت می‌کند. همواره از یک نقطه به نقطه دیگر مانند یک خط صاف است. معمولا باتری موبایل و لپ تاپ، سیستم مخابرات و ارتباطات و سیستم‌های خورشیدی جهت تامین انرژی برق از جریان مستقیم استفاده می‌کنند.
جریان متناوب (Alternating Curent) همان جریان آبی است که به صورت متناوب و پیوسته از یک سمت به سمت دیگر جریان دارد. الکترون‌ها در این جریان به صورت رفت و برگشتی حرکت می‌کنند و به صورت دوره‌ای جریان عوض می‌شود. معمولا شبکه برق عمومی و تجهیزات خانگی مانند یخچال، تلویزیون و چراغ‌ها از جریان متناوب برای تامین برق استفاده می‌کنند.
در این بخش با دو جریان مستقیم و متناوب آشنایی پیدا کرده‌اید. در مواردی به دلایل مختلف لازم است این دو جریان به یکدیگر تبدیل شوند، یعنی جریان مستقیم تبدیل به جریان متناوب شود و یا جریان متناوب به جریان مستقیم تغییر پیدا کند. در این شرایط از اینورترها استفاده می‌کنیم.
پس در حقیقت، اینورترها، دستگاه‌های الکترونیکی هستند که جریان مستمر (DC) را به جریان متناوب (AC) و یا برعکس تبدیل می‌کنند. این تجهیزات در انواع صنایع از جمله الکترونیک خانگی، صنایع موتور و انرژی‌های تجدیدپذیر به کار می‌روند.
فیلتر ورودی اینورتر (نویز فیلتر) چیست و چرا اینورترها به آن نیاز دارند؟
فیلتر ورودی اینورتر یک ابزار مجزا از خود اینورتر است که به آن متصل می‌شود. وظیفه اصلی این قطعه الکترونیکی، کنترل نویز، تنظیم فرکانس ولتاژ ورودی و جلوگیری از امواج ناخواسته است. در بند زیر می‌توانید کاربرد و دلایل استفاده از فیلتر ورودی اینورتر (نویز فیلتر) را مشاهده کنید.
- کنترل نویز
در فرآیند تبدیل جریان مستقیم به جریان متناوب، نویزهای الکترومغناطیسی شکل می‌گیرند که این نویزها می‌توانند به لوازم الکترونیکی آسیب جدی وارد کنند. فیلتر ورودی در اینورترها کمک می‌کند تا میزان نویزها کاهش یافته و عملکرد سیستم بهبود یابد.
- جلوگیری از امواج ناخواسته
اینورترها ممکن است منجر به شکل‌گیری امواج‌هایی شوند که به دستگاه‌ها یا شبکه برق آسیب وارد کند. فیلتر ورودی اینورتر جلوی این امواج را می‌گیرد و از ایجاد اختلال جلوگیری می‌کند.
- تنظیم فرکانس ولتاژ
از دیگر کاربردهای استفاده از فیلتر ورودی اینورتر این است که فرکانس و ولتاژ ورودی را بهبود می‌بخشد و موجب سازگاری بیشتر با سایر تجهیزات الکترونیکی می‌شود.
- افزایش کیفیت برق
زمانی که فیلتر ورودی اینورتر موجب بهینه سازی کیفیت جریان ولتاژ می‌شود از بروز اختلالات جریان برق نیز جلوگیری می‌کند و در نهایت موجب حفظ پایداری سیستم برق و انرژی می‌شود.
موارد بیان شده از جمله مهم‌ترین دلایل استفاده از فیلتر ورودی اینورتورها می‌باشد. این قطعه با جلوگیری از امواج ناخواسته از تجهیزات الکترونیکی محافظت می‌کند.
در صورت نبود فیلتر ورودی چه اتفاقی می‌افتد؟
همانطور که اشاره کردیم زمانی که اینورتر مشغول تبدیل جریان برق مستقیم به متناوب یا تبدیل جریان برق متناوب به مستقیم هستند، مشکلات مختلفی شکل می‌گیرد که به فیلتر ورودی نیاز پیدا می‌کنیم. در ادامه به توضیحات بیشتری خواهیم پرداخت.
در صورت نبود فیلتر ورودی اینورتر در فرآیند تبدیل جریان مستقیم به جریان متناوب و بالعکس توسط اینوتر، مشکلات زیادی ممکن است رخ دهد. عدم حضور فیلتر ورودی می‌تواند منجر به افزایش نویزهای الکترومغناطیسی و تولید هارمونیک های غیر مطلوب شود. این نویزها و هارمونیک‌ها به شبکه برق متصل شده و سایر دستگاه‌ها را تحت تاثیر قرار می‌دهند. همچنین عدم کنترل صحیح روی فرکانس و ولتاژ خروجی اینورتر ممکن است موجب تغییرات ناپیوسته در شبکه الکتریکی و کاهش کیفیت برق شود. در نهایت این تغییرات و مشکلات منجر به اختلال در عملکرد دستگاه‌ها، خرابی تجهیزات الکترونیکی و کاهش بهره‌وری سیستم‌ها می‌شوند. در اینجا است که استفاده از فیلتر ورودی اینورتر ضروری تلقی می‌شود تا کنترل بر روی نویز، هارمونیک و کیفیت برق ورودی شکل گیرد.
