ما هو الانفرتر؟

الانفرتر (العاكس) هو جهاز وظيفته تحويل تيار الكهرباء المستمر DC القادم من الألواح او البطاريات الي تيار متردد 380/220/110 AC لتشغيل أجهزة المنزل أو المضخات أو ربط نظام الطاقة الشمسية بشبكة الكهرباء القومية. الخصائص الفنية الأساسية لعواكس الطاقة الشمسية:

1. خصائص موجات التيار المتردد الخارج – AC Output

   التيار المنزلي يعمل علي موجة جيبية نقية تسمي Pure Sine Wave و هناك موجة أخرى تسمى الموجة المعدلة Modified Sine Waveكما توضح الصورة فاللون الأحمر يوضح التيار العادي والألوان الأخرى توضح أشكال أخرى من الموجات هذا سيفرق معك في تشغيل بعض الأجهزة التي لا تعمل إلا على الموجة الجيبية الحقيقية إذن عند شراء الانفرتر  سنجد أن بعض الأجهزة يوصف بأنه يخرج موجة جيبية نقية او معدلة Pure Sine Wave أو Modified Sine Wave وهذا سيكون له فرق في السعر وأيضا في نوعية الأجهزة التي يمكن تشغيلها فإذا كان الخرج بيور ساين ويف فسوف يكون مماثل تماما للكهرباء العمومي وبالتالي تشغيل كافة الأجهزة في حدود الحمل الأقصى له طبعا يلاحظ أن الموجة المعدلة غير منسجمة مع الأجهزة التي فيها موتور وإن كانت تشغلها أحيانا ولكن يحدث تغير في سلوك الجهاز مثلا المروحة تعمل ولكن يلاحظ تغيير في صوتها ودورة الموتور وهذه نقطة سلبية يعوضها انخفاض السعر. فأجهزة الانفرتر ذات الموجة الجيبية المعدلة لا تصلح لتشغيل جميع الأجهزة التى بها مواتير AC Motor مثل: الثلاجات و المراوح وغسالة الملابس و غسالة الصحون، ولا يصلح لتشغيل التليفزيون أو الريسيفر ولا حتى أجهزة الكمبيوتر واللاب توب، كما أنها ممكن أن تتلف الأجهزة الطبية، فتلك الأجهزة تصلح فقط للإضاءة، ومع ذلك تقلل العمر الأفتراضى للمصابيح الكهربية.

2. قدرة الانفرتر – Rated Power

   يلاحظ أن الأجهزة يعبر عن استهلاكها غالبا بالوات وبعض الانفرتر يعبر عن قدرتها بالفولت أمبير VA وهذا يستدعي الانتباه عند حساب القدرة وتحويل الفولت أمبير إلى وات يستدعي الضرب في معامل القدرة الكهربائية دعنا نفترض أنه 60% بمعنى أن الجهاز الانفرتر إذا قيل انه يخرج 1000 فولت أمبير فيكون الأجهزة التي يمكن تحميلها عليه اجمالي 600 وات. بالنسبة للمواتير التي يتم تحميلها علي النفرتر يجب حساب التيار الفعلي عند بدء تشغيل الموتور بعمل التصحيح الأزم لمعامل القدرة الكهربائية وهنا سوف تقوم بحساب الأحمال التي يتوقع أن تقوم بتحميلها ويمكنك الرجوع إلى لوحة الطاقة الخاصة بالجهاز ويكون مدون فيها هذه المعلومة أو الاسترشاد بهذا الجدول بشكل تقريبي مع وضع هامش بالزيادة تفاديا لزيادة الحمل يجب أن يكون المستخدم حريصا وعارفا لطبيعة الجهاز وعدم التحميل الزائد والاستجابة لما يصدر عن الجهاز من تحذيرات عند زياد الحمل بتخفيف الأحمال وإطفاء بعض الأجهزة أو اطفاء الجهاز بالكلية إذا كان لا يتحمل وخاصة مع الانقطاع المتكرر للكهرباء

3. الانفرتر المنخفض التردد و المرتفع التردد

   Low frequency vs High Frequency هناك نوعين من الانفرتر و دون الغوص في النظريات، يمكن ببساطة القول أن هناك اختلافات في الوزن و التكلفة و القدرة القصوي والضوضاء.

   1. العاكس المنخفض التردد يستخدم الملفات النحاسية الكبيرة “copper transformer” لتحويل التيار و بالتالي هو ثقيل و غالي
   2. العاكس المرتفع التردد يستخدم الترانزات “transistors” الألكترونية لتحويل التيار.

