Napęd falownikowy w urządzeniach gospodarstwa domowego: co to jest, zalety i wady sterowania falownikiem
Systemy inwerterowe pozwalają na ciągłe „bicie” serca sprzętu AGD i płynną regulację mocy, dobierając ją do konkretnych potrzeb. Minimalnie zmniejsza to przedwczesne zużycie komponentów. Aby oszczędzać energię, silniki inwerterowe nie wyłączają się całkowicie - zmniejszają prędkość, gdy nie ma potrzeby pracy „na pełnych obrotach”. Płynne przejścia od wysokich do niskich prędkości są mniej szkodliwe dla sprzętu gospodarstwa domowego niż ciągłe włączanie/wyłączanie.
Technologia inwerterowa oparta jest na zasadzie podwójnej konwersji napięcia. Najpierw sinusoidalne napięcie na wejściu jest konwertowane na DC, filtrowane i wygładzane. W drugim etapie powstają z niego dodatnie i ujemne impulsy kontrolne. Z ich pomocą na wyjściu konwertera powstaje napięcie przemienne o wymaganej wielkości i częstotliwości, które jest następnie podawane do silnika. Sama zasada działania silnika nie zależy od obecności falownika, ale ten dodatkowy blok umożliwia sterowanie pracą silnika elektrycznego w szerokim zakresie.
Wielu wybitnych producentów sprzętu AGD nie waha się udzielać przedłużonej gwarancji na napędy inwerterowe (10 lat lub więcej). |
Często falowniki są zawarte w obwodach z silnikami asynchronicznymi. Rozwiązują problemy z wysokimi prądami rozruchowymi i przeciążeniami, a także umożliwiają zmianę prędkości obrotowej wirnika silnika elektrycznego z kilkudziesięciu obrotów na minutę do kilku tysięcy. Najważniejszą zaletą takiego połączenia jest brak podatnego na uszkodzenia zespołu szczotek w konstrukcji silnika, co jest cechą charakterystyczną silników elektrycznych typu kolektorowego. Z biegiem czasu znajdujące się w nich szczotki przewodzące prąd zużywają się i wymagają wymiany. Główne postacie silników z napędem falownikowym: wirujący wirnik z magnesami trwałymi i nieruchomy stojan z cewkami indukcyjnymi. Jednak obwody sterujące, zwane falownikami, mogą być zaimplementowane na zupełnie różne sposoby w różnych urządzeniach.
Nie będziemy zagłębiać się w gąszcz technicznej strony problemu. Lepiej skupić się na zaletach i wadach technologii inwertorowej, a także cechach jej stosowalności w określonych grupach AGD.
Zacznijmy więc kompleksowe badanie właściwości falowników z urządzeń chłodniczych:
Lodówki i zamrażarki
Lodówki i zamrażarki z tradycyjną sprężarką o konstrukcji liniowej są systematycznie wyłączane po osiągnięciu optymalnej temperatury w komorze. Dokładność jego utrzymania waha się w granicach 3-5 ° C (w zależności od konkretnego modelu). Przy każdym kolejnym uruchomieniu silnik lodówki doświadcza zwiększonych obciążeń rozruchowych, jego elementy nagrzewają się, co powoduje przedwczesną awarię elementów, a domownicy wyraźnie słyszy brzęczenie podczas pracy sprężarki.
Sprężarka inwerterowa przyspiesza od niskiej prędkości, stopniowo zwiększając siłę. Przede wszystkim schładza powietrze w komorze do pożądanej temperatury, po czym zwalnia, aby ją utrzymać. Silnik albo pracuje prawie niesłyszalnie na minimalnych obrotach, potem dodaje trochę mocy i słychać jego miarowe dudnienie. Ten tryb jest najkorzystniejszy dla sprężarki, ponieważ działa bez uruchamiania przeciążeń, a ze względu na ich brak zużywa mniej energii elektrycznej.
Demonstracyjne korzyści z zastosowania sprężarki inwerterowej w hipotetycznym modelu lodówki. |
Zalety sprężarek inwerterowych w lodówkach i zamrażarkach :
- precyzyjne utrzymywanie zadanej temperatury w komorach chłodniczych i mroźniczych;
- niski dźwięk;
- brak przerw w pracy i drżenia obudowy przy załączonej sprężarce;
- oszczędne zużycie energii (klasa efektywności energetycznej A ++ i wyższa);
- długa żywotność (10 lat gwarancji na napęd inwerterowy bezpośrednio od producenta to dziś dość normalna praktyka). Wady falownika :
- wrażliwość na spadki napięcia w sieci zasilającej (wskazane jest zaopatrzenie się w stabilizator napięcia);
- wysoki koszt sprzętu i wysoki koszt naprawy lodówki w przypadku awarii.
Pralki i suszarki
W „podkładkach” poprzednich generacji moment obrotowy jest przenoszony z silnika elektrycznego na bęben za pomocą napędu pasowego. Pasek napędowy ma ograniczony zasób i wraz ze szczotkami przewodzącymi prąd powoduje zwiększony hałas, który zależy również od prędkości silnika. Maszyny ze sterowaniem inwerterowym są pozbawione takich niedociągnięć. Ponadto coraz częściej produkowane są w układzie z napędem bezpośrednim – w tego typu modelach bęben umieszczony jest bezpośrednio na wale silnika.
