چوک ورودی و خروجی اینورتر چیست ؟

درایو را نصب کرده‌اید، موتور به‌خوبی کار می‌کند، اما هنوز در تابلو برق صدا، نویز، هارمونیک و هشدارهای عجیب ولتاژ دارید؟ این‌جاست که چوک اینورتر نقش خودش را نشان می‌دهد.

اگر با مفاهیمی مثل راکتور  DC، چوک  AC، فیلتر هارمونیک و حفاظت اینورتر در برابر نوسانات شبکه درگیر هستید، این مقاله دقیقاً برای شما است.

در این مقاله، چوک اینورتر را بررسی می‌کنیم؛ از تعریف و انواع چوک ورودی و خروجی، چوک DC تا نقش آن در کاهش هارمونیک، حفاظت از اینورتر و افزایش عمر تجهیزات. هدف این است که بعد از مطالعه این مقاله، بتوانید در پروژه هایتان با اطمینان تصمیم بگیرید که استفاده از چوک اینورتر لازم است یا نه، و اگر بله، چه مدلی و با چه مشخصاتی  تهیه کنید.

چوک ورودی و خروجی اینورتر

در اصل یک سلف است که در مسیر ورودی یا خروجی اینورتر قرار می‌گیرد و با ایجاد اندوکتانس، تغییرات سریع جریان را محدود می‌کند. نتیجه این کار، نرم‌تر شدن شکل موج جریان، کاهش پیک‌های جریان و ضربه‌های لحظه‌ای، کاهش هارمونیک‌های جریان و بهبود کیفیت توان است.

به زبان ساده، چوک اینورتر مثل یک ضربه‌گیر الکتریکی عمل می‌کند؛ همان‌طور که کمک‌فنر در سیستم تعلیق خودرو ضربه‌ها را جذب می‌کند، چوک هم ضربه‌های جریان و نوسانات شبکه را جذب میکند و برای اینورتر و موتور نرم می‌کند.

انواع چوک در اینورتر

وقتی از چوک ورودی و خروجی صحبت می‌کنیم، منظور محل قرارگیری این سلف در مدار اینورتر است. به‌طور کلی سه گروه اصلی داریم:

۱. چوک ورودی اینورتر (Line Reactor)

چوک ورودی یا Line Reactor  در مسیر سه‌فاز ورودی اینورتر و بین شبکه و ترمینال‌های ورودی درایو نصب می‌شود. این نوع چوک:

• جریان ورودی را نرم می‌کند.
• هارمونیک جریان را کاهش می‌دهد.
• از ترانس، ژنراتور و شبکه در برابر جریان‌های پیک اینورتر محافظت می‌کند.
• تا حدی از پل دیودی و خازن‌های DC اینورتر در برابر جریان‌های هجومی محافظت می‌کند.

در دیتاشیت‌ها معمولاً با عباراتی مثل 3% Line Reactor  یا 5% Line Reactor  معرفی می‌شود که به امپدانس نسبی آن نسبت به سیستم اشاره دارد.

۲. چوک لینک DC (DC Choke / DC Reactor)

نوع دیگر از چوک اینورتر که به‌صورت مستقیم در لینک DC قرار می‌گیرد و بین پل دیودی و باس DC نصب می‌شود، چوک DC  است. نقش‌های اصلی آن:

• کاهش ریپل جریان لینک DC
• کاهش تنش روی خازن‌های DC
• محدودکردن جریان‌های هجومی در لحظه راه‌اندازی
• کمک به کاهش هارمونیک‌های تزریقی به شبکه

بعضی اینورترها چوک DC داخلی دارند (Built-in)، در برخی دیگر چوک DC به‌صورت ماژول جداگانه در کنار اینورتر نصب می‌شود.

۳. چوک خروجی اینورتر (Output Reactor)

چوک خروجی در سمت موتور و روی خروجی اینورتر نصب می‌شود. کاربرد تخصصی‌تری دارد و معمولاً در شرایط زیر استفاده می‌شود:

• طول کابل بین اینورتر و موتور زیاد است.
• نیاز به کاهش dv/dt روی سیم‌پیچ‌های موتور وجود دارد.
• موتور در فاصله دور از تابلو نصب شده و عایق‌بندی آن حساس است.

چوک خروجی کمک می‌کند:

• تنش عایقی روی سیم‌پیچ‌های موتور کم شود
• جریان‌های خازنی کابل و پیک‌های ولتاژ کاهش یابد
• نویز رادیویی و تداخل با تجهیزات دیگر کمتر شود

به این ترتیب، وقتی می‌گوییم چوک ورودی و خروجی، منظور این است که بسته به نیاز پروژه، می‌توان هم در سمت شبکه (ورودی) و هم در سمت موتور (خروجی) چوک مناسب اضافه کرد.