فیلترهای ورودی اینورتر یا نویز فیلترها چه انواعی دارند؟
فیلترهای ورودی اینورتر یا نویز فیلتر، دارای مدل های نویز فیلتر تکفاز و نویز فیلتر سه فاز هستند که در هر دو مدل نویز فیلتر، قابل ارائه با جریان های مختلف جهت حذف نواسانات الکتریکی و الکترومغناطیسی دستگاه ها استفاده میگردند.
تاریخچه فیلتر ورودی اینورتر
تاریخچه فیلترهای ورودی به توسعه و استفاده از اینورترها برمی‌گردد. همانطور که اشاره کردیم برای تبدیل دو جریان برق مستقیم و متناوب به یکدیگر از اینورترها استفاده می‌شود. در ادامه نگاه کلی به تاریخچه فیلتر ورودی اینورتر ارائه شده است.
در دهه 1960 و 1970 با پیشرفت تکنولوژی اینورتر ها وارد بازار شدند. در ابتدا تمرکز اصلی برروی بهبود کارایی و عملکرد اینورترها بود. با استفاده گسترده آنها در صنایع مختلف در سال 1980 و 1990 نیاز به کنترل نویز و حفاظت از تجهیزات الکترونیکی احساس شد. این نیاز منجر به شکل گیری فیلتر ورودی اینورتر شد که به کاهش نویزهای الکترومغناطیسی و افزایش بهره وری، طول عمر و کیفیت لوازم الکترونیکی و برقی شد. با گسترش استفاده از سیستم‌های خورشیدی و اینورترها در دهه2000 به بعد تحقیقاتی جهت بهبود کیفیت، عملکرد و سازگاری بهتر فیلترهای ورودی اینورتر صورت گرفت. تاریخچه این فناوری نمایانگر پیشرفت مداوم، جهت بهبود عملکرد اینورتر با استفاده از فیلتر ورودی است تا کیفیت برق بهبود یابد و از مشکلات احتمالی جلوگیری شود.
مزایا و معایب فیلتر ورودی اینورتر
فیلتر ورودی اینورتر همانند سایر تجهیزات الکترونیکی مزیت‌ها و معایبی دارد که در بند زیر آورده شده است.
مزایا:
فیلترهای ورودی اینورتر با مزایای مهمی برای سیستم‌های الکتریکی همراه هستند. یکی از مزایا اصلی و کلیدی آنها افزایش کیفیت تغذیه برق است. این فیلترها قادرند به تصفیه سیگنال ورودی و حذف هارمونیک‌ها و نویز کمک کنند، که نتیجه آن بهبود پایداری و کارکرد سیستم الکتریکی است. همچنین، فیلترهای ورودی اینورتر به عنوان محافظی علیه خرابی و نوسانات جریان و ولتاژ عمل می‌کنند. در نهایت، استفاده از فیلترهای ورودی اینورتر موجب بهبود عملکرد و ایمنی سیستم‌های الکتریکی می‌شود و نقش مهمی در بهینه‌سازی انرژی و جلوگیری از مشکلات ناشی از هارمونیک‌ها دارد.
معایب:
فیلترهای ورودی اینورتر، همانند هر تجهیزات الکتریکی دیگر، ممکن است با معایب خاصی روبه‌رو شوند. یکی از معایب احتمالی می‌تواند افت ولتاژ باشد که ممکن است در نتیجه استفاده از این فیلترها ایجاد شود. این افت ولتاژ ممکن است بر اثر مقاومت داخلی فیلتر یا افت ناشی از عملکرد فیلتر ورودی در مقابل هارمونیک‌ها باشد. همچنین، استفاده از فیلترهای ورودی اینورتر ممکن است موجب افزایش هزینه و تعمیرات فنی شود. نصب و نگهداری آنها نیز نیازمند تخصص فنی است و ممکن است در برخی موارد به تجهیزات اضافی نیاز داشته باشد.
در نهایت، انتخاب و استفاده از فیلترهای ورودی اینورتر نیاز به تحلیل دقیق نیازهای سیستم مرتبط دارد تا از بهینه شدن عملکرد و ایمنی سیستم برقی اطمینان حاصل شود.
شرکتهای تولید کننده فیلتر ورودی اینورتر
شرکتهای مختلفی به تولید و عرضه فیلتر ورودی اینورتر پرداخته‌اند اما یکی از مشهورترین شرکتهای تولید کننده اینورتر شرکت TDK است.
