کمپرسور اینورتر یخچال

استفاده از یخچال‌ها و انواع یخچال‌های فریزر امروزه به حدی رسیده که در هر خانه و کاشانه‌ای یک یخچال به چشم می‌خورد.
همچنین برای نگه داری مواد غذایی در فروشگاه‌ها نیز از انواع یخچال‌ها کمک می‌گیرند. مهم ترین جزء در طراحی یک یخچال بخش کمپرسور آن است.
امروزه در طراحی یخچال‌ها از کمپرسور اینورتر استفاده می‌شود. احتمالاً اگر سری به بازار فروش یخچال یا دیگر وسایل سرمایشی زده باشید، با اصطلاح اینورتر روبرو شده‌اید. کیت‌های الکتریکی اینورتر، یک بخش اضافه است که بالاتر از مدار کمپرسور نصب شده و به طور کلی می‌توان گفت کنترل گردش کمپرسور و عملکرد آن را تحت کنترل خود قرار می‌دهد. 
هدف استفاده از کیت‌های اینورتر در طراحی یخچال‌ها و دیگر وسایل سرمایشی، مدیریت مصرف انرژی و صرفه جویی در مصرف برق دستگاه است. البته کیت اینورتر مزیت‌های دیگری نیز دارد.
در این مقاله قصد داریم با کمپرسور اینورتر یخچال‌ها بیشتر آشنا شویم، نحوۀ عملکرد آن ها را بررسی کنیم و سپس به سراغ مزایای استفاده از کیت اینورتر و تأثیرش روی عملکرد یخچال برویم.

آشنایی با عملکرد کیت‌های اینورتر

به صورت ساده اگر قرار باشد، کاربرد کیت‌های اینورتر را توضیح دهیم، باید گفت که یک کیت اینورتر جریان برق مستقیم شهری را به جریان متناوب تبدیل می‌نماید. به بیان دیگر جریان برق شهری  AC بوده و اینورتر آن را معکوس کرده و به جریان DC تبدیل می‌نماید. 
این عمل سبب می‌شود تا کیت اینورتر بتواند با کم و زیاد کردن ولتاژ ورودی به کمپرسور و همچنین تغییر پیوستۀ فرکانس جریان برق ورودی به کمپرسور، سرعت کمپرسور یا الکتروموتور دستگاه را به کنترل خود در بیاورد.
امروزه از تکنولوژی تولید کیت‌های اینورتر در طراحی سیستم‌های سرمایشی مثل انواع کولرها، چیلر ها و …، ساخت انواع پمپ‌های آبی، راه اندازی آسانسور یا جرثقیل‌ها و همچنین انواع یخچال و یخچال‌های فریزر استفاده می‌شود؛ و هدف از استفاده در تمامی این دستگاه‌ها کاهش مصرف انرژی الکتریکی و افزایش میزان راندمان دستگاه است.

جریان ورودی به کیت‌های اینورتر می‌تواند تک فاز و یا سه فاز باشد. با این وجود همواره جریان خروجی از اینورترها سه فاز خواهد بود. زمانی که حرف از دسته بندی اینورترها می‌شود، آنها را بر اساس برند، کاربرد مورد انتظار، شکل موج تولید شده و همچنین برق ورودی دستگاه دسته بندی می‌کنند.
در ادامه به سراغ کاربرد کیت‌های اینورتر در طراحی یخچال‌های فریزر خواهیم رفت.

عملکرد یخچال فریزرهای اینورتر

در ساخت یخچال‌ها و انواع فریزرها امروزه اغلب از کمپرسور اینورتر استفاده می‌شود، ممکن است بنا به کاربرد یخچال، شرایط آب و هوایی و ظرفیت سرمایشی آن از مدل های مختلف کمپرسورهای موجود نیز استفاده شود.
نحوۀ عملکرد یخچال‌های اینورتر درست شبیه مدل‌های ساده بوده و در آن ها از سیکل تبرید تراکمی برای خنک سازی محفظۀ داخلی یخچال استفاده می‌شود.
سیال مبردی که اغلب در طراحی یخچال‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، گاز R410 است که با کمپرسورهای اینورتر سازگاری خوبی دارد. ضمن اینکه برخلاف مبرد R22 مشکلات زیست محیطی ندارد و از عملکرد بهتری نیز برخوردار است.

