Hoće li motor doista izgorjeti ako se koristi pretvarač frekvencije?

1 Oštećenje uzrokovano nenormalnim opterećenjem
Istina je da je zaštitni krug pretvarača već prilično dovršen. Za zaštitu skupog inverterskog modula, svaki proizvođač pretvarača napravio je puno posla na svom zaštitnom krugu, od detekcije izlazne struje do detekcije pada napona IGBT cijevi pogonskog kruga, i nastoji implementirati najbržu zaštitu od preopterećenja s najbržim odgovorom ubrzati!
Od detekcije napona do detekcije struje, od detekcije temperature modula do detekcije izlaznog gubitka faze, itd., ne postoji električni zaštitni krug koji je tako fokusiran i posvećen kao pretvarač. Kada prodavač pretvarača spominje performanse pretvarača, mora spomenuti i zaštitnu funkciju pretvarača, i često nesvjesno obećava korisniku: S pretvaračem, njegovom opsežnom zaštitnom funkcijom, vaš motor neće lako izgorjeti. Ovaj prodavač nije znao da će mu ovo obećanje donijeti veliku pasivnost!

Hoće li motor stvarno izgorjeti kada se koristi pretvarač frekvencije? Moj odgovor je: U usporedbi s napajanjem na industrijskoj frekvenciji, vjerojatnije je da će motor pregorjeti kada se koristi pretvarač frekvencije, a lako sagorijevanje motora čini da se inverterski modul pretvarača frekvencije također lako "otpisuje" zajedno. Osjetljivi prekostrujni zaštitni krug pretvarača frekvencije ovdje je bespomoćan i ne igra nikakvu ulogu. Ovo je glavni vanjski uzrok oštećenja modula pretvarača frekvencije. Reći ću vam razlog.
Motor može raditi u stanju frekvencije napajanja. Iako je radna struja nešto veća od nazivne struje, nakon dugotrajnog rada dolazi do određenog porasta temperature. Ovo je bolestan motor. Zaista može raditi prije nego što izgori. Ali nakon spajanja na pretvarač frekvencije, bit će često preopterećen i neće moći raditi. Ovo nije velika stvar.
Motor može raditi u stanju frekvencije napajanja. Korisnici ga koriste normalno dugi niz godina. Obratite pozornost na riječ "mnogo godina". Korisnici žele uštedjeti na računima za struju ili trebaju izvršiti transformaciju frekvencije zbog transformacije procesa. Ali nakon spajanja na pretvarač frekvencije, OC greške će često skočiti. Ovo je dobro. Zaštita je isključena i modul nije pokvaren.

Jezivo je to što inverter nije odmah otkačio OC fault, nego bez razloga tijekom rada - nakon samo tri-dva dana rada eksplodirao je modul i izgorio motor. Korisnik je okrivio prodavača: Inverter koji ste ugradili bio je loše kvalitete i spalio mi je motor, pa mi morate kompenzirati motor!

Prije ovoga, činilo se da je motor jako dobar i dobro je radio. Izmjerena je radna struja, a budući da je opterećenje bilo malo, dosegla je samo polovicu nazivne struje; izmjereno je trofazno napajanje, 380V, vrlo uravnoteženo i stabilno. Stvarno se čini da je stradao pretvarač, a stradao je i motor.
Da sam ja tamo, ovako bih bio fer: nemojte kriviti inverter, to je vaš motor koji je već "smrtno bolestan" i iznenada je puknuo, a inverter je oštećen!