Pralki z silnikiem inwerterowym zużywają mniej energii do obracania bębna, regulacja częstotliwości pozwala na delikatną kontrolę liczby obrotów, a „pralki” tego rodzaju mogą pochwalić się cichym wirowaniem i dokładnymi ustawieniami trybów prania. W suszarniach inwerter jest częściej stosowany w celu oszczędności zużycia energii elektrycznej i uzyskania niskiego poziomu hałasu podczas pracy.
„Stiralki” z napędem bezpośrednim wyróżniają się obniżonym poziomem wibracji i hałasu, ponadto są wielokrotnie bardziej niezawodne niż rówieśnicy z napędem pasowym. |
Zalety „pralek” i „suszarek” ze sterowaniem inwerterowym :
- lepsza jakość prania dzięki elastycznej kontroli prędkości;
- optymalne wyważenie poprzez umieszczenie bębna i wirnika na tym samym wale;
- dokładność ustawiania trybów prania;
- niski poziom hałasu pracującego silnika;
- wysoka wydajność ze względu na brak strat tarcia;
- duży zasób operacyjny;
- ekonomiczne zużycie energii;
- brak konieczności konserwacji zespołów technicznych silnika.
Wady falownika :
- stosunkowo wysoki koszt gotowych produktów;
- złożoność i koszt napraw.
Zmywarki ( wolnostojące i do zabudowy)
Mycie naczyń jest często odkładane na noc. Tutaj ujawniają się zalety zmywarek sterowanych inwerterem. Charakteryzują się niskim poziomem hałasu (40 dB z małym „ogonkiem”), oszczędnym zużyciem energii (co pozwala zaoszczędzić na rachunkach za światło przy korzystaniu z mierników wielostrefowych) i efektywniej wypracowują określone programy.
Sterowanie inwerterowe jest stosowane zarówno w zmywarkach do zabudowy, jak i wolnostojących. |
Zalety sterowania inwerterowego w zmywarkach to :
- automatyczne określanie kosztów energii w zależności od obciążenia;
- niski próg hałasu;
- wydajność „paliwowa” (niskie zużycie energii);
- znaczny wzrost żywotności sprzętu.
Wady napędu falownika „pod maską” do zmywarek są dość standardowe :
- wyższa cena w porównaniu z „kolegami z klasy”;
- drogie naprawy silnika w przypadku awarii;
- zwiększona wrażliwość na przepięcia.
Klimatyzatory
W klimatyzatorach inwerterowych sprężarka pracuje cały czas, a jej moc zmienia się płynnie w zależności od temperatury. Taka technologia klimatyczna nie wieje lodowatym powietrzem, ale powietrzem o wymaganej w danej chwili temperaturze zużywa mniej prądu, precyzyjnie utrzymuje zadaną temperaturę. Przetwornica inwerterowa ustawia prędkość sprężarki w taki sposób, aby temperatura utrzymywała się na zadanym pasku. A kompresor dzięki ciągłej pracy nie zamarza zimą.
Systemy Split ze sprężarką inwerterową są w stanie znacznie lepiej utrzymywać zadaną temperaturę. |
Zalety klimatyzatorów sterowanych inwerterem :
- precyzyjne utrzymanie danego reżimu temperatury;
- praca w niskich ujemnych temperaturach zewnętrznych;
- niski dźwięk;
- niskie zużycie energii;
- trwałość.
Wady falownika :
- wysoki koszt sprzętu klimatycznego i jego naprawy;
- wrażliwość na jakość energii.
mikrofale
Obowiązkowym atrybutem kuchenki mikrofalowej jest magnetron. Często ma jedną stałą moc, a pożądaną końcową moc promieniowania osiąga się przez okresowe włączanie i wyłączanie magnetronu. W kuchenkach mikrofalowych ze sterowaniem inwerterowym emiter pracuje w sposób ciągły, a jego moc zmienia się płynnie w zależności od wybranego trybu. Zapewnia to równomierne podgrzewanie żywności, a w efekcie maksymalne zachowanie jej smaku.
Kuchenki mikrofalowe z falownikiem są dość rzadkimi „gośćmi” na sklepowych półkach. |
Zalety sterowania falownikiem mikrofalowym :
- przestronna komora wewnętrzna ze względu na brak nieporęcznego transformatora;
- zachowanie użytecznych właściwości produktów i poprawa smaku podgrzewanych potraw;
- oszczędność czasu na podgrzewanie żywności;
- wysoka efektywność energetyczna;
- cicha praca;
- długa żywotność.
Wady technologii :
- wysoki koszt produktów końcowych;
- ubogi asortyment modeli z napędem inwerterowym.
Falownik można również znaleźć na pokładzie innych urządzeń gospodarstwa domowego. Są więc konwektory elektryczne i inne grzejniki ze sterowaniem inwerterowym, odkurzacze, a nawet zapasowe generatory prądu z inwerterem. Użytek napędu inwerterowego zwiększa wydajność sprzętu AGD i przedłuża żywotność jego „serc”: włączanie i wyłączanie silnika jest mniej przydatne niż płynne przełączanie z niskich na wysokie i z powrotem.