Akankah Motor Benar-benar Tidak Terbakar Jika Menggunakan Konverter Frekuensi?
1 Kerusakan yang disebabkan oleh beban abnormal
Memang benar rangkaian proteksi pada inverter sudah cukup lengkap. Untuk melindungi modul inverter yang mahal, setiap produsen inverter telah melakukan banyak pekerjaan pada rangkaian proteksinya, mulai dari deteksi arus keluaran hingga deteksi penurunan tegangan tabung IGBT pada rangkaian penggerak, dan berupaya menerapkan perlindungan beban berlebih tercepat dengan respons tercepat. kecepatan!
Dari deteksi tegangan hingga deteksi arus, dari deteksi suhu modul hingga deteksi keluaran kehilangan fasa, dll., tidak ada rangkaian proteksi listrik yang terfokus dan berdedikasi seperti inverter. Ketika penjual inverter menyebutkan kinerja inverter, ia juga harus menyebutkan fungsi perlindungan inverter, dan sering kali secara tidak sadar berjanji kepada pengguna: Dengan inverter, fungsi perlindungan komprehensifnya, motor Anda tidak akan mudah terbakar. Penjual ini tidak tahu bahwa janji ini akan membuatnya sangat pasif!
Apakah motor benar-benar tidak terbakar saat menggunakan konverter frekuensi? Jawaban saya adalah: Dibandingkan dengan catu daya pada frekuensi industri, motor lebih cenderung terbakar saat menggunakan konverter frekuensi, dan motor yang mudah terbakar membuat modul inverter konverter frekuensi juga mudah untuk "dihapuskan" bersama-sama. Sirkuit proteksi arus berlebih yang sensitif pada konverter frekuensi tidak berdaya di sini dan tidak berperan apa pun. Ini merupakan penyebab eksternal utama kerusakan pada modul konverter frekuensi. Biarkan saya memberi tahu Anda alasannya.
Motor dapat berjalan di bawah keadaan frekuensi daya. Meskipun arus yang berjalan sedikit lebih besar dari arus pengenal, ada kenaikan suhu tertentu setelah pengoperasian jangka panjang. Ini motor yang sakit. Ia memang bisa berjalan sebelum terbakar. Namun setelah dihubungkan ke konverter frekuensi, sering kali kelebihan beban dan tidak dapat berjalan. Ini bukan masalah besar.
Motor dapat berjalan di bawah keadaan frekuensi daya. Pengguna telah menggunakannya secara normal selama bertahun-tahun. Mohon perhatikan kata "bertahun-tahun". Pengguna ingin menghemat tagihan listrik atau perlu melakukan transformasi konversi frekuensi karena transformasi proses. Namun setelah dihubungkan ke konverter frekuensi, kesalahan OC akan sering terjadi. Ini bagus. Perlindungan dimatikan dan modul tidak rusak.
Hal yang menakutkan adalah inverter tidak langsung trip karena kesalahan OC, tetapi tanpa alasan selama pengoperasian - setelah hanya tiga atau dua hari pengoperasian, modul meledak dan motor terbakar. Pengguna menyalahkan penjual: Inverter yang Anda pasang berkualitas buruk dan membakar motor saya, jadi Anda harus memberi kompensasi untuk motor saya!
Sebelumnya, motor terlihat sangat baik dan berjalan dengan baik. Arus yang mengalir diukur, dan karena bebannya ringan, maka hanya mencapai setengah dari arus pengenal; catu daya tiga fase diukur, 380V, dan sangat seimbang dan stabil. Ternyata inverternya rusak, motornya juga rusak.
Kalau saya di sana, saya akan bersikap adil seperti ini: Jangan salahkan inverternya, yang motornya sudah "sakit terminal" dan tiba-tiba putus, dan inverternya rusak!
Insulasi belitan motor telah sangat berkurang karena kenaikan suhu pengoperasian dan kelembapan motor, dan bahkan terdapat cacat insulasi yang jelas, yang berada pada titik kritis kerusakan tegangan. Dalam kondisi catu daya frekuensi daya, masukan belitan motor adalah tegangan gelombang sinus tiga fasa 50Hz, tegangan induksi yang dihasilkan oleh belitan juga rendah, dan komponen lonjakan pada saluran kecil. Berkurangnya isolasi motor hanya dapat menimbulkan “arus bocor” yang tidak mencolok, namun fenomena gangguan tegangan belum terjadi antara belitan dan fasa belitan, dan motor masih “beroperasi normal”.
