Что такое инвертор: разновидности и прицип работы

Алгоритм работы обычного кондиционера

Чтобы понять, чем отличается кондиционер с инвертором, желательно ознакомиться с рабочим циклом в обычного «сплита». Как устроена климатическая установка в упрощенном виде:

• 2 теплообменника – испаритель и конденсор — объединены медными трубками в замкнутый контур, по которому циркулирует фреон;
• на линии с газообразным фреоном установлен компрессор, поднимающий давление в конденсаторе;
• на обратной магистрали стоит расширительный клапан (терморегулирующий вентиль либо капиллярное устройство);
• оба теплообменника разнесены по разным блокам (внутреннему и наружному) и обдуваются вентиляторами;
• управление агрегатами лежит на электронном блоке, получающем сигналы датчиков температуры и давления.

Схема работы бытовой системы кондиционирования воздуха

Стандартный «сплит» действует в режиме on / off (вкл/выкл) по следующему алгоритму:

1. Пользователь включает аппарат на охлаждение и задает требуемую температуру внутри комнаты.
2. Компрессор запускается на полную мощность и поднимает давление в конденсоре. Спустя примерно полминуты включается турбина внутреннего блока и начинает гнать в помещение холодный воздух из испарителя.
3. Когда температура в комнате достигает установленного значения, электроника по сигналу датчика останавливает компрессор.
4. Поскольку дроссельный клапан постоянно пропускает жидкий фреон в испаритель, процесс охлаждения продолжается, пока давление в системе не выровняется. Температура воздуха падает на 1—2 градуса ниже заданной.
5. Когда помещение снова нагревается, контроллер по сигналу датчика опять включает компрессорный агрегат. Тот снова затрачивает 20—40 секунд на поднятие давления, за это время температура успевает вырасти еще на градус. Затем подача охлажденного воздуха возобновляется.

Примеры обмерзания теплообменника-конденсатора

Аналогичным образом устроены другие типы старых кондиционеров – мобильные, напольные и канальные. Аппараты типа «зима – лето» способны работать на обогрев, пока мороз на улице не достигнет —5 °С. При более низких температурах в останавливающемся компрессоре начинает густеть масло, а ребра конденсора покрываются льдом.

Уход за инверторным кондиционером

Как любая другая техника, система кондиционирования требует регулярного контроля и обслуживания. В процессе работы инвертор перекачивает огромное количество воздуха, который загрязнён частицами пыли, особенно на нижних этажах домов мегаполисов. Вся эта пыль оседает на фильтрах и частично проникает внутрь внешнего блока.

При отсутствии ухода в системе создаются условия для размножения бактерий, образуется плесень, которая в конечном счёте может привести к выходу из строя агрегатов или даже стать потенциальным источником бактериальных заболеваний в охлаждаемом помещении.

Чтобы избежать этих негативных последствий необходимо проводить регламентное техническое обслуживание инвертора, включающее антибактериальную обработку, замену фильтров, проверку трасс и замену/дозаправку хладагента, чистку теплообменника и другие необходимые операции.

Также рекомендуется время от времени проверять уровень масла и фреона.

Как работает сварочный аппарат инверторного типа

Инвертор благодаря своим техническим характеристикам может применяться для выполнения сварки электродами различных типов. Отличают такой аппарат компактные размеры, а также легкий вес, что делает его очень мобильным, в отличие от тяжелых и крупногабаритных трансформаторов. Удобно и то, что такой сварочник может вырабатывать как постоянный, так и переменный ток.

Для того чтобы понять, какими преимуществами обладает инвертор, необходимо разобраться в том, как он работает. В основу работы этого аппарата, который начал приобретать массовую популярность только в начале XXI века, заложен совершенно иной принцип в сравнении с функционированием обычного сварочного трансформатора.

Принципиальная схема сварочного инвертора «Дуга-200» (нажмите для увеличения)

Переменный ток, подаваемый на инвертор из обычной электрической сети, сначала выпрямляется, проходя через диодный мост, которым оснащена электрическая схема устройства. После выпрямления уже постоянный ток поступает на силовые транзисторы, которые преобразуют его обратно в переменный, но обладающий повышенной частотой. Чтобы снизить величину напряжения высокочастотного переменного тока и получить сварочный ток требуемой силы, в используется трансформатор.