شرکت TDK یک شرکت آلمانی است که با تاریخچه طولانی و حضور قوی در زمینه های مختلف نماد توانمندی و پیشرفت تکنولوژی شناخته می‌شود. این شرکت آلمانی با فعالیت‌های گسترده در حوزه‌های صنعت، انرژی و تولید نویزفیلترها و تجهیزات مرتبط نقش بزرگی دارد. یکی از محبوب‌ترین و با کیفیت‌ترین فیلتر ورودی اینورترهای دنیا را تولید و توزیع می‌کند.
فیلتر ورودی اینورتر در چه صنایعی مورد استفاده قرار می گیرد؟
فیلتر ورودی اینورتر در صنایع مختلف جهت افزایش کیفیت و عملکرد سیستم‌های الکتریکی کاربرد دارد.
صنعت الکترونیک
در تجهیزات الکترونیک، اینورترها به عنوان منبع تغذیه سیستم و دستگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فیلتر حذف نویزهای الکتریکی و افزایش بهینه‌سازی سیستم‌های برقی را تضمین می‌کند. این امر منجر به تامین برق بدون خطر برای قطعات حساس الکترونیکی می‌شود و از اختلالات احتمالی جلوگیری می‌کند.
سیستم کنترل موتور
صنایع متکی به موتورها به منظور کنترل حرکت و تنظیم سرعت، از اینورترها به عنوان اجزای حیاتی استفاده می‌کنند. فیلتر ورودی به جلوگیری از نویز الکتریکی و بهینه سازی عملکرد موتورها کمک می‌کند. عملکرد صاف و کارآمد فرآیندهای موتور محور را تضمین می‌کند و بهره‌وری کلی صنعتی را افزایش می‌دهد.
انرژی تجدیدپذیر
در اینورترهایی که به منظور انتقال انرژی از منابع تجدیدپذیر مانند خورشید و باد به شبکه برق استفاده می‌شود، فیلتر ورودی برای کاهش نویز الکتریکی و محافظت از سیستم‌های الکترونیکی در برابر اختلالات مختلف منابع تجدید پذیر، بسیار حیاتی است. اطمینان و کارایی فرآیند تبدیل انرژی را افزایش می‌دهد و به ادغام انرژی‌های تجدید پذیر در شبکه کمک می‌کند.
سیستم منبع تغذیه بدون وقفه (UPS)
سیستم‌های یو پی اس برای تامین برق در زمان قطع یا نوسانات ولتاژ طراحی شده‌اند. اینورترها بخش اساسی UPS هستند و فیلتر ورودی منبع تغذیه پایدار و بدون نویز را تضمین می‌کند. انتقال یکپارچه به برق پشتیبان را میسر می‌سازد و از دستگاه های متصل در برابر قطع برق محافظت می کند.
در این صنایع با استفاده از فیلتر ورودی اینورتر به طور ویژه‌ای از تجهیزات گران قیمت خود محافظت می‌کنند و مانع آسیب رسیدن به آنها می‌شوند.
کلام اخر
در این محتوا به طور جامع به فیلتر ورودی اینورتر به همراه ویژگی و نحوه کارکرد آن پرداخته شد.
فیلتر ورودی اینورتر یک قسمت مهم و کلیدی در سیستم های الکتریکی تلقی می‌شود که هدف اصلی آن جلوگیری از نوسانات، نویز، هارمونیک و حفظ پایداری سیستم است که توسط اینورتر برای تبدیل (جریان مستقیم به متناوب و بالعکس) به وجود آمده است و در صنایع مختلفی نظیر انرژی تجدید پذیر، مخابرات و الکترونیک کاربرد دارد.
سوالات متداول
آیا اینورترها بدون فیلتر ورودی کار می‌کنند؟
بله اینوترها بدون فیلتر ورودی نیز کار تبدیل جریان (AC) به(DC) را انجام می‌دهند.
فیلتر ورودی اینورتر چه نقشی در سیستم الکتریکی دارد؟
فیلتر ورودی به اینورتر متصل می‌شود تا نویز را کنترل کند، از امواج ناخواسته جلوگیری کند و موجب طول عمر و افزایش کارایی سیستم و تجهیزات برقی شود.
تفاوت سیستم جریان مستقیم و متناوب در چیست؟
جریان مستقیم همواره در یک جهت حرکت می‌کند مانند ماشین‌های خیابان یک طرفه. جریان متناوب رفت و برگشتی است و مانند خیابان دوطرفه در هردو جهت جریان دارد.
فیلتر ورودی همان اینورتر است؟
خیر فیلتر ورودی یکی از اجزای اینورتر است که به آن متصل می‌شود و کارایی آن را افزایش می‌دهد.