تفاوت چوک اینورتر با فیلتر هارمونیک و فیلتر  EMI

گاهی چوک اینورتر با فیلترهای دیگر قاطی می‌شود:

• چوک اینورتر (Line/DC/Output Reactor)
  روی جریان کار می‌کند، هارمونیک‌های مرتبه پایین را کم می‌کند، جریان‌های هجومی را محدود می‌کند و از اینورتر و شبکه محافظت می‌کند.
• فیلتر هارمونیک (Active/Passive)
  برای رسیدن به سطح مشخصی از THD طبق استانداردها مانند IEEE-519 طراحی می‌شود و معمولاً پیچیده‌تر و گران‌تر است.
• فیلتر (EMI/RFI)
   برای کاهش نویزهای فرکانس بالا و تداخل رادیویی استفاده می‌شود تا دستگاه با استانداردهای تداخل الکترومغناطیسی سازگار شود.

چوک اینورتر می‌تواند بخشی از استراتژی کنترل هارمونیک و نویز باشد، اما جایگزین تمام این فیلترها نیست.

اهمیت استفاده از چوک اینورتر

استفاده از چوک اینورتر مستقیماً روی کاهش هارمونیک، حفاظت اینورتر، عمر خازن‌های DC و پایداری شبکه تأثیر می‌گذارد. در ادامه این بخش، با مثال‌های عملی و نکات مهندسی دقیق‌تر می‌بینیم وجود چوک چه اهمیتی دارد و نادیده گرفتن آن چه ریسک‌هایی برای سیستم به‌همراه دارد.

۱. کاهش هارمونیک و بهبود کیفیت توان

اینورتر به‌خاطر ساختار یکسوکننده دیودی در ورودی، جریان را به‌صورت پالس‌های تیز از شبکه می‌کشد. این جریان پله‌ای:

• شکل موج را از حالت سینوسی دور می‌کند.
• THD جریان را بالا می‌برد.
• باعث افزایش تلفات در کابل‌ها، ترانس و تجهیزات بالادست می‌شود.

چوک اینورتر با افزایش اندوکتانس در مسیر، جلوی تغییرات سریع جریان را گرفته؛ شکل موج جریان ورودی نرم‌تر و شبه‌سینوسی‌تر شده؛THD  کاهش پیدا کرده و در نتیجه شبکه پایدارتر و قابل‌اعتمادتر کار می‌کند.

در کاربرد هایی که چندین اینورتر بزرگ روی یک فیدر هستند، استفاده از چوک روی کیفیت توان بسیار تاثیر دارد.

۲. حفاظت بهتر از اینورتر و افزایش عمر خازن‌ها

در لحظه روشن شدن اینورتر، خازن‌های باس DC تمایل دارند جریان بسیار زیادی بکشند (Inrush Current). اگر محدودیتی در مسیر نباشد:

• پل دیودی مورد تنش و فشار شدید قرار می‌گیرد.
• عمر خازن ها کم میشود.
• احتمال خطا‌های Overcurrent افزایش می‌یابد.

اما چوک اینورتر (AC یا DC) مثل یک مقاومت دینامیکی عمل می‌کند و این جریان‌های هجومی را محدود می‌کند؛ عمر خازن های DC بیشتر شده؛ فشار روی دیود ها کمتر شده و وقتی راه اندازی های مکرر داریم، عملکرد پایدار تری دارد.

۳. عملکرد بهتر در شبکه‌های ضعیف یا تغذیه از ژنراتور

در شبکه‌های صنعتی که برق از ژنراتور تأمین می‌شود، ترانسفورماتور کوچک است، کابل‌کشی طولانی و افت ولتاژ زیاد است، اینورتر بدون چوک می‌تواند رفتار ناپایدار داشته باشد: نوسان ولتاژ، خطاهای مکرر، Overvoltage روی باس DC و… را دارد.

چوک ورودی در این حالت مثل یک  بافر عمل می‌کند(بخشی از انرژی جریان را در میدان مغناطیسی خودش موقتاً ذخیره می‌کند و بعد کم‌کم آزاد می‌کند.) و جریان کشی اینورتر از شبکه را کنترل می‌کند. این موضوع برای ژنراتورها بسیار مهم است، چون جریان‌های پیک شدید می‌تواند هم به تنظیم ولتاژ ژنراتور فشار بیاورد، هم عمر آن را کاهش دهد.

۴. کاهش نویز و تداخل با تجهیزات کنترلی

• یکی از کاربردهای عملی چوک اینورتر، کاهش نویز و تداخل با PLC, HMI وکارت های آنالوگ و ورودی های حساس است. به‌خصوص در تابلوهایی که فضای سیم‌کشی محدود است، وجود چوک (ورودی یا خروجی) می‌تواند نویزهای شدید ناشی از تغییرات سریع جریان را کاهش دهد و سیستم کنترلی را پایدارتر کند.

نکات کلیدی و عملی در انتخاب چوک اینورتر

در این بخش به عواملی مثل توان و جریان درایو، نوع کاربرد، محل نصب (ورودی یا خروجی)، درصد امپدانس، شرایط شبکه و محدودیت فضای تابلو می‌پردازیم تا بتوانید چوک مناسب را با توجه به کاربرد خود انتخاب کنید.

