Điều hòa Inverter hoạt động như thế nào? {rất dễ hiểu}

Hầu hết trong các video quảng cáo về các thiết bị điện tử, đồ điện gia dụng như tủ lạnh, máy giặt, điều hòa… của các ông lớn như Hitachi, Samsung, Sharp, LG,… đều nhắc đến công nghệ tiết kiệm điện Inverter.

Inverter giúp cho điều hòa, tủ lạnh… tiết kiệm điện hơn. Vậy Inverter là gì, và nó có thật sự hiệu quả trong việc tiết kiệm điện như lời quảng cáo không?

Tiết lộ với các bạn một tí là công nghệ Inverter rất cần “mosfet” để có thể giúp nó trở thành hiện thực.

Và những chiếc máy tính Laptop, PC hay các thiết bị điện tử hiện đại đều cần những mosfet tiên tiến để có hiệu năng xử lý vượt bậc.

— Các bạn hãy tìm hiểu thêm về mosfet qua các video trên YouTube để hiểu rõ hơn nhé!

#1. Các loại nguồn điện thường dùng trong gia đình

+) Loại thứ nhất, đó là nguồn điện một chiều (vẫn thường được gọi là dòng điện một chiều – DC).

Cục pin điện thoại mà bạn đang sử dụng, hoặc là nguồn điện được lấy từ tấm Pin năng lượng mặt trời là 2 ví dụ cụ thể để bạn dễ hình dùng.

=> Nguồn điện dạng này chủ yếu sử dụng cho các thiết bị kỹ thuật số cỡ nhỏ.

+) Thứ 2 là nguồn điện xoay chiều, (vẫn thường được gọi là dòng điện xoay chiều) nó được cung cấp từ các ổ cắm điện trong nhà bạn và nó có thể cấp nguồn cho các thiết bị công suất lớn từ vài chục cho đến vài ngàn Watt.

=> Các dạng nguồn điện đều có những công dụng cũng như hạn chế nhất định của riêng nó, tùy theo nhu cầu sử dụng mà chúng ta cần chuyển đổi qua lại để tối ưu hóa việc sử dụng chúng.

Inverter còn được gọi là biến tần-thiết bị chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều.

Nếu bạn sử dụng máy hiện sóng để xem tín hiệu của hai loại nguồn này thì bạn sẽ thấy, dòng điện một chiều luôn nằm ở giá trị điện áp cực đại của nó => dạng sóng chỉ là một đường thẳng, đó cũng là lý do tại sao nó có tên gọi là dòng điện một chiều.

Dòng điện xoay chiều có dạng sóng hình Sin, biểu thị cho điện áp thay đổi giữa hai điểm cực đại trong nửa dương và nửa âm trong một chu kỳ. Lý do thì đơn giản là dòng điện xoay chiều liên tục đổi chiều di chuyển của nó.

=> Vậy chốt lại chỗ này, Inverter chỉ đơn giản là bộ chuyển đổi từ nguồn điện một chiều sang nguồn điện xoay chiều. Thế nhé các bạn !

#2. Ví dụ về hoạt động của Inverter

Mình xin đưa ra một ví dụ về một mạch điện đơn giản:

Một bộ nguồn điện một chiều được sử dụng để cấp nguồn điện xoay chiều cho một bóng đèn.

Chúng ta sẽ dùng 4 công tắc, để thực hiện nhiệm vụ chuyển đổi nguồn điện một chiều thành nguồn điện xoay chiều, các công tắc này được ghép với nhau sao cho khi công tắc 2 và 3 mở, công tắc 1 và 4 sẽ đóng lại

Và ngược lại, khi công tắc 2 và 3 đóng lại thì công tắc 1 và 4 sẽ mở ra => có nghĩa là buộc dòng điện chạy qua bóng đèn theo 2 hướng khác nhau tương tự như dòng điện xoay chiều.

Do đó bóng đèn có thể được xem như là đang được cấp nguồn điện xoay chiều, mặc dù nó là từ nguồn điện một chiều !

Khi công tắc 2 và 3 đóng, công tắc 1 và 4 mở ra => dòng điện chạy qua bóng đèn từ phải sang trái. Khi công tắc 1 và 4 đóng, công tắc 2 và 3 mở => dòng điện chạy qua bóng đèn theo chiều trái sang phải.

Bạn có thể thấy là mặc dù đang sử dụng nguồn điện một chiều nhưng bóng đèn vẫn được cung cấp một dòng điện ~ dòng điện xoay chiều.

