Ο αντιστροφέας ή inverter. Ελεγκτής στροφών τριφασικών μοτέρ βραχυκυκλωμένου δρομέα.

Κύκλωμα αντιστροφέα ή inverter 

Τα τριφασικά μοτέρ βραχυκυκλωμένου δρομέα, που είναι η πρώτη επιλογή για πλήθος εφαρμογών, έχουν την ταχύτητά τους άμεσα εξαρτώμενη από την συχνότητα του ρεύματος τροφοδοσίας τους.
Στην χώρα μας, όπως και παντού στην γη, η συχνότητα είναι καθορισμένη και σταθερή από τον πάροχο και δεν μπορεί να επιλεχθεί (σε εμάς η Δ.Ε.Η. στα 50 Hz).
Ο μόνος ικανοποιητικός τρόπος για να ελέγξουμε τις στροφές είναι μέσω αντιστροφέα ή inverter.

Ο αντιστροφές, όπως λέει και το όνομά του, "αντιστρέφει" (invert) την τάση, από συνεχή στην είσοδο του, εσωτερικά βέβαια γιατί η πραγμστική είσοδος που βλέπουμε εμείς είναι ac και την κάνει εναλλασσόμενη ελεγχόμενης ενεργούς τιμής και συχνότητας στην έξοδό του.

Η τεχνική της δημιουργίας εναλλασσόμενης τάσης από συνεχή, που συνήθως επιλέγεται από τους κατασκευαστές των inverters, είναι η P.W.M. (Pulse Width Modulation)
Την συνεχή τάση που χρειάζονται, την φτιάχνουν, εσωτερικά, από την εναλλασσόμενη παροχή τους με μονοφασική ή τριφασική γέφυρα ανόρθωσης.

Schneider μονοφασικό inverter

Το βασικό σχέδιο λειτουργίας ενός inverter φαίνεται στην εικόνα.
Ως διακοπτικά στοιχεία, Τ1 έως Τ6, χρησιμοποιούνται γρήγορης απόκρισης τρανζίστορ ισχύος. Οι δίοδοι D1 έως D6, που είναι δίοδοι ελευθέρας ροής είναι και αυτοί γρήγορης απόκρισης και είναι για την προστασία των τρανζίστορ.

Υπάρχουν στην αγορά μονοφασικά inverter που είναι για μικρά τριφασικά μοτέρ, και τα τριφασικά inverter που προορίζονται για μεγαλύτερα μοτέρ.
Ο χαρακτηρισμός μονοφασικό ή τριφασικό, φανερώνει την τροφοδοσία τους, αν δηλαδή έχουν ως είσοδο μονοφασική τάση 230 volts για την Ελλάδα, ή τριφασική 400 volts . Επίσης προσδιορίζουν και την μέγιστη ενεργό τιμή της τάση εξόδου που μπορούν να δώσουν, δηλαδή 230 volts για τα μονοφασικά και 400 volts για τα τριφασικά.



Οι παράμετροι λειτουργίας των inverter ποικίλουν ανάλογα με την φίρμα, το μέγεθος της ισχύς τους και τις δυνατότητες τους και "περνιούνται" στην μνήμη τους είτε από το πάνελ τους με την οθόνη που έχουν, είτε σε αρκετά μοντέλα, μέσω Η/Υ. Τελευταία η παραμετροποίηση γίνεται και από κινητό τηλέφωνο μέσω bluetooth.

Το στοιχεία του inverter σε ταμπελάκι
στα πλάγια του. 