حرکت سیال مبرد همچنان از کمپرسور یخچال شروع می‌شود. زمانی که یخچال شروع به کار می‌کند، کمپرسور راه اندازی شده و شروع به فشرده سازی سیال مبرد می‌کند.
طی این فرایند دما و فشار سیال مبرد بالا می‌رود. سپس نوبت به هدایت سیال مبرد به بخش کندانسور یخچال می‌شود. لوله‌های مارپیچی که پشت یخچال‌ها می‌بینید، حکم کندانسور سیکل تبریدی را دارد.
سیال مبرد در طول مسیر مارپیچ کندانسور طی یک فرایند فشار ثابت دمای خود را از دست داده و خنک می‌شود.
سومین مرحله در سیکل‌های تبریدی عبور سیال مبرد از یک شیر انبساطی یا همان فشار شکن است. در این مرحله فشار سیال به یکباره افت کرده، به مخلوطی از مایع و بخار اشباع تبدیل می‌شود.

یکی از اصول ترمودینامیکی این است که هر سیالی در فشارهای پایین، دارای دمای تبخیر پایین‌تری خواهد بود. در حقیقت از همین اصل ساده است که برای خنک کردن فضای درون یخچال استفاده می‌شود. سیال مبرد پس از عبور از شیر انبساطی وارد کویل‌های حرارتی اواپراتور می‌شود.
در این مرحله سیال اشباع نیاز به گرما دارد تا به صورت تمام به حالت گازی تبدیل شود. به خاطر اختلاف دمایی که فضای درون یخچال با سیال مبرد جاری در کویل‌های اواپراتور دارد، این انتقال حرارت صورت گرفته و در نتیجه محفظۀ یخچال خنک می‌شود. سیال مبرد نیز با دریافت گرما کاملاً تبخیر شده و دوباره به بخش کمپرسور فرستاده می‌شود.

درست از اینجا است که وظیفۀ کیت الکترونیکی اینورتر اغاز می‌شود. در گذشته برای کنترل دمای محفظۀ یخچال از یک ترموستات استفاده می‌شد.
 وظیفۀ ترموستات این بود که دمای یخچال را طبق فرمان کاربر در دمای مشخصی تنظیم کند. پس زمانی که دمای یخچال به دمای مورد نظر می‌رسید، جریان کمپرسور را قطع کرده و عمل خنک سازی را متوقف می‌کرد.
سپس زمانی که دوباره به عمل سرمایش نیاز بود، دستور وصل جریان را ارسال می‌نمود و به این شکل جریان مجدداً برقرار می‌شد. اما در یخچال‌های اینورتر دیگر قطع و وصل جریانی رخ نمی‌دهد. بلکه به جای کنترل گسسته دمای محفظۀ یخچال، این کار به صورت پیوسته انجام می‌گیرد.
زمانی که دمای یخچال به دمای تعیین شده می‌رسد، کیت اینورتر ولتاژ و فرکانس جریان الکتریکی سر کمپرسور را کاهش داده و در نتیجه باعث کند شدن سرعت گردش کمپرسور می‌شود. زمانی هم که نیاز به عملکرد سریعتر کمپرسور باشد، دوباره با افزایش ولتاژ و فرکانس جریان سر کمپرسور این عمل انجام می‌گیرد.

