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西門子變頻器逆變輸出模塊損壞的原因有哪些
西門子變頻器由負(fù)載異常引起的損壞,變頻器的保護(hù)電路已經(jīng)相當(dāng)完善。對價值昂貴的逆變模塊的保護(hù),各個變頻器廠家都在其保護(hù)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(hù)!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(hù)電路,像變頻器這樣做得專注而投入。而變頻器的銷售人員,提到變頻器的性能時,也必提及變頻器的保護(hù)功能,常常不自覺地對用戶許諾:用上變頻器,其全面的保護(hù)功能,你的電機(jī)就不容易燒了。
用上變頻器,電機(jī)真的不會燒嗎?我的答案是:相對于工頻供電,用上變頻器,電機(jī)倒是更容易燒了,而電機(jī)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(hù)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。
一臺電機(jī),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(jī),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(jī),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(jìn)行變頻改造。但接入變頻器后,會頻跳OC故障,這是好的,保護(hù)停機(jī)了,模塊沒有壞掉??膳碌氖?,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(jī)燒毀了。用戶賴了銷售人員一把:你裝的變頻器質(zhì)量差,燒了我的電機(jī),你要賠我的電機(jī)!
在此之前,電機(jī)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(fù)荷較輕,才達(dá)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(jī)。
運行多年的電機(jī),因電機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)還在“正常運行”。應(yīng)該說,隨著絕緣老化程度的進(jìn)一步加深,即使還是在工頻供電情況下,相信在不遠(yuǎn)的將來,該臺電機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)繞組的由相間、匝間短路造成了電機(jī)繞組的突然短路,在運行中——模塊炸掉了,電機(jī)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(fù)載電機(jī)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(hù)停機(jī)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(dá)較高的幅值,此時電機(jī)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(hù)電路不是萬能的,任何保護(hù)電路都有它的“軟肋”所在。變頻器對全速運行中,電機(jī)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(hù)作用的。而不唯變頻器保護(hù)電路,任何電機(jī)保護(hù)器,對此類突發(fā)故障,都不能實施有效的保護(hù)。此類突發(fā)故障出現(xiàn)時,只能宣告:該臺電機(jī)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(fù)載方面引起的原因,如過、欠壓、負(fù)載重、甚至堵轉(zhuǎn)引起的過流等故障,在變頻器的保護(hù)電路正常的前提下,是能有效保護(hù)模塊安全的,模塊的損壞機(jī)率將大為減小。