Οι βασικοί παράμετροι περιλαμβάνουν τον χρόνο επιτάχυνσης (σε πόσα δευτερόλεπτα από την εκκίνηση θα φτάσει τις επιλεγμένες στροφές - συχνότητα) , τον χρόνο επιβράδυνσης (σε πόσα δευτερόλεπτα από την εντολή στοπ θα φτάσει στην ελάχιστη επιτρεπτή συχνότητα πριν σταματήσει), την ελάχιστη και μέγιστη συχνότητα λειτουργίας, την ρύθμιση μέγιστου ρεύματος εξόδου και ρεύματος θερμικού.
Η κύρια προστασία του κινητήρα, που συνδέεται με inverter, είναι μέσω παραμέτρου που ρυθμίζεται στην ίδια τιμή που ρυθμίζεται και το κοινό θερμικό ή θερμομαγνητικό και συνήθως είναι (το μέγιστο) στην ονομαστική τιμή της έντασης του μοτέρ.
Στην οθόνη έχουμε επιλογή να εμφανίσουμε σε πραγματικό χρόνο διάφορες μετρούμενες τιμές όπως η τάση εισόδου, εξόδου, η DC τάση μετά την ανόρθωση και το ρεύμα που τραβάει το φορτίο.

Κάτω από το καπάκι του inverter

Λόγω του τρόπου δημιουργίας της εναλλασσόμενης τάσης, με κερματισμό της συνεχούς με ηλεκτρονικούς διακόπτες σε μεγάλες συχνότητες (περίπου 5 με 20 KHz, επιλεγόμενη μέσω παραμέτρου) υπάρχουν και οι αναπόφευκτες ανεπιθύμητες αρμονικές, όπως λέγονται οι συχνότητες που είναι πολλαπλάσιες της συχνότητας κερματισμού.
Στα μοτέρ που ελέγχονται από inverter υπάρχει το μειονέκτημα της άσκοπης "κυκλοφορίας" αυτών των αρμονικών ρευμάτων που δημιουργούν ανεπιθύμητη θερμότητα στους αγωγούς και μπορεί σε κάποιες περιπτώσεις η σπατάλη ενέργειας να είναι μετρήσιμη και σχετικά μεγάλη π.χ. στις μεγάλες βιομηχανίες με μεγάλα μήκη αγωγών.

Το καλώδιο από τον αντιστροφέα έως το μοτέρ πρέπει να έχει αγώγιμο γειωμένο μανδύα, να είναι δηλαδή μπλενταζέ, όπως λέγεται, γιατί οι συχνότητες των αρμονικών είναι τέτοιες που μεταδίδονται  ως ηλεκτρομαγνητικός παλμός κάνοντας "παράσιτα" στα διπλανά κυκλώματα και βέβαια δεν είναι καλά για τον άνθρωπο.

Τριφασικό inverter μάρκας yaskawa (της OMRON)

Τα μοτέρ που ελέγχονται με inverter πρέπει να έχουν καλό αερισμό γιατί στις χαμηλές στροφές δεν είναι επαρκής ο αερισμός από τις δικές τους φτερωτές ψύξης.
Αν δουλεύουν συνέχεια σε χαμηλές στροφές πρέπει να μπει ξεχωριστός ανεμιστήρας ψύξης. Υπάρχουν  ειδικά κατασκευασμένα μοτέρ με μεγαλύτερες επιφάνειες απαγωγής θερμότητας (τα πτερύγια του μοτέρ) ειδικά για να οδηγούνται από inverter.

Αχρηστευμένο inverter από σκασμένο πυκνωτή 

Τα κλιματιστικά με inverter ελέγχουν τις στροφές του μοτέρ του κομπρεσέρ του φρέοντος σύμφωνα με την ρύθμιση της θερμοκρασίας και όχι με τις μέγιστες στροφές του μοτέρ, όπως θα γινόταν αν δεν είχαν το inverter, επιτυγχάνοντας έτσι καλύτερο αποτέλεσμα και κάποια οικονομία.

Τα μικρά inverter που χρησιμοποιούνται συνδέοντας τα στην θέση του αναπτήρα του αυτοκινήτου για να "βγάλουν" παροχή πρίζας σούκο έχουν σταθερή 50Hz και όχι μεταβλητή συχνότητα, ενώ τα φθηνά μοντέλα "βγάζουν" τετραγωνικό παλμό, πολύ μακριά από τον ημιτονικό της ΔΕΗ.