Harus dikatakan bahwa ketika tingkat penuaan insulasi semakin dalam, meskipun masih di bawah catu daya frekuensi daya, diyakini bahwa dalam waktu dekat, motor pada akhirnya akan terbakar karena gangguan tegangan antar fasa atau belitan yang disebabkan oleh penuaan isolasi. Tapi masalahnya sekarang belum padam.
Setelah terhubung ke inverter, kondisi catu daya motor menjadi "buruk": keluaran gelombang PWM oleh inverter sebenarnya adalah tegangan pembawa beberapa kHz atau bahkan lebih dari sepuluh kHz, dan berbagai komponen tegangan harmonik juga akan menjadi dihasilkan pada rangkaian catu daya belitan motor.
Dari ciri-ciri induktansi terlihat bahwa semakin cepat perubahan kecepatan arus yang mengalir melalui induktor maka semakin tinggi tegangan induksi induktor. Tegangan induksi belitan motor lebih tinggi daripada tegangan suplai frekuensi daya (akun publik: Pump Butler). Cacat isolasi yang tidak dapat diekspos selama catu daya frekuensi daya tidak mampu menahan dampak tegangan induksi di bawah pembawa frekuensi tinggi, sehingga terjadi kerusakan tegangan antara belitan atau fase belitan. Hubungan pendek antara fasa dan lilitan belitan motor menyebabkan terjadinya korsleting mendadak pada belitan motor. Selama pengoperasian, modul meledak dan motor terbakar.
Pada tahap awal penyalaan inverter, karena frekuensi dan tegangan keluaran keduanya berada dalam amplitudo yang relatif rendah, bila terjadi gangguan pada motor beban, meskipun timbul arus keluaran yang besar, arus tersebut seringkali berada dalam nilai pengenal, sirkuit deteksi arus diaktifkan tepat waktu, dan inverter menerapkan tindakan pematian pelindung, dan modul tidak dalam bahaya meledak.
Namun jika tegangan dan frekuensi keluaran tiga fasa mencapai amplitudo yang tinggi saat berjalan dengan kecepatan penuh (atau mendekati kecepatan penuh), jika terjadi gangguan tegangan pada belitan motor saat ini, maka arus lonjakan yang sangat besar akan langsung terbentuk. dan modul inverter tidak akan mampu menahannya dan meledak serta rusak sebelum rangkaian pendeteksi arus diaktifkan.
Dari sini terlihat bahwa rangkaian proteksi tidak mahakuasa, dan setiap rangkaian proteksi memiliki "tulang rusuk yang lemah". Inverter tidak berdaya terhadap kerusakan tegangan mendadak pada belitan motor selama operasi kecepatan penuh, dan tidak dapat memainkan peran perlindungan yang efektif. Tidak hanya rangkaian proteksi inverter saja, namun pelindung motor apapun tidak dapat memberikan proteksi yang efektif terhadap gangguan mendadak tersebut. Apabila terjadi gangguan mendadak tersebut, baru dapat dinyatakan bahwa motor memang “mati”.
Jenis kesalahan ini merupakan pukulan fatal pada modul keluaran inverter dari inverter, dan tidak ada jalan keluar.
Alasan lain yang disebabkan oleh catu daya atau beban, seperti tegangan berlebih, tegangan rendah, beban berat, atau bahkan arus berlebih yang disebabkan oleh terhenti, dapat secara efektif melindungi keselamatan modul dengan asumsi bahwa rangkaian perlindungan inverter normal, dan kemungkinan kerusakan modul akan sangat berkurang. Saya tidak akan membahasnya di sini.
2. Kerusakan modul disebabkan oleh rangkaian inverter yang buruk
1. Sirkuit penggerak yang buruk akan menyebabkan kerusakan utama pada modul
Dari mode catu daya pada rangkaian penggerak, terlihat bahwa umumnya ditenagai oleh catu daya positif dan negatif. +15Tegangan V memberikan tegangan eksitasi pada tabung IGBT untuk menyalakannya. -5V memberikan tegangan pemutus pada tabung IGBT agar dapat diandalkan dan cepat. Ketika tegangan +15V tidak mencukupi atau hilang, tabung IGBT yang sesuai tidak dapat dihidupkan. Jika rangkaian deteksi kesalahan modul dari rangkaian penggerak juga dapat mendeteksi tabung IGBT, rangkaian deteksi kesalahan modul dapat melaporkan sinyal OC segera setelah inverter dioperasikan, dan inverter menerapkan tindakan pematian perlindungan, yang hampir tidak berbahaya ke modul.
