Falownik - czyli co steruje pracą naszej mikroelektrowni?

Co to jest falownik?

Falownikami nazywa się urządzenia elektryczne, których zadaniem jest zamiana prądu stałego (DC) o częstotliwości stałej na prąd zmienny o regulowanej częstotliwości (AC). Stąd też określane są często jako przemienniki częstotliwości. 

Mówiąc o falownikach, można się również spotkać z nazwą inwerter. W praktyce chodzi dokładnie o to samo.

Najważniejszy element falownika stanowi mostek kluczy – układ tranzystorowy, dzięki któremu urządzenie może pełnić swoją najważniejszą funkcję związaną z przekształcaniem prądu lub napięcia. Dawniej w elektryce stosowało się przemienniki tyrystorowe.

W inwerterze wyróżnia się ponadto 2 układy:

• wejściowy, do którego trafia prąd stały,
• wyjściowy, z którego dostarczany jest prąd przemienny. 

W przypadku nowoczesnych urządzeń układ wejściowy wyposaża się w układ śledzenia MPPT (Maximum Power Point Tracking). Dzięki niemu może wykorzystywać nawet 20% więcej energii od starszych poprzedników, ponieważ jego moc zmienia się w zależności od nasłonecznienia i temperatury. W układzie wejściowym znajdziemy ponadto takie elementy jak bezpieczniki, rozłączniki czy ograniczniki przepięć.

W układzie wyjściowym znajdują się głównie dławiki – filtry przeciwzakłóceniowe zapobiegające nagłym zmianom natężenia prądu. Mogą służyć również ograniczaniu prądu przemiennego bez straty mocy. 

Rodzaje falowników

Powszechnie urządzenia te dzieli się w zależności od źródła napięcia (zasilania) na falowniki:

• napięcia – wyposażone na wejściu w kondensator lub baterię o dużej pojemności i zasilane ze źródła napięciowego,
• prądu – gdzie na wejściu falownika znajduje się dławik, a zasilanie pochodzi ze źródła prądowego.

Inny podział obowiązuje ze względu na sposób pracy przemienników. Tutaj wyróżnia się ich 3 podstawowe grupy:

• Falownik off-grid –pracujące niezależnie od sieci energetycznej,
• Inwerter on-grid – wymagające podłączenia do takiej sieci,
• Falowniki hybrydowe – łączące cechy obu wyżej wymienionych.

Więcej o systemach on- i off-grid przeczytasz tutaj: Instalacja fotowoltaiczna off grid czy on grid? Sprawdź różnice.

Na rynku spotkasz najczęściej falowniki jednofazowe oraz trójfazowe. Falownik jednofazowy zasilany jest odpowiednio 1 fazą (1x230V), a trójfazowy zasilają 3 fazy.

Falowniki – zasada działania

Jak działa falownik? Najlepiej będzie, jeśli wyjaśnimy to na przykładzie instalacji fotowoltaicznej (falownik solarny). Falowniki podłączone do sieci pobierającej energię ze słońca dostosowują częstotliwość i fazę do sieci zasilającej . Synchronizują się z nią w taki sposób, aby pobrać energię słoneczną, a następnie przekształcić ją na możliwy do wykorzystania w gospodarstwie domowym prąd stały. 

Jak do tego dochodzi?

Aby to wyjaśnić, należy wspomnieć o jednej istotnej rzeczy. W gniazdkach domowych znajduje się napięcie przemienne o parametrach zgodnych z siecią niskiego napięcia, czyli 230/400 V 50 Hz. Ponieważ panele fotowoltaiczne mogą jedynie zamienić promieniowanie słoneczne na prąd stały, zadaniem falownika jest jego zamiana i dostosowanie do powyższych parametrów. Dzięki temu w układzie powstaje wysokie jakości energia, którą mogą pobrać poszczególne sprzęty domowe.

Najpowszechniej stosowane są przemienniki częstotliwości bez transformatora, których cena i waga są zdecydowanie mniejsze od tych posiadających takie urządzenie. Falowniki z transformatorem wykorzystuje się zwykle w układach o dużej mocy i  dzielą się na LF (o niskiej częstotliwości) oraz HF (inwertery o dużej częstotliwości).

Do czego służy falownik - przemiennik częstotliwości?

Jakie jest zastosowanie falowników? Urządzenia służą często do regulacji prędkości i momentu obrotowego silników indukcyjnych. Falownik montuje się również w elektronicznych przetwornicach częstotliwości, sprzętach AGD (np. pralkach) oraz w instalacjach fotowoltaicznych.

Rolą inwertera jest nie tylko zamiana prądu, lecz również monitorowanie pracy całego układu oraz produkowanej i pobieranej przez niego energii. Falownik stale monitoruje parametry sieci i odpowiednio reaguje na zmiany, dzięki czemu zapewnia bezpieczeństwo użytkowania układu. Posiadając w telefonie odpowiednią aplikację i dostęp do Internetu, możemy monitorować wszystkie procesy z dowolnego miejsca na Ziemi.

Podsumowanie

Dobór falownika jest jednym z kluczowych zadań przy tworzeniu sprawnie działającej instalacji. Nie wiesz, jaki falownik będzie dla Ciebie najodpowiedniejszy? Chętnie doradzimy. Skontaktuj się z nami już teraz.