Поскольку понижение напряжения высокочастотного тока осуществляется не по такому принципу, как в обычном сварочном аппарате, для этого нет необходимости использовать габаритные трансформаторы, вполне достаточно компактного устройства. После понижения напряжения и увеличения силы тока до требуемой величины его подают на выходной выпрямитель, в котором он преобразуется в постоянный.

Органы управления инвертором на примере аппарата «Форсаж» (нажмите для увеличения)

Упрощенная схема работы сварочного инвертора

Таким образом, любое инверторное устройство состоит из таких конструктивных элементов, как:

• выпрямитель, собранный на основе диодного моста (данный блок электрической схемы отвечает за выпрямление переменного тока, поступающего из электрической сети);
• сам инвертор, являющийся генератором высокочастотных электрических импульсов (основу данного блока составляют транзисторы, открывающиеся и закрывающиеся с высокой частотой);
• понижающий трансформатор, который решает задачу понижения высокочастотного напряжения и, соответственно, увеличения силы сварочного тока;
• выпрямитель выходного тока, обладающего высокой частотой (такой выпрямитель, как и входной блок, собран на основе диодного моста);
• специальный электронный блок, предусмотренный для управления режимами работы .

Электричество постоянного и переменного тока

Когда преподаватели науки объясняют основную идею электричества как поток электронов, они обычно говорят о постоянном токе (DC). Мы узнаем, что электроны немного похожи на линию муравьев, идущих вместе с пакетами электрической энергии так же, как муравьи несут листья. Это достаточно хорошая аналогия для чего-то вроде базового фонарика, где у нас есть схема (сплошная электрическая петля), соединяющая батарею, лампу и выключатель, а электрическая энергия систематически транспортируется от батареи к лампе, пока вся энергия батареи истощается.

В больших бытовых приборах электричество работает по-другому. Источник питания, который поступает от розетки в стене, основан на переменном токе (AC), где электричество переключается в направлении 50−60 раз в секунду (другими словами, на частоте 50−60 Гц). Трудно понять, как AC доставляет энергию, когда он постоянно меняет свое мнение о том, куда он идет. Если электроны, выходящие из настенной розетки, добираются, скажем, на несколько миллиметров вниз по кабелю, тогда нужно обратить вспять направление и вернуться назад, как они когда-либо добираются до лампы на столе, чтобы та засветилась?

Ответ на самом деле довольно прост. Представьте, что между лампой и стеной заполнены электроны. Когда вы щелкаете на переключателе, все электроны, заполняющие кабель, вибрируют назад и вперед в нитях лампы — и это быстрое перетасовка преобразует электрическую энергию в тепло и лампа засвечивается. Электроны необязательно должны вращаться по кругу для переноса энергии: в АС они просто «бегут на месте».

Недостатки

• высокая цена инверторных кондиционеров по сравнению с неинверторными аналогами;
• повышенная чувствительность к скачкам напряжения из-за более сложной электронной начинки;
• повышенное энергопотребление в режиме непрерывной эксплуатации (потери на инверторе);
• электроника большинства инверторных кондиционеров не включит компрессор, если температура уличного воздуха выше допустимой (обычно от −10 °С до +42 °С), в это время обычные сплит-системы будут работать;
• неунифицированность запасных частей, что часто вызывает длительный ремонт, связанный с ожиданием необходимой детали от официального поставщика (в России — часто до трёх месяцев и более). У кондиционеров же неинверторного типа многие части (компрессор, пускозащитное реле, датчики температуры) унифицированы и в случае поломки легко заменяются на аналогичный узел другого производителя.