Jika tegangan negatif pemutus -5V tidak mencukupi atau hilang (seperti jembatan penyearah tiga fasa, pertama-tama kita dapat menganggap rangkaian keluaran inverter sebagai jembatan inverter, dan tabung IGBT membentuk tiga lengan jembatan atas dan tiga lengan jembatan bawah, seperti tabung IGBT dari lengan jembatan atas fase-U dan lengan jembatan bawah fase-U.), ketika lengan jembatan atas (bawah) dari fase apa pun distimulasi dan dihidupkan, lengan jembatan bawah yang sesuai lengan jembatan (atas). Tabung IGBT akan diisi oleh kapasitansi persimpangan gerbang-kolektor dari tabung IGBT ke kapasitansi persimpangan gerbang-emitor karena hilangnya tegangan negatif pemutus, yang mengakibatkan kesalahan konduksi pada tabung, dan kedua tabung terbentuk korsleting ke catu daya DC! Konsekuensinya adalah: modulnya meledak!
Hilangnya tegangan negatif pada saat cutoff dapat disebabkan oleh kerusakan pada IC driver, kerusakan pada tabung bawah tahap power driver (biasanya terdiri dari penguat daya pengikut tegangan komplementer dua tahap) setelah IC driver, koneksi yang buruk dari kabel terminal pemicu, atau cabang catu daya negatif yang buruk pada rangkaian driver atau kegagalan kapasitor filter catu daya. Jika salah satu fenomena di atas terjadi, ini akan menjadi pukulan fatal bagi modul! Hal ini tidak dapat diubah.
2. Jalur transmisi pulsa yang buruk juga akan menimbulkan ancaman bagi modul. Output pulsa inverter PWM saluran 6-oleh CPU sering dikirim ke pin input IC driver melalui enam buffer pembalik (fase umum), dari CPU ke IC driver, dan kemudian ke terminal pemicu IC modul inverter. Jika salah satu dari 6 sinyal terganggu, inverter mungkin melaporkan kesalahan OC. Penurunan tegangan tabung dari tabung IGBT di tiga lengan jembatan bawah jembatan inverter dideteksi dan diproses oleh rangkaian deteksi kesalahan modul ketika dihidupkan. Tabung IGBT di tiga lengan jembatan atas memiliki deteksi penurunan tegangan tabung di sejumlah kecil inverter, dan rangkaian deteksi penurunan tegangan tabung dihilangkan di sebagian besar inverter. Ketika tabung IGBT yang kehilangan pulsa eksitasi kebetulan memiliki rangkaian pendeteksi penurunan tegangan tabung, setelah pulsa eksitasi hilang, rangkaian pendeteksi akan melaporkan kesalahan OC dan inverter akan dimatikan untuk perlindungan; (2) Inverter mungkin mengalami deviasi fasa. Tabung IGBT yang kehilangan pulsa eksitasi adalah tabung tanpa rangkaian pendeteksi penurunan tegangan tabung. Hanya ada tekanan negatif pemutus yang dapat membuatnya terpotong dengan andal. Lengan jembatan fasa hanya memiliki keluaran setengah gelombang, yang menyebabkan inverter bekerja dalam deviasi fasa. Akibatnya, komponen DC dihasilkan pada belitan motor, yang juga membentuk arus lonjakan besar (akun publik: Pump Butler), menyebabkan modul terbentur dan rusak! Namun, kemungkinan terjadinya kerusakan lebih rendah dibandingkan alasan pertama.