تفاوت عملکرد کمپرسورهای ساده و کمپرسورهای اینورتر

تفاوت عملکرد کمپرسورهای ساده و کمپرسورهای اینورتر در همین نحوۀ کنترل دمای یخچال به کمک کیت الکتریکی اینورتر خلاصه می‌شود. در مدل‌های ساده، ترموستات در هربار قطع و وصل جریان، کمپرسور را کاملاً خاموش کرده و مجدداً راه اندازی می‌نماید.
 کمپرسور دستگاهی است که در زمان استارت به میزان انرژی الکتریکی بیشتری نیاز دارد و در نتیجه با هربار راه اندازی مجدد آن، برق زیادی مصرف خواهد شد.
 اگر نموداری از نحوۀ کنترل دمای دستگاه در این حالت رسم کنیم، مشاهده می‌کنید که در این روش نمودار کنترلی به صورت سینوسی درخواهد آمد.

اما زمانی که از یک کیت اینورتر کمک گرفته می‌شود، کمپرسور دستگاه تنها در همان ابتدای راه اندازی استارت می‌خورد و سپس در مدار قرار می‌گیرد.
با تغییر جریان مدار از AC به جریان DC کیت اینورتر با معکوس کردن جریان الکتریکی، میزان ولتاژ و فراکانس ارسالی به کمپرسور تحت اختیار کیت اینورتر قرار می‌گیرد و این کیت الکترونیکی است که مشخص می‌کند سرعت کمپرسور در مدار زیاد شود و یا کاهش یابد.
تنظیم سرعت کمپرسور یخچال بر اساس دمای تعیین شده برای محفظۀ یخچال فریزر صورت می‌گیرد. اگر نمودار نحوۀ کنترل دمای یخچال را به کمک کیت اینورتر رسم کنیم، این نمودار از حالت سینوسی خارج شده و تقریباً حالتی یکنواخت به خود می‌گیرد.
در این حالت چون کمپرسور هرگز خاموش نشده و نیازی به راه اندازی مجدد آن نیست، در نتیجه میزان انرژی الکتریکی مصرفی یخچال نیز کاهش خواهد یافت.

بررسی مزایای به کارگیری کمپروسورهای اینورتر یخچال

اگر توضیحات بالا را به دقت مطالعه کرده باشید، تا حدودی می‌توانید متوجه مزیت‌های به کارگیری کیت‌های اینورتر در طراحی یخچال‌ها و انواع فریزرها بشوید. در ادامه به برخی از مهم ترین مزایای این کیت خواهیم پرداخت:

کاهش مصرف انرژی الکتریکی

از انرژی الکتریکی در اغلب کشورهای جهان به عنوان یک انرژی گران قیمت نام برده می‌شود. برای تولید انرژی الکتریکی نیاز به تجهیزات صنعتی بسیاری است و از این نظر صرفه جویی در مصرف آن از اهمیت بالایی برای شرکت‌های تولید کنندۀ وسایل الکترونیک خانگی برخوردار است.
ضمن اینکه مصرف کنندگان نیز قاعدتاً ترجیح می‌دهند هزینه‌های جاری زندگی خود را کاهش دهند و ماهانه پول کمتری را برای مصرف برق خانگی خود بپردازند.
به کارگیری کیت‌های اینورتر در طراحی انواع سیستم‌های سرمایشی و دیگر وسایل خانگی به کاهش میزان انرژی مصرفی این دستگاه‌ها کمک می‌کند. به طوری که اغلب یخچال فریزرهای اینورتر تولیدی در ردۀ انرژی A+ و حتی A++ قرار می‌گیرند.
این در حالی است که یخچال‌ فریزرهای معمولی مصرف انرژی بالایی داشته و همواره از آن‌ها به عنوان یکی از پرمصرف‌ترین وسایل الکتریکی خانگی نام برده می‌شد.