Технические характеристики

Тип управления

Полностью сенсорное управление в стиральной машинеКомбинированное управление: поворотный переключатель + кнопкиКомбинированное управление: поворотный переключатель + сенсорная панельСейчас все стиральные машины работают на электронном управлении, различается только внешний вид переключателей для выбора программ и параметров стирки:

Скорость отжима

Скорость отжима измеряется в оборотах в минуту. Чем быстрее вращается барабан, тем суше белье по окончании стирки.В зависимости от скорости, машине присваивается класс отжима:

После отжима на высокой скорости ткани быстрее сохнут, меньше времени тратится на их досушивание на бельевых сушилках.Низкие скорости отжима используются в режимах стирки деликатных тканей.

Класс энергопотребления

У автоматических стиральных машин есть несколько основных классов энергоэффективности: А+++, А++, А+, А В, С. Классы ниже сейчас почти не производятся. Чем больше плюсов, тем меньше энергии будет тратиться в процессе стирки, например А+ на 10% экономичнее, чем А, а А++ соответственно на 10% чем А+.Класс энергопотребления указывается для программы «Хлопок 60», при загрузке 3.5 кг. Расход киловатт в других программах зависит от выбранной температуры, количества и степени загрязнения белья.

Тип привода и виды двигателей

Стиральные машины-автоматы выпускают с ременным и прямым приводом.Ременной привод Он хорошо себя зарекомендовал, и производители пока не готовы от него отказываться. На ременной передаче работают 2 типа двигателей:

• коллекторный установлен в большинстве машин низкого и среднего ценового сегмента. Он простой и компактный, но характеризуется высоким уровнем шума и энергопотребления. Его главное преимущество: хорошая устойчивость к перепадам напряжения в сети. Для передачи тока в двигателе используются щетки, которые со временем изнашиваются и требуют замены.
• асинхронный (индукционный) двигатель работает с помощью постоянных магнитов, ток для вращения вала передается без использования щеток. Поэтому он более тихий надежный и долговечный;
• BLDC (вентильный) двигатель — это более компактная энергоэффективная и тихая версия асинхронного двигателя, используемая в стиральных машинах брендов Bosch и Siemens.

Прямой приводЗдесь двигатель соединен с барабаном стиральной машины напрямую, без использования ремня. Компания LG одна из первых начала активно продвигать прямой привод и, в дальнейшем, полностью отказалась от ременной передачи.Мотор с прямым приводом компактнее, за счет этого появилась возможность увеличить объем барабана и загрузки. ИнверторЭто специальная электронная плата управления, которая устанавливается на моторы любого типа. Инверторный двигатель стоит в автоматах нового поколения. Он автоматически регулирует количество оборотов в зависимости от параметров стирки, благодаря этому снижается энергопотребление и увеличивается срок службы машины.

Тонкости ремонта

Производители инверторных стиральных машин утверждают, что такая техника не предназначена для ремонта в быту. Оптимальным вариантом в этом случае является системное тестирование, конечно, если у агрегата есть такие возможности.

При желании снять инвертор стоит следовать схеме:

• отключить агрегат от питания;
• выкрутить болты и снять панель с задней части;
• обнаружить винты под ротором, которые предназначены для прикрепления проводки, и выкрутить их;
• перед началом отсоединения проводов стоит сфотографировать или зарисовать их правильное расположение;
• снять центральный болт, что держит ротор, придерживая элементы, чтобы предотвратить их вращение;
• снять сборку ротора, затем стартера;
• отсоединить каждый проволочный разъем.

После проведения всех вышеперечисленных процедур можно проверить двигатель. Далее стоит оценить целостность роторной обмотки. Чтобы создать новую обмотку мотора, потребуется вызвать специалиста. Для замены двигателя на место старого устройства определяют новый.

Чтобы увеличить срок эксплуатации инверторного двигателя, потребуется выполнять следующие профилактические мероприятия:

• правильно подключить стиральную машину к сети;
• бережно пользоваться техникой;
• использовать порошки со значком «Автомат»;
• не засыпать большое количество моющего средства;

Принцип работы инверторной сплит-системы

1. Инверторный механизм достигает указанного температурного значения максимально быстро, работая при запуске на полную мощность.
2. Достигнув необходимого показателя температуры, устройство продолжает работу, постоянно поддерживая желаемую температуру с точностью до 0,5 градусов.
3. Усовершенствованный компрессор бесперебойно функционирует на малых мощностях.