Jika jalur transmisi pulsa ini selalu terputus, meskipun rangkaian gangguan modul tidak dapat berperan, rangkaian pendeteksi arus seperti induktor timbal balik dapat berperan dan juga dapat berperan sebagai pelindung. Namun jalur transmisi ini dikhawatirkan akan terputus sewaktu-waktu karena kesalahan seperti kontak yang buruk, bahkan terputus secara acak. Rangkaian deteksi arus tidak dapat dijelaskan dan tidak memiliki waktu untuk bereaksi, menyebabkan inverter menyebabkan keluaran "deviasi fase intermiten", membentuk arus tumbukan yang besar dan merusak modul. Motor akan "melompat" dalam keadaan keluaran ini, mengeluarkan bunyi "klik", dan pembangkitan serta kehilangan panas akan meningkat secara signifikan, dan juga mudah rusak.
3. Sirkuit deteksi arus dan sirkuit deteksi suhu modul gagal atau gagal, dan modul tidak dapat secara efektif melindungi terhadap arus berlebih dan panas berlebih, sehingga menyebabkan kerusakan pada modul.
4. Setelah kapasitas kapasitor penyimpan energi rangkaian DC utama berkurang atau kehilangan kapasitasnya, komponen pulsasi tegangan rangkaian DC meningkat. Setelah inverter distart tidak terlihat jelas pada kondisi tanpa beban dan tanpa beban, namun pada saat proses start berbeban, tegangan rangkaian melonjak, modul inverter meledak dan rusak, serta rangkaian proteksi juga mengalami kerugian.
Untuk inverter yang sudah berjalan bertahun-tahun, setelah modulnya rusak, pemeriksaan kapasitas kapasitor penyimpan energi rangkaian DC tidak bisa diabaikan. Kehilangan kapasitansi total jarang terjadi, namun jika terjadi akan menyebabkan kerusakan pada modul inverter selama proses pengaktifan beban, yang juga pasti!
3. Sejumlah kecil inverter domestik dengan kualitas buruk dan pengerjaan buruk memiliki modul yang sangat mudah rusak. Ya, dalam beberapa tahun terakhir, persaingan di pasar inverter semakin ketat, dan margin keuntungan inverter semakin sempit, namun daya saing produknya sendiri dapat ditingkatkan melalui kemajuan teknologi dan peningkatan produktivitas. Tidaklah bijaksana untuk meningkatkan pangsa pasar mereka dengan menggunakan produk lama sebagai produk baru, produk inferior sebagai produk bagus, dan mengurangi kapasitas modul untuk mengambil jalan pintas. Ini adalah perilaku jangka pendek dan berjangka pendek. 1. Kualitas yang buruk dan pengerjaan yang buruk meningkatkan tingkat kegagalan rangkaian perlindungan kesalahan inverter. Modul inverter tidak dapat dilindungi secara efektif oleh rangkaian proteksi, sehingga meningkatkan kemungkinan kerusakan modul. 2. Pemilihan kapasitas modul inverter umumnya harus mencapai lebih dari 2,5 kali arus pengenal untuk memastikan pengoperasian yang aman dalam jangka panjang. Misalnya, inverter 30kW dengan arus pengenal 60A harus menggunakan modul 150A hingga 200A. Menggunakan 100A terlalu kecil. Namun beberapa produsen berani menggunakan modul 100A untuk pemasangan! Parahnya, ada juga yang menggunakan modul lama dan inferior. Inverter jenis ini tidak hanya mudah merusak modul saat dioperasikan, tetapi juga sering meledak saat proses startup! Staf yang memasang inverter jenis ini di lokasi merasa takut dan menggunakan tongkat kayu untuk menekan tombol start pada panel operasi dari kejauhan.
Modul dengan kapasitas kecil harus dapat berjalan dengan lancar. Modul kelebihan beban dan rangkaian proteksi menjadi tidak berguna (dilindungi oleh kapasitas daya inverter yang ditandai, bukan nilai kapasitas aktual modul). Sungguh tidak normal jika modul tidak sering meledak.
Mesin jenis ini sepertinya akan sangat “panas” saat pertama kali didaftarkan karena harganya yang murah, namun tidak butuh waktu lama hingga pabrikannya bangkrut.
Alasan ketiga kerusakan modul ini seharusnya tidak menjadi alasan. Saya berharap dalam waktu dekat, penyebab kerusakan modul hanya pada dua alasan pertama.
Bagi inverter rumah tangga, terkadang sebutir kotoran tikus merusak seluruh panci sup. Banyak inverter yang masih bagus, tidak kalah dengan produk luar negeri, serta berkualitas dan harga murah.