Tuy nhiên việc tắt/mở công tắc đột ngột sẽ không tạo ra được dạng sóng Sin như mình đã trình bày ở trên, mà chỉ là ở dạng sóng vuông.

Các đỉnh nhọn của sóng vuông có thể giảm tuổi thọ cho các thiết bị điện, vì vậy đỉnh vuông này phải được làm mượt đi thì mới dùng trong thực tế được.

Quay trở lại với mạch điện đơn giản trên, bạn có thể liên tưởng bóng đèn trong ví dụ này ~ bóng đèn đang thắp sáng trong nhà của bạn đấy.

Nguồn điện trong nhà của bạn có tần số là 50 hoặc 60Hz => dòng điện chạy qua bóng đèn sẽ đổi hướng 50/60 lần mỗi giây, sự đổi hướng này  quá nhanh để ta có thể tắt/mở những công tắc bằng tay thường để tạo ra được dòng điện xoay chiều 50 hay 60 Hz.

Để đạt được tốc độ tắt/mở công tắc nhanh như thế, các kỹ sư sẽ sử dụng các linh kiện điện tử đặc biệt và phức tạp như IGBT, MosFet.

Để có thể thay đổi được tần số của nguồn điện xoay chiều tại output của một Inverter, bộ điều khiển chỉ cần thay đổi số lần đóng/mở các công tắc điện tử trong mỗi giây.

Vì vậy, muốn giảm tần số của nguồn điện xoay chiều thì cần giảm số lần đóng/mở các công tắc mỗi giây. Ngược lại, nếu muốn tăng tần số của nguồn điện xoay chiều thì phải tăng số lần đóng/mở các công tắc mỗi giây.

#3. Điều hòa Inverter hoạt động như thế nào?

Ứng dụng phổ biến nhất của Inverter là trong các máy điều hòa không khí – máy lạnh đang được dùng trong nhà của bạn.

Nguồn điện xoay chiều sẽ được đi qua “bộ điều chỉnh” để chuyển thành nguồn điện một chiều.

Rồi nguồn điện một chiều này sẽ đi qua Inverter => trở thành nguồn xoay chiều với tần số dạng sóng Sin có thể điều chỉnh được.

Với máy lạnh không có công nghệ Inverter, khi bạn đặt nhiệt độ trên điều khiển là 20 độ C, bộ nén của máy lạnh sẽ luôn chạy với công suất max cho tới khi nhiệt độ phòng = 20 độ C.

Khi đã đạt được 20 độ C thì máy nén sẽ tự động tắt, sau một thời gian ngừng chạy, nhiệt độ môi trường bên ngoài sẽ làm nhiệt độ phòng tăng lên.

Khi độ chênh lệch nhiệt với nhiệt độ được thiết lập từ 1 => 2 độ C thì bộ nén sẽ tự động chạy lại và vẫn với công suất max cho tới khi đạt 20 độ C thì nó lại ngắt.

Như bạn đã thấy, ở các máy điều hòa không có Inverter thì máy nén chỉ hoạt động ở 2 chế độ mở/tắt, luôn chạy ở công suất tối đa. Điện năng tiêu thụ cho mỗi lần máy khởi động lại từ đầu như vậy là rất tốn kém !

Đối với máy lạnh có Inverter, công suất máy nén làm lạnh tăng dần cho đến khi đạt đến mức nhiệt độ như đã thiết lập (thay vì luôn chạy hết công suất như khi không có Inverter).

Sau khi đã đạt được nhiệt độ mong muốn, Inverter sẽ tự động giảm tần số của nguồn điện xoay chiều cấp vào bộ nén => giảm tốc độ máy nén chứ không tắt hẳn bộ nén.

Bởi vậy, máy lạnh có Inverter sẽ chạy đều đặn ở công suất thấp => giảm được hao phí điện năng khi không phải khởi động lại máy nén liên tục.

Khi sử dụng ~ 8 tiếng/ngày, mức điện năng tiêu thụ của máy lạnh Inverter có thể giảm từ 30 cho đến 60% so với máy lạnh không có Inverter, đích thị nó là bạn tốt của hóa đơn tiền điện nhà bạn đấy !

Hi vọng là bài viết này sẽ hữu ích với bạn, chúc các bạn luôn mát mẻ trong những ngày nóng oi bức nhé 🙂

CTV: Dương Minh Thắng – Blogchiasekienthuc.com
Edit by Kiên Nguyễn