   الفرق بين الانفرتر المرتفع و المنخفض التردد

   البند	الأنفرتر المنخفض التردد – Low Frequency	الانفرتر مرتفع التردد – High frequency
   الوزن و الحجم	كبير و ثقيل حيث يصل وزنه الي10 كيلوجرام لكل كيلو واط قدرة	صغير و خفيف وزنه حوالي 2.5 كيلو جرام لكل كيلو واط قدرة
   السعر	غالي	رخيص
   القدرة القصوي – Surge Power	تصل القدرة القصوي الي 4-8 أضعاف القدرة المستمرة. اي الانفرتر ال3 كيلو واط لديه قدرةقصوي تصل الي 12 كيلو واط علي الاقل و هذا الرقم صالح لبدء تشغيل المحركات الحثية مثل التكييفات و الغسالات فمثلأ انفرتر بقدرة 3 كيلو واط تصل قدرته القصوي الي 12 كيلو واط. و هذا الرقم كافي لتشغيل مكييف 3 حصان	القدرة القصوي لا تزيد عن مرتين القدرة المستمرة, و لتشغيل المواتير الحيثية يجب العناية الدقيقة بتصميم حجم العاكس
   الضوضاء	يسبب ضوضاء كبيرة و لذلك يجب توصيله في مكان بعيد عن اماكن المعيشة	لأ يصدر عنه ضوضاء و صوته منخفض جدآ

انواع الانفرتر (العواكس)

1. العاكس المتصل بالشبكة – On Grid Inverter

   

   • يستخدم هذا النوع في النظم المتصلة بشبكة الكهرباء
   • يوجد منه مقاسات تبداء من 2 كيلو وات و حتي 1 ميجاوات
   • المقاسات الصغيرة حتي 5 كيلو يكون فيها نوع التيار الخارج 1 فاز 220 فولت
   • المقاسات الأكبر من 5 كيلو يكون فيها نوع التيار المتردد الخارج 3 فاز , 380 فولت
   • هذا النوع من الأنفرتر يفصل التيار الكهربائي تلقائيا و ينطفيء تماما عند انقطاع التيار في الشبكة, و هذه الخاصية تحقق الأمان للعمال في حال قيام اعمال صيانة بشبكة الكهرباء اثناء انقطاع التيار.
   • لأ يمكن الأستفادة من كهرباء الطاقة الشمسية عند انقطاع التيار عن الشبكة حيث يكون العاكس مطفي تماما
   • يقوم العاكس بمزامنة تردد التيار الخارج (50 -60 Hertz)مع تردد تيار الشبكة باستخدام مذبذب داخلي, و ظبط الجهد مع نفس جهد الشبكة و تسمي هذه العملية بالSynchronization
   • هذا العاكس يخرج تيار ذو موجة جيبية نقية Pure Sine Wave و ذلك لتتطابق الكهرباء الخارجة من العاكس مع كهرباء الشبكة في كافة الخصائص
   • اغلب انواع العواكس المتصلة بالشبكة تأتي الأن من النوع المرتفع التردد High frequency الي لأ يحتوي علي ملفات نحاسية كما سبق شرحه.
2. العاكس النفصل عن الشبكة Off Grid Inverter و الهجين Hybrid

   

   • أغلب أنواع العواكس المنفصلة عن الشبكة تأتي الأن مع منظم الشحن داخلي
   • مخرج التيار يكون اما موجة جيبية معدله او نقيه. و قد اصبحت العواكس ذات الموجة النقية الأكثر انتشارأ في جميع العواكس بعد انخفاض اسعارها, عدا بعد العواكس الصغيرة المخصصة لتشغيل وحدات الأضاءة فقط.
   • جهد بنك البطاريات التي يدعمها الانفرتر هي مواصفة موجودة في الانفرتر الهجين او الOff Grid الذي يحتوي علي منظم الشحن بداخله. جهد البطاريات التي يدعمها الانفرتر بصورة عامة كما يلي: 12 فولت للعواكس الصغيرة حتي قدرة 1 كيلو وات 24 فولت للعواكس من 1 الي 3 كيلو وات 48 فولت للعواكس من 3 الي 10 كيلو وات 96 فولت للعواكس من 10 الي 20 كيلو وات 192 فولت للعواكس من 20 الي 50 كيلو وات 600 فولت للعواكس من 50 الي 500 كيلو وات فإذا كانت 48 فولت مثلا فسوف تضطر لتركيب 4 بطارية 12 فولت أو 8 بطارية 6 فولت, بحيث يتم توصيلهما على التوالي يمكن توصيل أكثر من بطارية لنفس الجهاز ولكن على التوازي وذلك لإعطاء نفس الفولت 12 مثلا مع إعطاء وقت أطول للتشغيل وهذا يتوقف أيضا على قدرة الجهاز على شحن البطاريات في وقت مناسب حيث إن الانقطاع المتكرر للتيار يؤدي إلى عدم كفاية الوقت بين مرتي الانقطاع لشحن البطاريات
   • حماية الانفرتر – Circuit Protection الحماية يجب التأكد أن الجهاز به حمايات كافية وبشكل أساسي الحماية ضد زيادة الأحمال وخاصة مع تنبيه صوتي الحماية ضد انخفاض جهد البطارية الحماية ضد ارتفاع الحرارة
   • التحويل التلقائي عند انقطاع الكهرباء – UPS uninterrupted power support الأجهزة الهجين تدعم التحويل التلقائي عند انقطاع الكهرباء أو عودتها وهو ما يسمى ب UPS وهذه الخاصية تكون مفيدة في حالة تشغيل جهاز معين على الانفرتر ولا ترغب في أن يتوقف عن التشغيل مثل سرفر أو جهاز طبي مثلا
   • امكانية برمجة الاولوية في التشغيل سواﺀ من الالواح او البطاريات او الكهرباﺀ الرئيسية
   • بعض الأنواع يوجد بها دائرة لتشغيل مولد ديزل في حالة غياب الشمس والكهرباﺀ الرئيسية وانخفاض شحن البطاريات. .
3. عاكس متصل بالشبكة و مزود ببنك بطاريات Grid Tied with battery backup

