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 فعندما يكون هناك فائض في التيار الكهربائي المتولد من منظومة الطاقة الموجودة يمكن بيع التيار الكهربائي للشركة الكهرباء القومية وذلك عن طريق ربط نظام الطاقة بكهرباء البلدية عن طريق عداد كهرباء تبادلي يتحرك فيه التيار الكهربائي من الداخل للخارج ( وذلك غالبا في اوقات وجود الاشعة الشمسية على الواح الطاقة ) والعكس من الخارج للداخل

الخصائص الفنية الأساسية لعواكس الطاقة الشمسية:

1- خصائص موجات التيار المتردد الخارج – AC Output: التيار المنزلي القادم من الخارج عن طريق شبكة التيار العمومية يكون عبارة عن موجة جيبية نقية تسمي Pure Sine Wave و هناك موجة أخرى تسمى الموجة المعدلة Modified Sine Wave

كما 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 اللازم
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.

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

انواع الانفرترات العاكسة ( 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.