인버터를 알고 계시나요? 흔히 인버터라고 하면 모터의 회전수를 제어할 때 사용하는 인버터와, 컨버터와 반대로 DC를 AC로 변환할 때 사용하는 인버터를 떠올리실 겁니다. 사실 원리적으로 보면 이 두 개의 인버터는 같은 것입니다. 오늘은 주로 공장에서 모터 회전수를 제어하는 인버터에 대해 알아보겠습니다.
인버터란?
인버터는 교류 모터의 회전수를 제어하는 장치입니다.주로 공장에서 주로 제품이 흐르는 컨베이어 벨트, 유량을 조절하는 펌프 등 다양하게 사용됩니다. 또한 가까이에 있는 가전제품에도 사용되고 있으며, 에어컨과 냉장고, 세탁기, 전등 등이 있습니다.
참고로 대부분의 선풍기는 인버터 방식이 아닙니다. 모터 권선의 양을 조절해서 토크를 조절하는 것입니다. 그럼 왜 회전수를 제어해야 되는지 알아보도록 합시다.
인버터의 역할
모터의 회전수를 제어하면 어떤 점이 장점일지 생각해보도록 합시다.먼저 기기의 급격한 가동을 방지하여 부하를 최소화할 수 있습니다. 공조기를 예로 이야기하면 인버터가 없으면 스위치를 켠 순간 최대 출력에서 실행됩니다. 그러나 인버터를 사용하면 모터의 회전 수를 자유자재로 조정할 수 있기 때문에 풍량의 강약 등 효율적으로 사용할 수 있습니다.
그리고 가진 1 개의 생산하는 기계가 갑자기 움직이지 않도록 서서히 속도를 올려서 기기의 안전과 안정적인 제품 품질 유지에 도움이 됩니다. 자동차 운전할 때 서서히 가속하는 것이 기계적으로 부담이 적은 것과 같은 이치입니다. 인버터를 펌프에 사용한다고 하면, 공정 조건에 따라 유량을 자유자재로 제어할 수 있겠습니다.
인버터의 구조
인버터는 위에서 언급했다시피 기본적으로 DC를 AC로 변환하는 장치입니다.이렇게 전력을 변환하여 주파수를 제어할 수 있습니다. 왜 주파수를 제어하냐면 교류 모터의 회전수는 주파수에 영향을 받기 때문입니다.
수식으로 표현하자면 회전수 = 120f / p [r / min]입니다. 여기서 f는 주파수입니다. 우리의 가정에 들어오는 교류 전원은 220V/60Hz로 일정하여, 전압과 주파수를 변화시킬 수 없습니다. 그렇기 때문에 일단 직류로 변환하고 다시 교류로 되돌려 전압과 주파수를 변화시킬 필요가 있고, 그래서 등장하는 것이 인버터입니다.
인버터 제어 방식
인버터의 제어는 주파수만 제어하는 방식과 주파수와 전압 모두를 제어하는 방식이 있습니다.컨베이어를 움직이는 모터나 에어컨의 모터는 일반적으로 구동 주파수와 전압 모두를 변화시켜 제어합니다. 이 제어 방식을 VVVF 방식라고합니다. (가변 전압 가변 주파수 방식)
그러나 전압을 변경하지 않고 주파수만 제어하면 자속이 일정하지 않고, 결과적으로 모터의 교류 저항이 낮아져 큰 전류가 인해 모터는 고장 납니다. 따라서 주파수와 전압 모두를 변화시키는 VVVF 방식을 사용하고 있습니다.
그럼 주파수만 변화하는 방식은 어디에 쓰냐면 인버터형 형광등에 사용됩니다. 일반적으로 60Hz의 주기를 수십 kHz로 변화시켜 램프를 점등시킵니다. 이렇게 되면 훨씬 눈이 편안한 장점이 있습니다.
주의사항
이렇게 효율적인 인버터이지만, 주의점이 있습니다.바로 노이즈의 원인이 될 가능성이 충분히 있는 것입니다. 노이즈는 특정 전자파가 발생하는 현상으로, 라디오와 텔레비전에 잡음이 쌓이는 것은 바로 이 노이즈가 원인입니다.
그렇다면 왜 인버터가 노이즈를 발생시킬까요? 그것의 원인은 바로 출력 회로의 구조에 있습니다. 전압과 주파수를 변환하기 위해 트랜지스터를 고속으로 스위칭 하는데요, 이는 동시에 노이즈를 발생시키는 조건에 해당합니다.
그렇지만 노이즈를 억제하는 노이즈 필터를 사용하거나, 인버터 본체에서 노이즈의 전파 경로를 차단하는 기능도 있습니다.또한 발생원인 인버터가 아니라 노이즈의 영향을 받는 측에서의 대책도 가능하기 때문에 너무 걱정할 필요는 없습니다.
정리
인버터는 교류 모터의 전압과 주파수를 변환시켜, 공장의 컨베이어나 펌프 제어를 통한 속도 제어를 하는 장치이며, 모터뿐만 아니라 형광등을 비롯해 폭넓게 사용된다.
