인버터란?
인버터(영어: inverter)는 입력된 전류를 교류로 변환하는 장치입니다.
입력되는 전류는 직류와 교류 두 가지 경우가 있습니다. 후자의 경우, 입력된 교류는 직류로 변환된 후 전압과 주파수가 변조된 또 다른 교류로 다시 변환됩니다.
인버터는 그 구조를 구성하는 회로 중 하나인 인버터 회로와 구별하기 위해 인버터 장치라고 부르기도 합니다.
인버터 사용 용도
인버터는 모터를 이용한 전기제품에 많이 사용되고 있습니다. 왜냐하면 인버터는 주로 모터의 회전을 제어하는 데 사용되기 때문입니다.
인버터를 이용한 가장 친숙한 제품은 에어컨이다. 인버터는 컴프레서 부분에 탑재되어 모터의 회전 강약을 조절하는 역할을 합니다. 인버터가 없다면 에어컨의 온도 조절은 운전의 켜고 끄는 것만으로 이루어져야 합니다.
인버터를 사용하면 운전의 켜짐과 꺼짐이 아닌 운전의 강약에 따라 온도를 조절할 수 있습니다. 전원을 켜고 끄는 것은 많은 양의 전력을 소비하기 때문에 인버터는 절전에 기여하고 있다고 할 수 있습니다. 따라서 현재 판매되는 에어컨에는 대부분 인버터가 탑재되어 있는 경우가 많습니다.
인버터의 원리
인버터는 크게 컨버터 회로, 콘덴서, 인버터 회로 등 세 가지로 구성됩니다. 인버터에서 교류 전류를 다른 전압이나 주파수가 변조된 교류로 변환하기 위해서는 입력 전류를 한 번 변환기 회로를 통과시켜 직류 전류로 변환합니다.
이 변환은 다이오드를 사용하여 정류함으로써 이루어집니다. 정류된 전류는 커패시터에 저장되고, 충전과 방전을 반복하여 더욱 정형화됩니다.
이렇게 해서 유사 직류 전류를 만들어 인버터 회로에 입력합니다. 인버터 회로에서는 펄스폭 변조(PWM)라는 전력 트랜지스터의 스위칭을 통해 다양한 폭의 펄스파를 발생시킵니다.
이를 합성하여 유사 정현파를 만들어 낼 수 있습니다. 펄스 전압을 생성하는 경우 전압형 인버터, 펄스 전류를 생성하는 경우 전류형 인버터라고 부릅니다. 생성하는 펄스 폭의 조합을 제어함으로써 전압과 주파수를 자유롭게 바꿀 수 있습니다.
인버터에 대한 기타 정보
1. 인버터 제어의 장점과 단점
장점
인버터를 채택하는 이유의 대부분은 에너지 절약을 목적으로 합니다. 회전기구가 있는 기계에 인버터를 장착하면 모터의 회전수를 필요한 만큼만 조절할 수 있기 때문에 기계를 과도하게 가동하지 않아도 되므로 에너지 절약에 도움이 됩니다.
또한, 에어컨이나 오일콘 등 유체의 온도 조절을 하는 기계에 탑재하면 온도 제어의 정확도가 높아지는 것도 장점 중 하나입니다. 기존 제품은 전원 ON/OFF 전환만으로 온도를 관리하기 때문에 전력 소모가 많고, 설정 온도와의 오차가 커지는 경향이 있었습니다. 인버터는 이러한 문제를 해소하는 장치로서 매우 효과적인 장치라고 할 수 있습니다.
단점
단점으로는 비용이 비싸다는 점과 인버터 내 커패시터는 소모품이기 때문에 주기적으로 교체해야 한다는 점 등을 꼽을 수 있습니다. 사용을 검토할 때는 단점도 잘 고려해서 종합적으로 판단하는 것이 중요합니다.
2. 인버터 고장 원인
인버터를 오래 사용하면 과전류 트립이나 과전압 트립이 발생하기 쉽습니다. 이런 경우 인버터에 내장된 커패시터의 ‘수명’이 문제일 수 있습니다.
인버터 내 커패시터의 대부분은 ‘전해 커패시터’가 사용됩니다. 전해 커패시터는 주변 온도의 영향을 많이 받는데, 온도가 10℃ 상승하면 수명이 1/2로 줄어든다고 합니다.
따라서 여름철 더운 날씨에 연속으로 가동되는 에어컨 등은 전해 커패시터의 소모가 빠르게 진행되어 결국 고장이 나는 경우가 많습니다. 과전류, 과전압 트립 외에도 모터가 회전할 때 진동이 발생하거나 비정상적인 진동음이 발생하면 조기 인버터 교체를 권장합니다. 더 심해지면 전해 커패시터가 부풀어 오르거나 액체가 누출되는 경우도 있습니다.