بهبود عملکرد یخچال‌ فریزرها

کنترل گسستۀ دمای یخچال به کمک ترموستات در مدل‌های قدیمی باعث می‌شد تا کمپرسور دستگاه همواره با سرعتی ثابت و حداکثر ظرفیت سرمایشی خود کار خنک سازی را انجام دهد. این در حالی است که در یخچال‌های اینورتر کنترل دما به صورت پیوسته صورت گرفته و اجزاء دستگاه آهسته و پیوسته کار سرمایش یخچال را انجام می‌دهند.
به این شکل می‌توان گفت که عملکرد یخچال فریزرهای اینورتر نسبت به یخچال‌های معمولی بهتر است. این مورد را با مقایسۀ کیفیت محصولات غذایی‌ که در داخل یخچال نگه‌داری می‌کنید نیز چک کنید.
کنترل گسستۀ دمای داخل یخچال باعث تغییرات دمایی مکرر می‌شود و در نتیجه محصولات غذایی خیلی زود کیفیت اولیۀ خود را از دست می‌دهند. 
اما در مدل‌های اینورتر با حفظ دمای یخچال در یک میزان مشخص، محصولات غذایی تا مدت زمان زیادی همان کیفیت اولیۀ خود را خواهند داشت.

افزایش طول عمر کمپرسور و دیگر اجزاء یخچال

در کمپرسورهای روشن – خاموش، سرعت فعالیت موتور کمپرسور همواره ثابت بوده و در حقیقت کمپرسور با حداکثر ظرفیت خود در مدار قرار می‌گیرد.
 ضمن اینکه هر باری که کمپرسور خاموش و روشن می‌شود، فشار مضاعفی به موتور کمپرسور وارد آمده و در نتیجه به مرور دچار فرسودگی می‌شود.
این در حالی است که با به کارگیری کیت‌های الکترونیکی اینورتر، دیگر نیازی نیست که کمپرسور با سرعت ثابت و حداکثر ظرفیت سرمایشی خود در مدار قرار گیرد.
در واقع سرعت کمپرسور متغیر خواهد بود و تحت شرایط مورد نیاز کم و زیاد خواهد شد.

ضمن اینکه دیگر کمپرسور در هربار راه اندازی دوباره روشن نشده و تنها در مواقع غیر لازم از سرعت گردش آن کاسته خواهد شد و به اصطلاح در حالت آماده به کار قرار می‌گیرد.
این شکل عملکرد باعث می‌شود تا به قطعات داخلی و موتور کمپرسور فشار کمتری وارد شده و درنتیجه طول عمر آن نیز افزایش پیدا کند.
تکلیف دیگر اجزاء سیکل تبریدی نیز مشخص است. وقتی که یخچال به صورت پیوسته و با ظرفیت سرمایشی پایین‌تری کار کند، به دیگر قطعات نیز فشار کمتری خواهد آمد و نتیجه اینکه عمر کلی یخچال نیز افزایش خواهد یافت.

جمع‌بندی

امروزه از کیت‌های الکترونیک اینورتر در طراحی یخچال‌ها و انواع فریزرها استفاده می‌شود. این کیت در بالای کمپرسور و خارج از مدار نصب می‌گردد.
وظیفۀ اصلی کیت اینورتر این است که جریان برق AC شهر را به جریان برق DC تبدیل کرده و با معکوس کردن جریان، کنترل ولتاژ و ولتاژ ورودی به کمپرسور را در اختیار خود قرار می‌دهد. سرعت کمپرسورهای اینورتر در مدار سیکل‌های تبریدی متغیر بوده و تحت شرایط دمایی محفظۀ یخچال تنظیم می‌شود.
در مدل‌های ساده کمپرسور همواره سرعت ثابتی داشته و کنترل دمای یخچال به کمک یک ترموستات صورت می‌گیرد.
اما در کمپرسورهای اینورتر این کار به کمک کیت اینورتر انجام شده و این کیت اینورتر است که در زمان‌های لازم با افزایش ولتاژ و فرکانس جریان الکتریکی ورودی به کمپرسور، عمل سرمایش یخچال را سرعت می‌بخشد.
یخچال‌های اینورتر نسبت به مدل‌های ساده کمی گران‌ قیمت‌تر هستند.
اما به کارگیری کیت‌های اینورتر باعث صرفه جویی در مصرف انرژی الکتریکی شده و همچنین طول عمر کمپرسور یخچال را افزایش خواهد داد.
به همین خاطر است که اغلب تولید کنندگان و خریداران انتخاب یخچال‌های اینورتر را به مدل‌های ساده ترجیح می‌دهند.