30 Bin Üyemize Katılın
E-Bülten yayınlarımız için abone olun.

İnvertör (Inverter)Nedir? Nerelerde Kullanılır?

İnvertör (dönüştürücü, evirici, inverter) Nedir?

Elektriksel bir güç dönüştürme elemanı olarak tanımlanabilen invertör, güç dönüştürücü ya da evirici olarak da adlandırılmaktadır. Yaygın olarak kullanılan inverter kelimesi ise invertörün ingilizcedeki karşılığıdır. İnvertörler, herhangi bir DC kaynaktan aldığı gerilimi işleyerek, sabit veya değişken genlik ve frekanslı AC gerilim elde etmek için kullanılan güç elektroniği devreleridir. 

İnvertörün ters fonksiyonuna redresör veya doğrultucu denir. Dalgalı akım (AC) güç kaynağının gerilimi sinüs eğrisi şeklinde artar ve azalır. Gerilim pozitifken akım bir yönde, gerilim negatifken ters yönde akar. Bu tür güç sistemleri, büyük miktarlardaki enerjinin uzak mesafelere verimli olarak aktarılmasını sağlar. Bir invertörde bulunan doğrultucu, girişteki dalgalı akım (AC) gücünü doğru akım (DC) gücüne dönüştürmek için kullanılır.

Gücün her fazı için iki doğrultucuya ihtiyaç vardır. Bir doğrultucu yalnızca gerilim pozitifken, ikinci doğrultucu ise yalnızca gerilim negatifken üzerinden güç geçmesine izin verir. Büyük güç kaynaklarının çoğu üç fazlı olduğu için minimum altı doğrultucu kullanılır. Altı doğrultucu olan bir sürücüyü tanımlamak için “6 darbeli (pulse)” tanımı kullanılır. Bir invertör her biri 6 doğrultucudan oluşan birden fazla doğrultucu bölümlerine sahip olabilir. Böylelikle invertör “12 darbeli”, “18 darbeli”, ya da “24 darbeli” olabilir.

Güç elektroniğinin temel devrelerinden olan invertörler, günümüzde bilgisayarlarda kullanılan küçük güç kaynaklarından elektrik dağıtım sistemlerine güç veren büyük sistemlere kadar birçok farklı alanda kullanılmaktadır.

İnvertör istenilen gerilim, güç veya frekans değerlerinde AC akım elde edilmesini sağlar. Yenilenebilir enerji kaynaklarından elektrik üretmek için, araba, tekne ya da kamp alanı gibi mobil ortamlarda çalıştırılabilmesi için televizyonlarda, aydınlatma lambalarında invertör kullanılmaktadır.

Özellikle rüzgar ve güneş enerji sistemlerinden elde edilen enerjinin kullanıma uygun hale getirilmesi için daha kaliteli ve stabil çalışan, daha fazla özelliğe sahip invertör çeşitleri üretilmektedir. Mikroişlemci veya düşük voltaj kontrollü, alarma ve uyarı çıkışlarına sahip, aşırı yük korumalı, statik regülasyona sahip invertörler (inverter) üreticiler tarafından piyasaya sunulmaktadır. Kalkış akımları olmadığı için şebekeye zarar vermeyen invertörler minimum ve maksimum aralıklarda çalışırlar.

İnvertör Nerelerde Kullanılır?

İnvertörün kullanılma amacı; sistemdeki kesintileri, dalgalanmaları, dengesizlikleri, harmonikleri vb. önlenerek sistemin daha etkin ve verimli şekilde çalışmasını sağlamaktadır. Şebekeden gelen gerilim dalgalanmalarını, pikleri, fitre devresinden geçirerek temizleyen invertör cihazı bu etkilerden kaynaklanan motor, mekanik aksam hatalarını azaltır; bu parçaların tamir, bakım maliyetlerini en aza indirir ve ömürlerini uzatır. Ayrıca, invertör reaktif enerjiyi azaltarak tasarruf sağlanmasına imkan verir.