Izolacija namota motora uvelike je smanjena zbog porasta radne temperature motora i vlage, pa čak ima očite nedostatke izolacije, koji su na kritičnoj točki propada napona. U uvjetima napajanja frekvencije snage, ulaz namota motora je trofazni sinusni napon od 50 Hz, inducirani napon generiran namotom je također nizak, a komponenta prenapona u liniji je mala. Smanjenje izolacije motora može dovesti samo do neprimjetne "struje curenja", ali se još nije dogodio fenomen proboja napona između zavoja i faza namota, a motor i dalje "normalno radi".
Treba reći da kako se stupanj starenja izolacije dalje produbljuje, čak i ako je još uvijek pod snagom frekvencijskog napajanja, vjeruje se da će u bliskoj budućnosti motor na kraju pregorjeti zbog proboja napona između faza ili namota uzrokovanih starenje izolacije. Ali problem je što sada nije izgorio.
Nakon spajanja na pretvarač, uvjeti napajanja motora postali su "loši": izlaz PWM valnog oblika pretvarača zapravo je nosivi napon od nekoliko kHz ili čak više od deset kHz, a različite komponente harmonijskog napona također će biti generiran u krugu napajanja namota motora.

Iz karakteristika induktiviteta vidljivo je da što je veća brzina promjene struje koja teče kroz prigušnicu, to je veći inducirani napon prigušnice. Inducirani napon namota motora viši je od napona napajanja frekvencije (javni račun: Pump Butler). Izolacijski nedostaci koji se ne mogu otkriti tijekom napajanja frekvencijskim napajanjem nisu u stanju podnijeti udar induciranog napona ispod visokofrekventnog nositelja, pa dolazi do proboja napona između zavoja ili faza namota. Kratki spoj između faza i zavoja namota motora uzrokovao je iznenadni kratki spoj namota motora. Tijekom rada modul je eksplodirao, a motor je izgorio.
U početnoj fazi pokretanja pretvarača, budući da su izlazna frekvencija i napon unutar relativno niske amplitude, kada postoji greška u motoru opterećenja, iako je uzrokovana velikom izlaznom strujom, ta struja je često unutar nazivne vrijednosti, strujni krug detekcije aktivira se na vrijeme, a pretvarač provodi zaštitnu akciju isključivanja, a modul nije u opasnosti od eksplozije.
Međutim, ako trofazni izlazni napon i frekvencija dosegnu visoku amplitudu kada radi punom brzinom (ili blizu pune brzine), ako u ovom trenutku dođe do pada napona u namotu motora, trenutno će se formirati ogromna udarna struja, a inverterski modul to neće moći izdržati te će eksplodirati i biti oštećen prije nego što se aktivira strujni krug detekcije.
Iz ovoga se vidi da zaštitni sklop nije svemoćan, a svaki zaštitni sklop ima svoja "slaba rebra". Pretvarač je nemoćan protiv iznenadnog pada napona namota motora tijekom rada pri punoj brzini i ne može igrati učinkovitu zaštitnu ulogu. Ne samo zaštitni krug pretvarača, već ni jedan zaštitnik motora ne može pružiti učinkovitu zaštitu od takvih iznenadnih kvarova. Kada se takvi iznenadni kvarovi dogode, može se samo reći da je motor doista "crknuo".

Ova vrsta kvara je smrtonosni udarac za izlazni modul pretvarača pretvarača i nema izlaza.
Drugi razlozi uzrokovani napajanjem ili opterećenjem, kao što su prenapon, prenizak napon, veliko opterećenje ili čak prenapon uzrokovan zastojom, mogu učinkovito zaštititi sigurnost modula pod pretpostavkom da je zaštitni krug pretvarača normalan, a vjerojatnost oštećenja modula bit će znatno smanjena. Neću o tome raspravljati ovdje.

