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由負載異常引起的變頻器模塊損壞

發(fā)布時間：2014-11-14 02:43:11瀏覽次數(shù)：2077

     眾所周知，變頻器的保護電路已經(jīng)相當完善。逆變模塊的價格是非常昂貴的，因此各個變頻器廠家都在其保護電路上做足了功夫，從輸出電流檢測到驅(qū)動電路的IGBT管壓降檢測，并努力追求以最快的應(yīng)變速度實施最快速的過載保護！從電壓檢測到電流檢測，從模塊溫度檢測到缺相輸出檢測等，還未見有哪種電器的保護電路，像變頻器這樣做得專注而投入。
    用上變頻器，電機就不會燒嗎？我的答案是：相對于工頻供電，用上變頻器，電機倒是更容易燒了，而電機的容易燒，使得變頻器逆變模塊也容易一塊“報銷”掉。變頻器的靈敏的過流保護電路，在此處偏偏手足無措，起不到絲毫作用。這是導(dǎo)致變頻器模塊損壞的一大外部原因。聽我道出其中原委。
一臺電機，在工頻狀態(tài)下能夠運行，雖然運行電流較之額定電流稍大，長時間的運行有一定的溫升。這是一臺帶病的電機，在燒掉之前確實是能夠運行的。但接入變頻器后，會出現(xiàn)頻繁過載，以至不能運行。這還不要緊。
一臺電機，在工頻狀態(tài)下能夠運行，用戶已經(jīng)正常使用多年了，請注意“多年”兩個字。用戶想到要節(jié)約電費，或因工藝改造的原因，需要進行變頻改造。但接入變頻器后，會頻跳OC故障，這是好的，保護停機了，模塊沒有壞掉。可怕的是，變頻器并不馬上跳OC故障，而是毫無來由地在運行中——運行了才三、兩天的光景，模塊炸掉了，電機燒毀了。
    在此之前，電機好像是是真的沒有問題，運行得好好的，測測運行電流，因為負荷較輕，才達到一半的額定電流；測測三相供電，380V，平衡和穩(wěn)定得很。真像是變頻器的損壞，連帶著損壞了電機。其實這不怨變頻器，是你的電機已經(jīng)“病入膏肓”，突然發(fā)作，捎帶著損壞了變頻器！
運行多年的電機，因電機的運行溫升和受潮等原因，繞組的絕緣程度已大大降低，甚至有了明顯的絕緣缺陷，處于電壓擊穿的臨界點上。工頻供電情況下，電機繞組輸入的是三相50Hz的正弦波電壓，繞組產(chǎn)生的感生電壓也較低，線路中的浪涌分量較小，電機絕緣程度的降低，也許只是帶來了并不起眼的“漏電流”，但繞組的匝間和相間，還未能產(chǎn)生電壓擊穿現(xiàn)象，電機還在“正常運行”。應(yīng)該說，隨著絕緣老化程度的進一步加深，即使還是在工頻供電情況下，相信在不遠的將來，該臺電機終會因絕緣老化造成相間或繞組間的電壓擊穿而燒毀。但問題是，現(xiàn)在并沒有燒毀。
    接入變頻器后，電機的供電條件由此變得“惡劣”了：變頻器輸出的PWM波形，實為數(shù)kHz乃至十幾kHz的載波電壓，在電機繞組供電回路中，還會產(chǎn)生各種分量的諧波電壓。由電感特性可知，流過電感電流的變化速度越快，電感的感生電壓也越高。電機繞組的感生電壓比工頻供電時升高了。在工頻供電時暴露不出的絕緣缺陷，因不耐高頻載波下感生電壓的沖擊，于是繞組匝間或相間的電壓擊穿產(chǎn)生了。電機繞組的由相間、匝間短路造成了電機繞組的突然短路，在運行中——模塊炸掉了，電機燒毀了。
    變頻器在起動初始階段，因輸出頻率和電壓均在較低的幅值內(nèi)，負載電機存在故障時，雖造成較大的輸出電流，但此電流往往在額定值以內(nèi)，電流檢測電路及時動作，變頻器實施保護停機動作，模塊無炸毀之虞。但若在全速（或近于全速）運行情況下，三相輸出電壓與頻率均達較高的幅值，此時電機繞組若有電壓擊穿現(xiàn)象，會于瞬間形成極大的浪涌電流，則逆變模塊在電流檢測電路動作之前，已經(jīng)無法承受而炸裂損壞了。
由此看出，保護電路不是萬能的，任何保護電路都有它的“軟肋”所在。變頻器對全速運行中，電機繞組的突發(fā)性電壓擊穿現(xiàn)象，是無能為力的，起不到有效保護作用的。而不唯變頻器保護電路，任何電機保護器，對此類突發(fā)故障，都不能實施有效的保護。此類突發(fā)故障出現(xiàn)時，只能宣告：該臺電機確實已經(jīng)“壽終正寢”了。
    此類故障對變頻器的逆變輸出模塊是致命的打擊，無可逃避的。
其它由供電或負載方面引起的原因，如過、欠壓、負載重、甚至堵轉(zhuǎn)引起的過流等故障，在變頻器的保護電路正常的前提下，是能有效保護模塊安全的，模塊的損壞機率將大為減小。

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