1.     تطابق جریان و توان چوک با اینورتر

اولین پارامتر، جریان نامی چوک است. به‌صورت عملی:

• جریان نامی چوک ≥ جریان نامی اینورتر
• بهتر است حاشیه‌ای (مثلاً ۱۰٪) برای شرایط Overload در نظر گرفته شود

اگر چوک کوچک‌تر از حد لازم انتخاب شود:

• دمای کاری آن بالا می‌رود
• تلفات و افت ولتاژ زیاد می‌شود
• عمر عایقی و حرارتی چوک کاهش پیدا می‌کند

۲. درصد امپدانس (۳٪ یا ۵٪)

در مورد چوک ورودی، معمولاً صحبت از ۳٪ یا ۵٪ Line Reactor است:

• چوک ۳٪:

o        کاهش هارمونیک مناسب برای کاربردهای عمومی

o        افت ولتاژ متوسط

o        انتخاب رایج در بیشتر پروژه‌ها

• چوک ۵٪:

o        کاهش هارمونیک بیشتر

o        افت ولتاژ بیشتر روی ورودی اینورتر

o        مناسب برای پروژه‌های حساس به هارمونیک یا توان‌های بالا

انتخاب بین این دو، به حساسیت شبکه و محدودیت افت ولتاژ بستگی دارد.

۳. محل نصب، تهویه و فضا

چوک اینورتردر بعضی موارد تجهیزی حجیم و نسبتاً سنگین است. در طراحی تابلو باید:

• فضای کافی برای نصب روی ریل یا شاسی در نظر گرفته شود
• مسیر جریان هوا در تابلو بررسی شود
• فاصله مناسبی از کابل‌های سیگنال و تجهیزات حساس رعایت شود

در تابلوهای کوچک، گاهی چوک به‌صورت جداگانه در باکس یا کابینت مجزا نصب می‌شود تا هم تهویه بهتر باشد، هم میدان مغناطیسی‌اش تداخل کمتری ایجاد کند.

۴. هماهنگی با حفاظت(فیوز، MCB/MCCB)

چون چوک جریان را محدود می‌کند، روی رفتار جریان خطا هم تأثیر دارد. در طراحی باید بررسی شود:

• جریان خطای عبوری از چوک هنوز برای عمل‌کردن فیوز یا کلید حفاظتی کافی هست یا نه
• منحنی قطع حفاظت (Characteristic Curve) با شرایط جدید مطابقت دارد

این نکته در تابلوهایی که استاندارد و تست شده‌اند، مهم است؛ به‌خصوص برای پروژه‌های بزرگ یا حساس.

مثال کاربردی: خط تولید با چندین اینورتر روی یک ترانس

فرض کنید یک کارخانه، یک ترانس kVA 400 دارد که چند خط تولید را تغذیه می‌کند. روی یکی از این خطوط:

• سه اینورتر kW30 برای موتورهای پمپ و فن
• یک اینورتر kW15 برای نوار نقاله

همه این درایوها بدون چوک روی یک فیدر مشترک بسته شده‌اند. در زمان کارکرد هم‌زمان:

• THD جریان بالا می‌رود.
• ترانس گرم‌تر از حد معمول می‌شود.
• تجهیزات کنترلی در همان تابلو (PLC، HMI) با نویز و Resetهای ناخواسته مواجه می‌شوند.

با اضافه کردن چوک ورودی مناسب برای هر اینورتر:

• جریان کشی درایو از شبکه نرم‌تر می‌شود.
• هارمونیک کلی سیستم کاهش می‌یابد.
• ترانس در شرایط پایدارتر و خنک‌تری کار می‌کند.
• تداخل با تجهیزات کنترلی کاهش پیدا می‌کند.

این مثال نشان می‌دهد که چوک اینورتر فقط یک آپشن نیست؛ در بسیاری از موارد، یک راه‌حل ساده برای جلوگیری از مشکلات جدی‌تر در آینده است.

نتیجه‌گیری و جمع‌بندی

چوک اینورتر یک سلف قدرت است که در ورودی، لینک DC یا خروجی اینورتر قرار می‌گیرد و نقش کلیدی در حفاظت، کاهش هارمونیک و بهبود عملکرد سیستم درایو دارد. با تنظیم جریان و محدود کردن تغییرات شدید، چوک:

• از اینورتر و خازن‌های DC محافظت می‌کند.
• به شبکه، ترانس و ژنراتور کمک می‌کند پایدارتر کار کنند.
• نویز و تداخل را کاهش می‌دهد.
• در کاربردهایی با کابل‌های بلند و موتورهای دور از تابلو، از سیم‌پیچ موتور محافظت می‌کند.

انتخاب درست بین چوک ورودی و خروجی، چوک AC یا DC، و تعیین جریان و امپدانس مناسب، نیاز به درک خوبی از شرایط شبکه، توان اینورتر و حساسیت فرآیند دارد.

اگر هدف شما طراحی یک سیستم پایدار، با عمر بالا و مشکل کم در سایت است، چوک اینورتر را به‌عنوان یک گزینه جدی در طراحی در نظر بگیرید. برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان درباره انتخاب و خرید انواع چوک اینورتر با کازشناسان فنی در تتاصنعت با شماره 02191091022 تماس بگیرید.