Elektriksel bir güç dönüştürme elemanı olarak tanımlanabilecek invertör, güç dönüştürücü ya da evirici, günümüzde bilgisayarlarda kullanılan küçük güç kaynaklarından elektrik dağıtım sistemlerine güç veren büyük sistemlere kadar birçok farklı alanda kullanılmaktadır. İnvertör yardımı ile televizyonlar, aydınlatma lambaları, bilgisayar, matkap, elektrikli süpürge gibi elektronik aletlerde kullanılır.

Hassas ölçüm gerektiren işlerde kullanılan ölçüm aletlerinde yine invertörler kullanılmaktadır.

Enerji alanında ise invertörler, rüzgar ve güneş gibi kesikli ve değişken üretim yapan yenilenebilir enerji santrallerinde kesintisiz, dengeli ve daha kaliteli bir enerji üretebilmek için kullanılmaktadır. Bununla birlikte, akü gibi enerji depolama sistemlerinden istenilen özellikle enerji çekebilmek için yine invertörlerden yararlanılmaktadır.

Özellikle yenilenebilir enerji kaynaklarının yararları konusundaki çalışmalar ile bu sistemlere duyulan ihtiyacın ve talebin artması sonucu rüzgar, güneş enerji sistemlerinden elde edilen enerjinin kullanıma uygun hale getirilmesi için daha kaliteli ve stabil çalışan, daha fazla özelliğe sahip inverter çeşitleri üretilmektedir. Mikroişlemci veya düşük voltaj kontrollü, alarma ve uyarı çıkışlarına sahip, aşırı yük korumalı, statik regülasyona sahip cihazlar üreticiler tarafından piyasaya sunulmaktadır. Kalkış akımları olmadığı için şebekeye zarar vermeyen cihazlar minimum ve maksimum aralıklarda çalışırlar.

UPS kesintisiz güç kaynaklarında invertör ile birlikte konvektör kullanılır.

Isıtma-havalandırma-hava koşullandırma (HVAC) uygulamalarında “Değişken Frekanslı Sürücü” (VFD inverter) teknolojisi yaygın olarak uygulanıyor.

İnvertörlerin Sağladığı Faydalar Nelerdir?

Esasen doğru akım ve alternatif akım arasında dönüşüm sağlayabilen, frekans ve gerilim düzeylerini ayarlayabilen tüm cihazlara invertör adı verilebilir. İnvertörler sayesinde 12V, 24V veya 48V olan doğru akımın 220V alternatif akıma dönüşmesi mümkün olur. Genel olarak invertör özelliği 0,5 ile 2000 Hz arasında hız ayarının (frekans ayarının) yapabilmesidir.

Şebeke yöneticileri üretilen enerjinin kalitesinin şebeke özellikleri ile aynı olmasını isterler. Bu sebeple invertörler şebekeye basılacak elektriğin kalitesini, gerilimini, frekansını, AC-DC akım türünü ayarlar. Bu unsurlar şebeke kalitesini etkileyici en önemli unsurların başında gelmektedir.

İnvertör önce şebeke gerilimini doğrultur, akımda meydana gelen azalıp artışını düzenler, sorunlu elektrik dalgalanmalarını düzenleyerek bobin ve kondansatöre ileterek temizlenmesini sağlar. Bu etkilerden kaynaklanan motor, mekanik aksam hatalarını azaltır; bu parçaların tamir, bakım maliyetlerini en aza indirir ve ömürlerini uzatır.

1) İnvertör Kapasite Kontrolü Enerji Tasarrufu Sağlar

Uygulamaların büyük bir bölümünde akışkanın sabit akışına gerek duyul­maz. Cihazın kapasitesi işletme zamanının yalnızca %1’ine karşılık gelen tepe (pik) yüke göre belirlenir. İşletmenin geri kalan zamanında akışın yal­nızca bir bölümüne ihtiyaç vardır. Geleneksel olarak akışı azaltmak için çıkışı kısan cihazlar kullanılır. Ancak, hız kontrolü ile karşılaştırıldığında bu yöntemler belirgin bir şekilde daha az verimlidir.

