|
變頻器模塊損壞原因探析
泰州技師學院 郭詩遙 江蘇泰州 225300 2021/2/24 12:54:14
（南通職業(yè)大學 技師學院 江蘇南通 226007）
摘要：變頻器模塊工作在高壓、大電流場合，屬于故障高發(fā)，容易損壞的元件。本文分析了引起模塊損壞的主要原因，并提出了防止模塊損壞的具體方法，為正確使用、維修變頻器提出了筆者的建議。
關鍵詞：模塊損壞、原因探析、解決方法
模塊損壞占總變頻器故障的50%左右。模塊價格貴，占變頻器總價格的20%左右。模塊損壞后，修復費用占到變頻器價格的30%左右。因此找出模塊損壞的原因，對于減少模塊損壞故障的發(fā)生，降低生產(chǎn)成本，具有現(xiàn)實意義。
1 模塊構造。
圖1是模塊的內(nèi)部電路圖。它由整流電路、制動電路、逆變電路和熱保護電路四部分
圖1模塊內(nèi)部電路圖
電路組成。整流電路是由六只二極管組成的三相整流橋。把三相交流電變成直流電。制動電路主要由一只IGBT管子組成，產(chǎn)生直流制動電流，輸入三相電動機，使三相電動機停止時快速停止。逆變電路主要有六只IGBT管子組成，它的作用是在驅動電路送來的PWM控制信號作用下，有規(guī)律的依次導通和截止，將直流電變成頻率可調(diào)的交流電。熱保護電路由一只負溫度系數(shù)的熱敏電阻組成。模塊溫度過高時，熱敏電阻阻值下降到某一值，使電位發(fā)生變化，CPU發(fā)出過熱保護，防止模塊過熱損壞。模塊整流電路和逆變電路經(jīng)受高壓、大電流沖擊，這兩個電路故障高發(fā)，占模塊總故障的95%。所以模塊損壞主要是整流二極管損壞和IGBT管子損壞。這里主要對模塊整流電路和逆變電路損壞的原因進行探討。模塊制動電路和過熱保護電路由于損壞原因簡單，這里不作鰲述。
2 模塊損壞原因分析
引起模塊損壞的原因很多，根據(jù)筆者多年的維修總結，其主要原因大致有以下三種：一是變頻器使用不當，引起模塊損壞；二是外部設備或線路故障，導致模塊損壞；三是變頻器內(nèi)部電路故障，導致模塊損壞。
2.1 使用不當會導致模塊損壞。
（1）選擇變頻器功率偏小 ，導致工作電流偏大，降低模塊壽命，引起損壞。 我對電動機功率及選配變頻器功率和實際負載電流與變頻器模塊壽命作了統(tǒng)計，統(tǒng)計結果見表1。由表1統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，變頻器模塊的壽命與實際工作電流占變頻器額定電流的百分比值密切相關。即變頻器模塊壽命與變頻器負荷量有關。當變頻器負荷量低于50%時，模塊壽命很長；當變頻器負荷量在50%-70%之間，變頻器模塊壽命也可以。而當變頻器負荷量超過80%時，變頻器模塊壽命急劇下降。在實踐中，選配變頻器時，負荷中等以下的，變頻器功率可以和電動機功率同規(guī)格；大負荷、重載場合，變頻器功率規(guī)格應高于電動機一個功率規(guī)格。即2.2KW電動機，應配3.7KW變頻器。筆者多次遇到使用了3-6個月模塊損壞的變頻器，通過監(jiān)測，其工作電流達到其額定電流的80%以上，有的甚至滿負荷運行。根據(jù)筆者的總結，電動機可以滿負荷運行，但變頻器滿負荷運行的話，模塊壽命只有3-6個月。如果變頻器工作電流控制在其額定電流的70%以下，則模塊壽命很長。因此選擇變頻器的功率大小應根據(jù)電動機功率及負荷綜合考慮，以變頻器實際電流小于額定電流70%來決定較好。既做到經(jīng)濟性又保證變頻器長壽命。
表1 變頻器模塊壽命與負荷量的關系
電動機功率 變頻器功率 工作電流 工作電流\變頻器額定電流 模塊壽命
2.2KW 2.2KW ≤2.5A ≤50% ≥24個月
2.2KW 2.2KW ≤3.5A ≤70% ≥18個月
2.2KW 2.2KW ≥4.0A ≥80% ≤6個月
2.2KW 3.7KW 4.0A≤I≤5.0A ≤50% ≥24個月
（2）參數(shù)設置不當，導致工作電流偏大，縮短模塊壽命。對于重載場合，啟動時電流很大，這時加速時間1的正確設置很重要。加速時間是指變頻器由最低頻率上升到最高頻率所用的時間。我對加速時間與變頻器最大工作電流進行了試驗。試驗結果見表2。試驗時，電動機為1.5KW，變頻器為2.2KW，重負荷。試驗結果表明，重載場合，啟動時，加速時間為1秒時，變頻器最大電流達到6.0A，是正常工作電流的2倍。加速時間5秒以上，最大電流和正常工作電流相差不大。因此，在滿足啟動要求的情況下，盡量加大加速時間。加速時間越長，啟動電流就會越小。模塊受到電流沖擊越小。這樣會延長模塊的壽命。
反之，加速時間過短的話，啟動電流過大，縮短模塊的壽命。甚至會引起變頻器過電流保護，而不能使用。但有的場合，要求設備動作迅速，加、減速時間就是在1秒以下。在這種場合，為確保變頻器的壽（未完，下一頁）
|