   

   • ويجمع هذا النظام بين النظامين المتصل والمنفصل السابق شرحهم حيث تقبل هذه العواكس البطاريات مع امكانية ربطها بشبكه الكهرباء
   • الأساسي بين هذا النوع و العاكس الهجين هو ان هذا العاكس يمكنه ضخ الكهرباء الي الشبكة بالأضاقة الي استخدام الكهرباء من الشبكة. اي ان التيار المتردد يسير في الأتجاهين من و الي الشبكة كما هو واضح في الصورة. اما العاكس الهجين فيأخذ التيار من الشبكة في اتجاه واحد فقط و لأ يمكنه ضخ كهرباء الي الشبكة.
   • يقوم هذا العاكس بعملية Synchronization السابق شرحها في العواكس المتصلة بالشبكة
   • هذا العاكس يفصل ضخ الكهرباء الي الشبكة عند انقطاع التيار و لكنه لأ ينطفي, فيكمن هنا الأستفادة من كهرباء الطاقة الشمسية عند انقطاع التيار عن الشبكة و الأعتماد علي الخلايا و البطاريات
4. عاكس المضخات الشمسية Solar pump Inverter

   

   • من المعلوم ان قوة الشعاع الشمسي متغيرة اثناء النهار مما ينتج عنه الجاجة الي تغيير سرعة المضخة التي تعمل بالطاقة الشمسية علي مدار اليوم. و تمتاز هذه الأنفرترات بالقدرة علي التحكم في سرعة مضخات التيار المتردد AC من لحظة تشغيلها في الشروق إلى لحظة إيقافها في الغروب مروراً بفترة تشغيلها العادية اثناء النهار.
   • عواكس المضخات التي تعمل بالطاقة الشمسية تستقبل سلسلة من الخلايا المتصلة مع بعضها على التوالي باجمالي جهد يصل الي 800 فولت. حيث يمكن وجود 20 لوحاً شمسياً متصلةً مع بعضها البعض بالتوالي وأن يكون هنالك 60 مجموعة من هذه ال 20 لوحاً فيتم إيصالها جميعا داخل العواكس التي قد يصل قدرتها في الأحجام الكبيرة الي 300 كيلو وات
   • يتحكم الانفرتر في بدء تشغيل الموتور عن طريق رفع الجهد والتردد تدريجياً من الصفر حتى يصل إلى السرعة الأولية المبرمجة أو السرعة المطلوبة Reference Speed في خلال نسبة من زمن يسمى زمن التسارع Acceleration Time تم تحديده وبرمجته مسبقاً وكذلك عملية إيقاف الموتور يقوم بخفض الجهد والتردد تدريجياً من القيمة التي هو عليها لحظة طلب الإيقاف حتى يصل إلى الصفر في خلال نسبة من زمن يسمى زمن التسارع Deceleration Time تم تحديده وبرمجته مسبقاً.
   • العواكس المخصصة للمضخات الأقل من 2 حصان عادة يكون فيها مخرج التيار احادي الطور one phase
   • جميع العواكس المخصصة للمضخات الأكبر من 2 حصان لها مخرج تيار متردد ثلاثي الطور three phase
   • العديد من الأنواع الحديثة لعواكس المضخات الشمسية يوجد بها مدخل ديزل و كهرباء AC من الشبكة, للحصول علي نظام هجيني يعمل مصدر احتياطي للطاقة بخلأف طاقة الألواح.
   • العاكس يقوم باخراج تيار ذو تردد متفير يبداء من 0 الي 60 هارتز طبقا للكثافة اللحظية لأشعة الشمس.
   • العاكس مزود بجهاز السوفت ستارتر soft starter الذي يقوم بالتقويم الناعم للمواتير ذات القدرات الكبيرة والمتوسطة لتقليل تيار البدء والذي يكون عالياً عند التشغيل المباشر للموتور من خلال كونتاكتور ولرفع سرعة الحمل تدريجياً من الصفر حتى السرعة القصوى. هذه الخاصية تغني عن استخدام عاكس كبير لتحمل التيار الأبتدائي الكبير Surge Power الذي يحدث في بداية تشغيل المواتير الحاثية.

مواصفات انفرتر الطاقة الشمسية