2) Mekanik Kapasite Kontrolü İle Enerji Tasarrufu Sağlar

Sabit hızlı bir pompa ya da fanın kapasite kontrolü için kısma vanaları, panjur ya da damperler kullanılabilir. Bu cihazlar basıncı arttırarak fan ya da pompayı eğri üzerinde daha az akışa izin verecek bir noktada çalışmaya zorlar. Güç kullanımı basınç ve akışın bir ürünüdür. Çıkışın kısılması basıncı arttırırken akışı azaltır ve bir miktar enerji tasarrufu sağlar.

3) İnvertörlerde Değişken Hız Kapasite Kontrolü Sağlanır

Santrifüj pompa, fan ve kompresörlerde hızın akış, basınç ve güç sarfiyatını nasıl etkilediğini ideal fan kanunları tanımlar. Hız kapasiteyi azaltmak için kullanıldığında aynı zamanda basınç ve akış da azaltılır, böylece maksimum enerji tasarrufu sağlanır. Kapasite azatlımı için mekanik ve hız kontrol yöntemleri karşılaştırıldığında değişken hızın en verimli kapasite kontrolü olduğu görülür.

4) Düşük Ani Deşarjlı Motor Kalkışı Sağlanır

Motor üreticileri zor tasarım seçenekleri ile karşı karşıya kalırlar. Düşük kal­kış akımı için optimize edilen tasarımlarda, genellikle verim, güç faktörü, kapasite ve maliyet dikkate alınmaz. Doğrusal akım (AC) indüksiyon motor­larının kalkış sırasında 6-8 kere tam yük amperi çekmeleri oldukça normal­dir. 

Yüklü miktarda akımın transformatörden geçmesi gerilim düşmesine neden olur ve bu da aynı elektrik sistemi üzerinde çalışan diğer cihazları olumsuz yönde etkiler. Hatta gerilim hassasiyeti olan bazı sistemlerin ener­jisi kesebilir. Bu nedenle, birçok mühendis doğrusal akım (AC) indüksiyon motorlarının kalkış akımını azaltıcı yöntemler geliştirirler.

5) Yumuşak Yol Vericiler ve İnvertör İle Bakım-Onarım Masrafları Azaltılır

Motor kalkışı sırasındaki ani deşarjı azaltmak için yıldız-üçgen, kısmi sargı, oto-trafo ve elektronik kontrollü yol vericiler yaygın olarak kullanılır. Bu yol vericilerin hepsi gücü motora sabit frekansta iletir ve bu nedenle motora uygulanan gerilim kontrol edilerek akım belli bir sınır içinde tutulmalıdır.  Yıldız-üçgen, kısmi sargı ve oto-trafo yol vericiler gerilimi düşürmek için özel elektrik bağlantıları kullanırlar. Elektronik yol vericileri ise gerilimi düşürmek için SCR’ler kullanırlar.

6) Doğal Kaynaklardan Kaliteli Elektrik Üretebilme İmkanı Sağlar

Rüzgar ve güneş enerjisi ile elektrik üretilirken de invertör teknolojisinden oldukça fazla yararlanmak mümkündür. Birçok komplike tesislerde şu an kullandığımız hız kontrol cihazı formatında cihazlar kullanılmaktadır.

İnvertör Çeşitleri Nelerdir?

İnvertörler kullanım amaçlarına göre iki grupta toplanır:

https://www.3faz.com/guc-invertorleri

  • Doğru akım (DC) akım kaynağından alternatif akım (AC) üretmek,
  • Üretilen AC akımın gerilimini veya frekansını değiştirmek.

