Моторът наистина ли няма да изгори, ако се използва честотен преобразувател?
1 Повреда, причинена от необичаен товар
Вярно е, че защитната верига на инвертора вече е напълно завършена. За защитата на скъпия инверторен модул, всеки производител на инвертор е свършил много работа по своята защитна верига, от откриване на изходен ток до откриване на спад на напрежението на IGBT тръбата на задвижващата верига, и се стреми да внедри най-бързата защита от претоварване с най-бърз отговор скорост!
От откриване на напрежение до откриване на ток, от откриване на температура на модула до откриване на изходна загуба на фаза и т.н., няма електрическа защитна верига, която да е толкова фокусирана и специализирана, колкото инвертора. Когато продавачът на инвертора споменава работата на инвертора, той трябва да спомене и защитната функция на инвертора и често несъзнателно обещава на потребителя: С инвертора, неговата цялостна защитна функция, вашият двигател няма да изгори лесно. Този продавач не знаеше, че това обещание ще му донесе голяма пасивност!
Наистина ли няма да изгори мотора при използване на честотен преобразувател? Моят отговор е: В сравнение със захранването при промишлена честота, двигателят е по-вероятно да изгори при използване на честотен преобразувател, а лесното изгаряне на двигателя прави инверторния модул на честотния преобразувател също лесен за „отписване“ заедно. Чувствителната верига за защита от свръхток на честотния преобразувател тук е безпомощна и не играе никаква роля. Това е основна външна причина за повреда на модула на честотния преобразувател. Нека ви кажа причината.
Двигателят може да работи в състояние на честота на захранване. Въпреки че работният ток е малко по-голям от номиналния ток, има известно повишаване на температурата след продължителна работа. Това е болен мотор. Наистина може да работи, преди да изгори. Но след свързване към честотния преобразувател, той ще бъде често претоварван и не може да работи. Това не е голяма работа.
Двигателят може да работи в състояние на честота на захранване. Потребителите го използват нормално от много години. Моля, обърнете внимание на думата "много години". Потребителите искат да спестят сметки за електричество или трябва да извършат трансформация на честота поради трансформация на процеса. Но след свързване към честотния преобразувател, грешките на OC често ще се появяват. Това е добре Защитата е изключена и модулът не е повреден.
Страшното е, че инверторът не се задейства веднага на OC fault, а без причина по време на работа - само след три-два дни работа модулът гръмна и моторът изгоря. Потребителят обвини продавача: Инверторът, който инсталирахте, беше с лошо качество и изгори двигателя ми, така че трябва да компенсирате моя двигател!
Преди това моторът изглеждаше наистина добре и работеше добре. Работният ток беше измерен и тъй като товарът беше малък, той достигна само половината от номиналния ток; трифазното захранване беше измерено 380V и беше много балансирано и стабилно. Наистина изглежда, че инверторът е бил повреден, както и двигателят също.
Ако бях там, щях да бъда честен така: Не обвинявайте инвертора, вашият двигател вече е "неизлечимо болен" и изведнъж избухна, а инверторът беше повреден!
Изолацията на намотките на двигателя е значително намалена поради повишаването на работната температура на двигателя и влагата и дори има очевидни дефекти в изолацията, които са в критичната точка на прекъсване на напрежението. При условие на електрозахранване с честота на захранване, входът на намотката на двигателя е трифазно 50Hz синусоидално напрежение, индуцираното напрежение, генерирано от намотката, също е ниско и компонентът на пренапрежение в линията е малък. Намаляването на изолацията на двигателя може да доведе само до незабележим "ток на утечка", но феноменът на прекъсване на напрежението все още не е настъпил между навивките и фазите на намотката и двигателят все още "работи нормално".
Трябва да се каже, че тъй като степента на стареене на изолацията се задълбочава, дори ако все още е под захранване с честота на захранване, се смята, че в близко бъдеще двигателят в крайна сметка ще изгори поради прекъсване на напрежението между фази или намотки, причинено от стареене на изолацията. Но проблемът е, че сега не е изгорял.
След свързване към инвертора, условията на електрозахранване на двигателя са станали "лоши": изходната форма на вълната на ШИМ от инвертора всъщност е носещо напрежение от няколко kHz или дори повече от десет kHz и различни компоненти на хармонично напрежение също ще бъдат генериран в захранващата верига на намотката на двигателя.
От характеристиките на индуктивността може да се види, че колкото по-бърза е скоростта на промяна на тока, протичащ през индуктора, толкова по-високо е индуцираното напрежение на индуктора. Индуцираното напрежение на намотката на двигателя е по-високо от това на честотното захранване (публичен акаунт: Pump Butler). Дефектите на изолацията, които не могат да бъдат изложени по време на захранването с честота на мощността, не са в състояние да издържат на въздействието на индуцираното напрежение под високочестотния носител, така че възниква прекъсване на напрежението между навивките или фазите на намотката. Късото съединение между фазите и намотките на намотката на двигателя предизвика внезапно късо съединение на намотката на двигателя. По време на работа модулът избухна и двигателят изгоря.