Достоинства

1. «Умная электроника» постоянно регулирует мощность компрессора. Эта существенная разница в работе механизма, позволяет поддерживать заданную температуру с минимальными перепадами ― не более 1 градуса. Таким образом снижается риск заполучить простудное заболевание, так как воздух не «ледяной», а прохладный и отличается максимум на 0,5 градусов.
2. Еще одним несомненным плюсом в приобретении инверторной системы кондиционирования является экономия электроэнергии и меньшая нагрузка на проводку. Эта модель работает бесперебойно, чем отличается от обычной, и соответственно исключает риск преждевременного износа компрессора.
3. Прибор при включении работает, использую всю производительность, а по достижении необходимой температуры воздуха, инвертор продолжает поддерживать ее на сниженных оборотах, поэтому работает практически бесшумно.
4. Данный прибор кондиционирования можно использовать в качестве обогревателя помещения в зимнее время, когда температура опускается до -15 градусов.

У нас еще полезная статья о том, как охладить помещение без кондиционера, несколько простых способов.

Недостатки

1. Инверторное климатическое оборудование имеет ряд своих преимуществ перед обычным типом, но не стоит забывать, что у каждой медали есть две стороны. При покупке этого кондиционера, учитывайте возможности вашей проводки: она должна быть из медных проводов и в идеальном состоянии.
2. Не каждый покупатель может позволить себе приобретение дорогостоящего инвертора. Не следует также забывать о том, что и в эксплуатации такое устройство будет не из дешевых. Все необходимые запчасти и комплектующие соответствуют стоимости самой техники.
3. Еще одна проблема, с которой могут столкнуться владельцы инвертора ― это отсутствие сервисного центра и квалифицированных мастеров по ремонту данной техники в вашем городе, если он отдален от центральных населенных пунктов области. В случае поломки, придется демонтировать и отвозить устройство самостоятельно.

Лучший инверторный кондиционер 2019 года: Сплит-система Mitsubishi Electric MSZ-LN25VG / MUZ-LN25VG

Отличия от обычного устройства

Исходя из принципа действия, можно сделать сравнение между работой классических линейных и инверторных моделей холодильников по таким позициям, как: нагрузка на систему энергоснабжения, срок службы, энергопотребление, точность поддержания температуры.

1. Работа техники с классическим линейным агрегатом связана с постоянными запусками и отключениями, что создает высокую одномоментную нагрузку на систему энергоснабжения. Холодильник с поршневым инверторным компрессором работает постоянно и нагрузка на сеть распределяется равномерно.
2. Инверторные модели оснащаются бесщеточными трехфазными двигателями, которые основное время работают на низких оборотах, а значит и без перегрузок. Отсутствие трения щеток по обмоткам якоря исключает появление искры и загрязнение последнего угольной пылью. Все это значительно увеличивает срок службы такого компрессора в сравнении с классическим линейным исполнением силовой установки.
3. Классические модели и инверторы имеют практически одинаковую мощность. Однако благодаря минимальной скорости вращения, последние, в среднем, потребляют электроэнергии на 10 — 15% меньше, чем обычные агрегаты.
4. Точность поддержания температуры в инверторных холодильниках находится в пределах 1°С. В моделях, оснащенных линейными силовыми установками классической конструкции, данный параметр составляет 2 — 3°С.

Сравнение компрессоров

Принцип работы инверторных кондиционеров

В общем, принцип работы инверторных кондиционеров ничем не отличается от обычных. Вся разница заключается в способе регулирования мощности компрессора. Если у обычного кондиционера он либо включён на полную, либо полностью отключен, то в инверторных моделях электронная схема, установленная в наружном блоке, плавно регулирует интенсивность его работы.