Bu işlemi yapmak için invertör içerisinde; doğrultucu, frekans değiştirici, güç devresi ve otomatik denetim elemanları olmak üzere 4 adet devre elemanı bulunur.

İnvertörler şebekeye bağlı olarak veya şebekeden bağımsız olarak kullanılma durumlarına göre ikiye ayrılır:

  • Şebekenin bulunmadığı lokasyonlarda kullanılan invertörler (off-grid inverterler): Bu invertörler daha çok depolamalı sistemlerde kullanılmaktadırlar. Bu tarz uygulamalar daha çok şebeke hattının getirilmesinin çok masraflı olduğu çiftlik evleri, yayla evleri, gsm baz istasyonları gibi yerlerde kullanılmaktadır.
  • Şebekeye bağlı sistemlerde kullanılan invertörler (on-grid inverterler): Dönüştürülen elektriği şebekeye veren invertörler. Şebeke bağlantılı invertörler ise merkezi, dizi (string) ve mikro inverterler olarak üçe ayrılmaktadır:
    • Merkezi İnvertör: Merkezi invertörler büyük güçlerde santrallerde kullanılmaktadır. Genellikle tek bir invertörün gücü yüzlerce kW mertebelerinden başlayıp MW mertebelerine kadar çıkmaktadır. Merkezi invertör teknolojisi diğer invertör tiplerinden farklı olarak, panellerin invertör öncesinde DC korumanın yapıldığı bağlantı kutularında birleştirildikten sonra invertöre bağlantının yapıldığı sistemlerdir. Merkezi invertörler diğer invertör tiplerine göre daha büyük panel grupları tek merkezden yönetmektedir.
      Genel olarak merkezi invertörlerin alçak gerilim voltaj değerleri normal dağıtım trafolarının 400 V değerlerinden farklı olup 300V, 350V, 400V ve 690 V olacak şekilde üretilmektedirler. Merkezi invertör çıkışından sonra merkezi invertörün alçak gerilim voltaj seviyesine göre üretilmiş trafodan geçerek orta gerilim şebekesine 33 kV – 34,5 kV seviyesinden bağlantısı yapılır.
    • Dizi İnvertörler: Dizi invertörler gerek saha gerekse çatı uygulamalarında tercih edilebilirler. Farklı çatı tiplerinde farklı tiplerde dizi invertörler kullanmak mümkündür. Dizi invertörlerdeki amaç tek bir santrali parçalara ayırarak her bir parçanın birbirinden bağımsız olarak enerji üretmesini sağlamaktır.
      DC giriş gerilimlerinin müsaade ettiği voltaj değerine kadar panellerin seri bağlandığı ve her bir FV dizinin doğrudan invertöre bağlantısı ile oluşturulan sistemlerin invertörüdür.
      Evsel kurulumlarda 2-5 kW aralıklarında üretilip 230 V tek fazlı ve 5 kW üstünde 400 V üç fazlı olarak üretilmektedir. Endüstriyel ve santral sistemlerde MW seviyelerine ulaşmak için 30 -33 kW AC çıkış gücündeki dizi invertörler kullanılmaktadır. Sistem güvenliği için DC ve AC koruma ekipmanları ile birlikte üretilen paket dizi invertör çözümleri bulunmaktadır.
    • Mikro İnvertörler: Mikro invertörler ise her biri bir panel arkasına monte edilen invertörlerdir. Özellikle parçalı gölgelenmelerin çok fazla olduğu çatı sistemlerinde tercih edilmesi yanı sıra günümüzde saha uygulamalarında nadiren de olsa kullanılmaya başlanmıştır.
Şekil 1: İnvertörün Bağlantı Şekilleri
  • Hibrid İnvertör: Hibrit invertörler, enerji üretimin ihtiyaçtan daha fazla olduğunda akü gibi depolama elemanlarında toplanmasını veya şebekeye verilmesini sağlayan; üretimin ihtiyaçtan daha az olduğunda şebekeden enerji çekilmesini sağlayan çift yönlü invertörlerdir.

