变频器自身保护及维护 - 潘学礼工控博客工控论坛

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发表人：偶尔路过

发表时间：2009/8/19 11:51:00

发表新论题

本栏论题：

变频器自身保护及维护 [8471]

    经过近30年的发展，变频器已经开始从纯粹工业品向民用领域过渡，变频器的使用可以说是已经上山下乡，(恒压供水)深入千家万户（变频空调）。但使用一段时间后大家会发现变频器的故障率远远高于一般民用电器，也高于一般工业电器（PLC，电机）而且很多故障发生时伴随着冒烟爆炸等。有时会造成高压系统跳闸。而且一旦冒烟爆炸后变频器基本就报废，就是维修的话成本也非常高。这是什么原因呢？

    现在已经进入市场经济，绝大多数工程都是通过设计院，通过招投标产生工程公司进行实施。对变频器的指标一般都明文规定要求其本身要具备各种保护功能。所以在变频器损坏时使用方就不理解了，有人还会产生疑问这变频器是不是假的呀等等。其实变频器发展到今天，他的保护已经非常成熟可靠了。但这些保护建立在变频器本身是没有故障的前提下的。一旦变频器内部短路，或者元器件失灵时就出大问题了。好像没人想过变频器自身的保护是靠谁来完成的。在国内通常的做法是在变频器进线处加一个空气开关（常规工频启动电路都是这么搞的，效果还不错，所以就一直沿用下来了我认为）。那效果如何呢？实践证明效果一般，在变频器内部发生短路时，轻则变频器烧毁（空开比较灵敏的）；空开不灵的连低压总进线开关连带上级高压开关一同跳掉（我见过及客户反映过的就不知多少回了）。



    变频器是电力（高压大电流）电子（低压微电流）器件的集成体。内部有大量的功率器件（整流桥；电力电解电容；IGBT）也有大量的电子器件（控制板显示屏）。一旦内部短路（原因下面细讲），如果进线处没有快熔保护，势必造成整流桥开路或短路。开路还好，变频器没有电流输入，故障不会继续扩大；一旦整流桥短路击穿，势必造成更大的短路电流。造成变频器烧毁甚至会越级跳闸，造成难以估计的损失。



    为什么会造成这么大的事故那还得从变频器原理说起。通用变频器工作时是将交流电通过整流桥转换为直流电，通过直流电容平波稳压，最后再通过IGBT逆变斩波还原为频率电压可变的交流电驱动电机旋转。



    如果变频器温度；变频器内部灰尘太多（控制板没做防尘处理）；器件老化等原因造成逆变桥统一臂的两个逆变器件在在不断交替的工作过程中出现异常，导致在交替导通过程中，一个器件已经导通，而另一个器件却还未来得及关断，同一个桥臂的上、下两个功率器件的“直通，使直流电压的正、负极间处于短路状态。有时甚至是直接因变频器内积尘太多再进点水蒸气什么的造成变频器内部直流母线直接短路。这种短路是非常可怕的。正常情况下变频器一旦检测到故障马上会截止输出。但如果在进线侧没有接触器，那永远也不可能截止输入。（这一点大家都知道但可能都没仔细想过会有多大事情）。短路一旦形成，如果不考虑进线电缆的截面积，那么短路电流是无限大。正常情况变频器进线侧会有空开进行保护。空气开关一般都带热磁脱扣单元。对于保护变频器来说热脱扣基本没有用途（变频器本身都带过流过载保护，其灵敏度远高于空开。比如说电机额定电流电流为12.2A，那变频器就可以整定到12.2，但任何品牌的空开都无法整定到12.2）。磁脱扣是针对短路保护的。正常空开磁脱扣整定值都是10倍空开额定电流。空开固有的机械时间为500-1000ms.(也就是在检测到该跳闸后通过执行机构分断空开触头的时间)。举个例子：一台75KW电机，一般大家会选配一个200A空开，一旦变频器直流短路，那么短路电流肯定会远大于2000，1秒后空开跳闸，400v*2000a*1s=800kw.很多人可能没见过800KW的电机，家家都有电表月月交电费，一度电就是1kw.一般2口之家节约一点的一年也就用800度电。大家可以想像一年耗费的电能（又是做饭又是制冷等）这么大的能量瞬间流进变频器，不爆炸才怪呢。同时也可能造成电网欠压造成上级开关动作。



    如何避免出现这种事故呢？又主动措施和被动措施两种方案。



    主动措施：保证电气室内恒温恒湿无尘（简单说就是像家里环境一样，精确点说要达到我国发达城市有实权科级以上公仆办公室内环境）；定期清洁变频器内部灰尘，必要时可以解体保洁再组装。定期紧固动力控制电缆（一定要委派有责任心，慢性子的同志）除非带有止褪垫的螺丝，否则随着时间推移不会越来越紧的。因动力线虚接导致变频器的损坏的例子那是相当多。每八年左右更换全部直流电解电容。安装进线接触器（由变频器继电器控制）故障后马上截止电流输入，避免事故扩大。



    被动措施：在进线处安装合适容量的快速熔断器（印有二极管标志的保险）。正常情况下变频器生产厂家会给出变频器配置的快熔的具体型号。但进口品牌一般给出的型号也是进口品牌的快熔。在国内不容易配到。下面我给出一个简易方法:如果不是重载启动，一般可以按照变频器额定电流选择快熔。比如变频器额定电流162A，可以选择200A的。国产型号为NGTC1-200。上海电陶和茗熔的都可以。如果重载启动加一档选250A.快熔的熔断时间是按照电流反时限计算。因没有机械结构所以熔断时间可以无限短。这样就可以最大限度避免事故。

以下是关于《变频器自身保护及维护》论题的回复（共4篇）

回复人：longaijun

回复时间：2009/8/21 14:27:00

很收益啊！

回复人：cjm2008go

回复时间：2009/12/16 16:43:00

谢谢楼主！！！！！！！！！！！！！！

回复人：chena2009

回复时间：2009/12/31 18:08:00

好啊

回复人：delphia

回复时间：2010/5/27 21:17:00

谢谢楼主！！！！！！！！！！！！！！