В началния етап на стартиране на инвертора, тъй като изходната честота и напрежението са в относително ниска амплитуда, когато има повреда в мотора на товара, въпреки че е причинен голям изходен ток, този ток често е в рамките на номиналната стойност, веригата за откриване на ток се активира навреме и инверторът изпълнява действие за защитно изключване и модулът не е в опасност от експлозия.
Въпреки това, ако трифазното изходно напрежение и честота достигнат висока амплитуда при работа с пълна скорост (или близо до пълна скорост), ако в този момент има прекъсване на напрежението в намотката на двигателя, незабавно ще се образува огромен ударен ток, и инверторният модул няма да може да издържи и ще експлодира и ще се повреди, преди веригата за откриване на ток да бъде активирана.
От това се вижда, че защитната верига не е всемогъща и всяка защитна верига има своите "слаби ребра". Инверторът е безсилен срещу внезапно прекъсване на напрежението на намотката на двигателя по време на работа на пълна скорост и не може да играе ефективна защитна роля. Не само веригата за защита на инвертора, но и всеки протектор на двигателя не може да осигури ефективна защита срещу такива внезапни повреди. Когато се появят такива внезапни повреди, може да се каже само, че моторът наистина е "умрял".
Този тип неизправност е фатален удар върху инверторния изходен модул на инвертора и няма спасение.
Други причини, причинени от захранване или натоварване, като пренапрежение, ниско напрежение, голямо натоварване или дори свръхток, причинен от блокиране, могат ефективно да защитят безопасността на модула при предпоставката, че защитната верига на инвертора е нормална, и вероятността от повреда на модула ще бъде значително намалена. Няма да го обсъждам тук.
2. Повреда на модула, причинена от лоша инверторна верига
1. Лошата задвижваща верига ще причини първична повреда на модула
От режима на захранване на задвижващата верига може да се види, че тя обикновено се захранва от положителни и отрицателни захранвания. +15V напрежение осигурява възбуждащото напрежение на IGBT тръбата, за да я включи. -5V осигурява напрежението на прекъсване на IGBT тръбата, за да я направи надеждна и бърза. Когато +15V напрежението е недостатъчно или изгубено, съответната IGBT тръба не може да бъде включена. Ако веригата за откриване на повреда на модула на задвижващата верига може също да открие IGBT тръбата, веригата за откриване на повреда на модула може да докладва OC сигнала веднага щом инверторът бъде пуснат в експлоатация, а инверторът изпълнява действието за изключване на защитата, което е почти безвредно към модула.
В случай че -5V изключващото отрицателно напрежение е недостатъчно или изгубено (точно както при трифазния токоизправителен мост, първо можем да разглеждаме изходната верига на инвертора като инверторен мост, а IGBT тръбите образуват три горни рамена на моста и три долни рамена на моста, като например IGBT тръбите на U-фазата на горното рамо на моста и U-фазата на долното рамо на моста.), когато горната (долното) мостово рамо на която и да е фаза е стимулирано и включено, съответното долно (горно) мостово рамо IGBT тръба ще бъде заредено от капацитета на прехода колектор-порт на IGBT тръбата до капацитета на прехода на порта-емитер поради загубата на прекъсващото отрицателно напрежение, което води до неправилно провеждане на тръбата и двете тръби образуват късо съединение към DC захранването! Последствието е: модулите са взривени!
Загубата на отрицателно напрежение при прекъсване може да бъде причинена от повреда на IC драйвера, повреда на долната тръба на етапа на захранващия драйвер (обикновено съставен от двустепенен допълнителен усилвател на мощността за повторение на напрежението) след IC драйвера, лоша връзка на проводника на клемата на тригера или лош отрицателен захранващ клон на веригата на драйвера или повреда на кондензатора на захранващия филтър. След като се появи някое от горните явления, това ще бъде фатален удар за модула! Това е необратимо.