2. Oštećenje modula uzrokovano lošim krugom pretvarača
1. Loš pogonski krug uzrokovat će primarnu štetu modulu
Iz načina napajanja pogonskog kruga može se vidjeti da se općenito napaja pozitivnim i negativnim izvorima napajanja. +15V napon osigurava pobudni napon IGBT cijevi za njeno uključivanje. -5V osigurava napon prekida IGBT cijevi kako bi bila pouzdana i brza. Kada je +15V napon nedovoljan ili izgubljen, odgovarajuća IGBT cijev se ne može uključiti. Ako krug za otkrivanje kvara modula pogonskog kruga također može otkriti IGBT cijev, krug za otkrivanje kvara modula može prijaviti OC signal čim se pretvarač pusti u rad, a pretvarač provodi akciju zaštitnog isključivanja, što je gotovo bezopasno na modul.
U slučaju da -5V granični negativni napon nije dovoljan ili je izgubljen (baš kao kod trofaznog ispravljačkog mosta, prvo možemo smatrati izlazni krug pretvarača kao most pretvarača, a IGBT cijevi tvore tri gornja kraka mosta i tri donja kraka mosta, kao što su IGBT cijevi gornjeg kraka mosta U-faze i donjeg kraka mosta U-faze.), kada gornji (donji) krak mosta bilo koje faze stimuliran i uključen, odgovarajuća donja (gornja) ruka mosta IGBT cijev će biti nabijena kapacitetom spoja kolektor-gate IGBT cijevi na kapacitet spoja vrata-emiter zbog gubitka prekidni negativni napon, što dovodi do loše vodljivosti cijevi, a dvije cijevi stvaraju kratki spoj na DC napajanje! Posljedica je: moduli su dignuti u zrak!

Gubitak negativnog napona na prekidu može biti uzrokovan oštećenjem IC pogonskog sklopa, oštećenjem donje cijevi stupnja pogonskog pogona (obično se sastoji od dvostupanjskog komplementarnog pojačala za praćenje napona) nakon IC pogonskog sklopa, lošim spojem izvoda terminala okidača ili loša negativna strujna grana pogonskog kruga ili kvar kondenzatora filtera napajanja. Jednom kada se dogodi bilo koji od gore navedenih fenomena, to će biti smrtonosni udarac za modul! To je nepovratno.

2. Loš put prijenosa impulsa također će predstavljati prijetnju modulu. Izlaz 6-kanalnog PWM pretvarača impulsa CPU-a često se šalje na ulazni pin pogonskog IC-a kroz šest invertirajućih (zajednička faza) međuspremnika, od CPU-a do pogonskog IC-a, a zatim na okidački terminal inverterski modul. Ako je jedan od 6 signala prekinut, pretvarač može prijaviti OC grešku. Pad napona cijevi IGBT cijevi u donja tri kraka mosta inverterskog mosta detektira se i obrađuje krugom za otkrivanje greške modula kada je uključen. IGBT cijevi u gornja tri kraka mosta imaju detekciju pada napona u cijevi u malom broju pretvarača, a krug detekcije pada napona u cijevi je izostavljen u većini pretvarača. Kada IGBT cijev koja izgubi pobudni impuls ima krug za detekciju pada napona cijevi, nakon što se pobudni impuls izgubi, krug za detekciju će prijaviti OC grešku i pretvarač će se isključiti radi zaštite; (2) Pretvarač može imati fazno odstupanje. IGBT cijev koja gubi pobudni impuls je cijev bez kruga za detekciju pada napona cijevi. Postoji samo granični negativni tlak, koji ga može pouzdano prekinuti. Krak faznog mosta ima samo poluvalni izlaz, što uzrokuje da pretvarač radi u faznom odstupanju. Kao rezultat toga, u namotu motora se stvara istosmjerna komponenta, koja također stvara veliku udarnu struju (javni račun: Pump Butler), uzrokujući udarce i oštećenja modula! Međutim, vjerojatnost oštećenja manja je od prvog razloga.