Интересно! Приставка к названию «инверторный» появилась благодаря тому, что используется специальный электронный блок управления двигателем компрессора — инвертор. Инвертором называется электронный преобразователь или источник питания любых устройств. Так что этот термин применяется в любых видах техники. Однако наиболее прижился он в случаях инверторных холодильников и инверторных кондиционеров, потому что в них основных рабочим органом является электрический двигатель, который им управляется.
Разница между работой обычного и инвенторного кондиционеров

При запуске кондиционера его компрессор плавно выходит на нужную мощность. Когда достигается установленная пользователем температура — компрессор не останавливается, его система управления снижает мощность.

Поэтому при работе инверторных кондиционеров не возникает регулярных пусковых токов, снижается нагрузка на сеть, срок службы компрессора увеличивается, экономится электроэнергия.

Отличительной особенностью является то, что температура поддерживается более точно, её отклонения лежат в пределах 0,5 градуса. Поток воздуха равномерен по температуре, в отличие от обычного кондиционера, который дует ледяным воздухом во время работы компрессора. Отсюда меньший риск простыть.

Преимущества и недостатки

Подведем итоги вышесказанного и перечислим основные преимущества и недостатки инверторных кондиционеров.

Преимущества:

1. Тише работает;
2. Экономит до 30% электроэнергии;
3. Поток воздуха равномерен по температуре;
4. Не нагружает проводку постоянными пусковыми токами.

Недостатки:

1. Высокая стоимость. От 30 до 100% дороже, чем обычный кондиционер с аналогичными функциями и мощностью;
2. Инвертор выходит из строя раньше компрессора. Его ремонт сложен, мастера в небольшом городе может просто не быть. Это ещё большие затраты на транспортировку устройства к мастеру на и без того недешевый ремонт;
3. Часто производители делают ремонт невозможным из-за применения редких элементов, покупка новой платы инвертора может быть сопоставима с ценой нового неинверторного кондиционера.

Преимущества инверторных сплит-систем

Важнейшим преимуществом инверторной сплит-системы можно считать удобство в использовании. Кондиционер можно один раз включить и наслаждаться комфортной температурой в помещении. Устройства данного типа работают практически бесшумно, в отличие от моделей ON/OFF. Кроме того, принцип действия инверторных кондиционеров основан на экономичном энергопотреблении, то есть, достигнув заданного температурного режима, устройство переходит в другой режим работы: он поддерживает необходимую температуру, но тратит при этом гораздо меньше электроэнергии.

Помимо всего вышесказанного, также стоит отметить еще одну особенность инверторных сплит-систем. Работая в бесшумном режиме, они представляют собой отличный вариант для спальных и детских комнат, а также других помещений, в которых излишние шумы недопустимы. Кроме того, настенная сплит система инверторного типа может быть установлена в детских садах, больницах и других учреждениях. Всем известно, что стандартные системы кондиционирования зачастую провоцируют сквозняк, что влечет за собой соответствующие последствия.

Преимущества:

• Точное поддержание заданного температурного режима.
• Работа в круглосуточном режиме.
• Работа на обогрев при температуре на улице от -10 до -25 градусов.
• Экономный расход электроэнергии.
• Увеличенный срок службы.
• Пониженная шумность.

Принцип работы

Принцип работы инверторного кондиционера состоит в том, что имеется возможность плавной (многоступенчатой) регулировки скорости вращения мотора компрессора в зависимости от тепловой нагрузки в помещении. Для более быстрого достижения заданной температуры контроллер инвертора увеличивает скорость вращения двигателя компрессора. Кондиционер начинает работать в форсированном режиме до тех пор, пока температура в помещении не достигнет заданного значения. Тогда скорость вращения двигателя снижается, но компрессор продолжает работать, поддерживая постоянную температуру с минимальными отклонениями. Таким образом, в процессе работы инверторного кондиционера нет постоянного включения/выключения компрессора. Это позволяет уменьшить энергопотребление, снизить уровень шума, более точно поддерживать установленную температуру (температурные колебания не превышают 1,0 °C), работать в более широком диапазоне наружных температур, а также продлить срок службы компрессора из-за меньшего количества пусков (запуск компрессора сопровождается повышенным износом из-за того, что масло в компрессоре стекает в картер и первые секунды он работает без смазки).