2. Лошият път на предаване на импулси също ще представлява заплаха за модула. Импулсният изход на 6-канала на PWM инвертора от процесора често се изпраща към входния щифт на IC драйвера през шест инвертиращи (обща фаза) буфера, от CPU към IC драйвера и след това към тригерния терминал на инверторен модул. Ако един от 6-те сигнала бъде прекъснат, инверторът може да съобщи за OC грешка. Падането на напрежението на тръбата на IGBT тръбите в долните три мостови рамена на инверторния мост се открива и обработва от веригата за откриване на повреда на модула, когато е включена. IGBT тръбите в горните три рамена на моста имат откриване на спад на напрежението на тръбата в малък брой инвертори, а веригата за откриване на спад на напрежението на тръбата е пропусната в повечето инвертори. Когато IGBT тръбата, която губи импулса на възбуждане, се окаже, че има верига за откриване на падане на напрежението на тръбата, след загуба на импулса на възбуждане, веригата за откриване ще докладва OC грешка и инверторът ще се изключи за защита; (2) Инверторът може да има фазово отклонение. IGBT тръбата, която губи импулса на възбуждане, е тръбата без верига за откриване на падане на напрежението на тръбата. Съществува само отрицателното налягане на прекъсване, което може да го направи надеждно прекъсване. Рамото на фазовия мост има само полувълнова мощност, което кара инвертора да работи във фазово отклонение. В резултат на това в намотката на двигателя се генерира постояннотоков компонент, който също така образува голям ударен ток (публичен акаунт: Pump Butler), причинявайки удар и повреда на модула! Вероятността от повреда обаче е по-ниска от първата причина.
Ако този път на предаване на импулси винаги е прекъснат, дори ако веригата за повреда на модула не може да играе роля, веригата за откриване на ток, като взаимния индуктор, може да играе роля и може също да играе защитна роля. Има обаче опасения, че този път на предаване ще бъде прекъсван от време на време поради неизправности като лош контакт и дори ще има случайно прекъсване на връзката. Веригата за откриване на ток е необяснима и няма време да реагира, което кара инвертора да предизвика изход "интермитентно фазово отклонение", образувайки голям ударен ток и повреждайки модула. Двигателят ще "скочи" в това изходно състояние, издавайки "щракащ" звук, а генерирането и загубата на топлина ще се увеличат значително, а също така е лесно да се повреди.
3. Веригата за откриване на ток и веригата за откриване на температура на модула се повредят или повредят и модулът не може ефективно да защити срещу свръхток и прегряване, като по този начин причинява повреда на модула.
4. След като капацитетът на кондензатора за съхранение на енергия на главната DC верига намалее или загуби капацитет, пулсиращият компонент на напрежението на DC веригата се увеличава. След като инверторът е стартиран, това не е очевидно в условия на празен ход и празен ход, но по време на натоварения стартов процес напрежението на веригата се повишава, инверторният модул избухва и се поврежда, а защитната верига също е на загуба
За инвертори, които работят в продължение на много години, след повреда на модула, проверката на капацитета на кондензатора за съхранение на енергия на DC веригата не може да бъде пренебрегната. Пълната загуба на капацитет е рядкост, но щом се случи, ще причини повреда на инверторния модул по време на процеса на стартиране на товара, което също е сигурно!
3. Малка част от домашните инвертори с лошо качество и калпава изработка имат модули, които се повреждат изключително лесно. Да, през последните години конкуренцията на инверторния пазар става все по-ожесточена и маржът на печалбата на инверторите става все по-тесен, но конкурентоспособността на техните собствени продукти може да бъде подобрена чрез технологичен прогрес и подобрена производителност. Неразумно е да се увеличава техният пазарен дял, като се използват стари продукти като нови, по-лоши продукти като добри и се намалява капацитетът на модула, за да се пресекат ъглите. Това е късогледо и краткосрочно поведение. 1. Лошото качество и некачествената изработка увеличават честотата на отказ на веригата за защита от повреда на инвертора. Инверторният модул не може да бъде ефективно защитен от защитната верига, като по този начин се увеличава вероятността от повреда на модула. 2. Изборът на капацитет на инверторния модул обикновено трябва да достига повече от 2,5 пъти номиналния ток, за да се осигури дългосрочна безопасна работа. Например, инвертор от 30kW с номинален ток от 60A трябва да използва модул от 150A до 200A. Използването на 100A е твърде малко. Но някои производители се осмеляват да използват 100A модули за монтаж! Лошото е, че има и такива, които използват стари и некачествени модули. Този тип инвертор е не само лесен за повреда на модула по време на работа, но също така често експлодира по време на процеса на стартиране! Персоналът, който инсталира този тип инвертор на място, се уплаши и използва дървена пръчка, за да натисне бутона за стартиране на операционния панел от разстояние.
Модулът с малък капацитет трябва да може да работи едва. Модулът е претоварен и защитната верига става безполезна (защитена от маркираната мощност на инвертора вместо действителната стойност на мощността на модула). Наистина е ненормално модулът да не избухва често.
Този тип машини изглеждат много "горещи", когато са включени за първи път поради ниската си цена, но няма да отнеме много време производителят да фалира.
Тази трета причина за повреда на модула не трябва да е причина. Надявам се, че в близко бъдеще причините за повреда на модула ще бъдат само първите две причини.
За домашните инвертори понякога едно зрънце изпражнения на плъх разваля цялата тенджера супа. Много инвертори все още са добри, не са по-ниски от чуждестранните продукти и са с високо качество и ниска цена.