Ako je ovaj put prijenosa impulsa uvijek prekinut, čak i ako strujni krug kvara modula ne može igrati ulogu, strujni krug za detekciju kao što je međusobni induktor može igrati ulogu i također može igrati zaštitnu ulogu. Međutim, postoji bojazan da će se ovaj put prijenosa s vremena na vrijeme isključiti zbog grešaka kao što je loš kontakt, pa čak i da će doći do nasumičnog prekida veze. Strujni krug detekcije je neobjašnjiv i nema vremena za reakciju, uzrokujući da pretvarač uzrokuje "isprekidano fazno odstupanje" na izlazu, stvarajući veliku udarnu struju i oštećujući modul. Motor će u ovom izlaznom stanju "skočiti", ispuštajući zvuk "klik", a stvaranje i gubitak topline značajno će se povećati, a također se lako može oštetiti.
3. Krug detekcije struje i krug detekcije temperature modula kvare ili kvare, a modul ne može učinkovito zaštititi od prekomjerne struje i pregrijavanja, što uzrokuje oštećenje modula.
4. Nakon što se kapacitet kondenzatora za pohranu energije glavnog istosmjernog kruga smanji ili izgubi kapacitet, pulsirajuća komponenta napona istosmjernog kruga se povećava. Nakon pokretanja pretvarača, to nije vidljivo u uvjetima praznog hoda i praznog hoda, ali tijekom procesa pokretanja pod opterećenjem, napon kruga raste, modul pretvarača eksplodira i oštećuje se, a zaštitni krug je također na gubitku

Za pretvarače koji su radili mnogo godina, nakon oštećenja modula, ne može se zanemariti pregled kapaciteta kondenzatora za pohranu energije u istosmjernom krugu. Potpuni gubitak kapaciteta je rijedak, ali kada se jednom dogodi, uzrokovat će oštećenje inverterskog modula tijekom procesa pokretanja opterećenja, što je također sigurno!

3. Mali broj domaćih invertera loše kvalitete i loše izrade ima module koje je vrlo lako oštetiti. Da, posljednjih godina konkurencija na tržištu invertera postaje sve oštrija, a profitna marža invertera postaje sve uža, ali konkurentnost vlastitih proizvoda može se poboljšati kroz tehnološki napredak i poboljšanu produktivnost. Nije mudro povećavati njihov tržišni udio korištenjem starih proizvoda kao novih, inferiornih proizvoda kao dobrih i smanjenjem kapaciteta modula kako bi se smanjili problemi. To je kratkovidno i kratkoročno ponašanje. 1. Loša kvaliteta i loša izrada povećavaju stopu kvara zaštitnog kruga pretvarača od greške. Modul pretvarača ne može se učinkovito zaštititi zaštitnim krugom, čime se povećava vjerojatnost oštećenja modula. 2. Odabir kapaciteta inverterskog modula općenito bi trebao doseći više od 2,5 puta nazivne struje kako bi se osigurao dugoročno siguran rad. Na primjer, pretvarač od 30kW s nazivnom strujom od 60A trebao bi koristiti modul od 150A do 200A. Korištenje 100A je premalo. Ali neki se proizvođači usuđuju koristiti module od 100A za ugradnju! Što je najgore, ima i onih koji koriste stare i nekvalitetne module. Ova vrsta pretvarača ne samo da je lako oštetiti modul tijekom rada, već također često eksplodira tijekom procesa pokretanja! Osoblje koje je instaliralo ovu vrstu pretvarača na licu mjesta bilo je uplašeno i upotrijebilo je drvenu palicu da iz daljine pritisne gumb za pokretanje na upravljačkoj ploči.
Modul malog kapaciteta mora jedva raditi. Modul je preopterećen i zaštitni krug postaje beskoristan (zaštićen označenim kapacitetom snage pretvarača umjesto stvarnom vrijednošću kapaciteta modula). Stvarno je nenormalno da modul ne eksplodira često.
Čini se da je ova vrsta stroja vrlo "vruća" kada se pojavi na prvoj listi zbog niske cijene, ali neće proći dugo da proizvođač bankrotira.
Ovaj treći razlog oštećenja modula ne bi trebao biti razlog. Nadam se da će u bliskoj budućnosti razlozi oštećenja modula biti samo prva dva razloga.
Domaćim inverterima ponekad zrno štakorskog izmeta pokvari cijeli lonac juhe. Mnogi pretvarači su još uvijek dobri, nisu inferiorni u odnosu na inozemne proizvode, visoke kvalitete i niske cijene.