Pek çok elektronik aletin çalışma gerilimi olan 220V değerine sağlayan 220 VAC çıkışlı invertörler çıkış dalga şekillerine göre (ürettiği akım dalgasının şekline göre) Kare dalga veya Sinüs Benzeşimli (Modifiye) İnvertörler ve Tam/Saf Sinüs Dalga olmak üzere üç ana başlıkta toplanabilir.

  • Tam Sinüs İnvertörler: Yaşamımızda kullandığımız tüm elektrikli cihazları besleyen şebeke elektrik de Tam/ Saf Sinüs dalgadır. Tam sinüs invertörler, AC çıkışta tam sinüs (sinüsoidal) dalga formuna sahiptir. Tam sinüs invertör, gelen voltaj ve frekansları tam sinüs dalga olarak ayarlar. Çalışma frekansları 50/60 Hz, verimleri ise %89 ila %94 arasındadır. Uygulamada tam anlamıyla saf bir sinüs dalgası mevcut değildir. Çeşitli kayıplar ve harmonikler dolayısıyla ancak teorik olarak şebeke elektriği dendiğinde akla tam sinüs dalga şekli gelir. Tam sinüs invertörler özellikle tıbbi cihazlarda ve ölçü sistemleri gibi hassas çalışma gerektiren sistemlerde kullanılır.
Şekil 2: Farklı Güçteki Tam Sinüs İnvertörler
  • Sinüs Benzeşimli veya Modifiye Sinüs İnvertörler: Modifiye sinüs olarak da bilinen kare dalga invertör maksimum güç noktası takibi (MPPT) adı verilen bir algoritmaya sahiptir. Maksimum verim elde etmek için geliştirilen bu algoritma sistemdeki mevcut yük üzerinden hesaplamalarını otomatik olarak gerçekleştirmektedir. Bu invertörler, sinüs eğrisini kare dalgacıkların sayısını arttırarak merdiven basamağı formuna benzer davranış sergiler. Modifiye invertörler, saf sinüs şeklinde elektrik çıkışı vermediği için buzdolabı, çamaşır makinası, hassas elektronik cihazlar vb. cihazların bozulmalarına neden olabilirler. Eğer invertör (evirici) bu tarz hassas yüklerin beslenmesinde kullanılacak ise kesinlikle saf sinüs invertör tercih edilmelidir. Kare dalga invertör (modifiye sinüs invertör), aydınlanma ve ısınma gibi düşük hassasiyetli işler için uygundur.
Şekil 3: Modifiye İnvertör
  • Mikro İnvertör: Sanayi ihtiyaçlarını karşılamak için trifaz 380 volt verebilen invertör modellerinin yanı sıra paralel bağlanarak yüksek verim elde edilmesini sağlamayı amaçlayan invertörlerdir.
Şekil 4: Mikro İnvertör

İnvertör Fiyatları Ne Kadar?

İnvertör fiyatları tercih edilen markaya ve ihtiyaç duyulan teknik özelliklere göre değişkenlik göstermektedir. Bunun dışında invertör fiyatları, daha çok yurtdışında üretildiği için döviz kurlarından da etkilenmektedir. 2019 yılı Ocak ayı itibariyle invertör fiyatları 93 TL’den başlayıp 25 bin TL’ye kadar çıkmaktadır.

https://www.3faz.com/mervesan-150-watt-12-vdc220-vac-invertor-msi-15012

Ortalama Güçüne Göre İnverter Fiyatları

  • 1 kW İnvertör = 2500 TL
  • 3 kW İnvertör = 3800 TL
  • 5 kw İnvertör = 7500 TL
  • 10 kW İnvertör = 9500 TL
  • 20 kW İnvertör = 15000TL

https://www.3faz.com/


Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir