Principales solutions aux problèmes de surtension et d'épuisement des résistances des variateurs de vitesse

Étude de cas sur le terrain : Causes profondes et solutions pour les surtensions répétées de l'EFV et les défaillances de la résistance de freinage

Aujourd'hui, j'aimerais vous faire part d'un cas concret classique mais difficile. Tout a commencé par un commentaire d'un utilisateur de l'industrie minière. Bien que le problème semble simple à première vue, son dépannage est loin d'être facile. Ce cas est un exemple classique de défaut de surtension d'un variateur de vitesse, un problème que tous les ingénieurs devraient connaître.

Antécédents de la panne : Même VFD, brûlures fréquentes de la résistance de freinage

L'équipement en question est un crible à plateaux d'acier à mouvement alternatif de 10 mètres de long, entraîné par un moteur asynchrone triphasé à 6 pôles de 7,5 kW, contrôlé par un système de commande à distance. 18,5 kW VFD. Le système fonctionne de manière stable depuis cinq ans. Lors de l'installation de l'EFV, l'utilisateur a utilisé des câbles à âme en cuivre de 4 mm² et d'une longueur de 18 mètres. Cependant, au cours des deux dernières années, le variateur de vitesse a fréquemment grillé les résistances de freinage.

Au départ, une résistance de freinage de 1,5 kW a été utilisée, mais elle est tombée rapidement en panne. Elle a ensuite été remplacée par une résistance de 4,8 kW et de 36 ohms, qui a apporté une légère amélioration, mais qui est tombée à nouveau en panne au bout de six mois. L'utilisateur nous a demandé Pourquoi la résistance de freinage tombe-t-elle si souvent en panne ? S'agit-il d'un problème de sélection du variateur vfd ou d'un mauvais réglage des paramètres de contrôle ?

Analyse des problèmes de surtension des variateurs de vitesse

1. l'énergie régénérative dépasse la capacité de freinage de l'EFV

Au cœur de ce problème se trouve une condition de surtension de l'entraînement à fréquence variable. En raison de la structure massive et du poids de l'écran oscillant et de ses fréquents impacts alternatifs, le système génère une inertie mécanique extrêmement élevée. Lors de chaque inversion, le moteur commence à se régénérer en réinjectant de l'énergie dans le système (c'est-à-dire le freinage par récupération).

Cette énergie régénératrice s'écoule dans le bus CC de l'EFV, augmentant rapidement sa tension. D'après les calculs, la puissance régénérative de pointe atteint jusqu'à 15 kW, alors que la résistance de freinage de 4,8 kW ne peut pas dissiper cette énergie à temps. En conséquence, le système de freinage dynamique de l'EFV est saturé, ce qui déclenche des défauts de surtension du bus continu de l'EFV et brûle la résistance.

2. un réglage déraisonnable des paramètres de l'EFV entraîne un retard de réponse

Une inspection plus poussée a révélé que le temps d'accélération de l'EFV était trop court (10 secondes par défaut) et le délai de freinage trop long, ce qui a entraîné une mauvaise réactivité du système de freinage de l'EFV, l'empêchant de consommer de l'énergie à temps et provoquant des pics de tension soutenus sur le bus CC.

En outre, le câble de 4 mm² peut être accepté pour des applications standard. pompe vfd Le câble fin augmente l'impédance de la ligne et détériore la suppression des pointes de tension, ce qui pose de plus grands défis pour la protection du bus CC de l'onduleur. Le câble fin augmente l'impédance de la ligne et aggrave la suppression des pics de tension, ce qui pose de plus grands défis pour la protection du bus CC de l'onduleur.

Solutions recommandées

Solutions à long terme (fortement recommandé)

• Recalculer le dimensionnement de la résistance de freinage de l'EFV La solution la plus directe et la plus efficace consiste à adapter correctement la résistance à la charge réelle. Une résistance ondulée de 10-15 kW (~20 ohms) d'une marque de qualité est recommandée pour améliorer la tolérance à la surcharge.
• Passer à un VFD régénératif Si le budget le permet, envisagez de remplacer le VFD par un VFD régénératif doté d'un redresseur IGBT bidirectionnel. Des marques comme Siemens et ABB proposent ces solutions. Au lieu de dissiper l'énergie par l'intermédiaire de résistances, l'EFV renvoie l'énergie excédentaire au réseau, ce qui élimine complètement le problème de surtension de l'EFV.
• Optimisez l'amortissement mécanique Installez des amortisseurs hydrauliques ou des tampons à ressort aux deux extrémités du crible. Ils absorbent une partie de l'énergie cinétique pendant l'inversion, réduisant ainsi l'énergie renvoyée dans l'EFV - une méthode mécanique pratique pour soulager les conditions de surtension de l'EFV à la source.

Solutions temporaires (pour les ingénieurs sur site)

1. Prolonger le temps d'accélération jusqu'à 20-30 secondes Réduit l'impact sur le système et limite les pointes de courant soudaines.
2. Activer le freinage plus tôt (régler le délai de freinage à 0,5 seconde) Améliore la vitesse de réponse du freinage et réduit le risque de déclencher des alarmes de surtension de l'EFV.
3. Augmentation du seuil de surtension à 780V (par défaut : 760V) Donne le Bus DC plus de marge de manœuvre, ce qui améliore la tolérance aux pannes du système.
4. Diminution de la fréquence porteuse (par exemple, de 4 kHz à 2 kHz) Réduit l'empilement d'harmoniques et les pointes de tension, améliorant ainsi la durée de vie de la résistance de freinage.
5. Remplacer par un câble de 6 mm² pour améliorer l'adaptation de l'impédance du bus Réduit les fluctuations de tension et renforce la stabilité du système.
6. Installer les réacteurs de sortie Aide à supprimer les harmoniques à haute fréquence et les interférences électromagnétiques, protégeant à la fois le moteur et l'appareil. lecteurs vfd.
7. Résistances de freinage parallèles pour une plus grande capacité de puissance Deux résistances de 4,8 kW en parallèle doublent la puissance à 9,6 kW et réduisent la résistance à 16 ohms, ce qui améliore considérablement la capacité d'absorption d'énergie.

Conclusion : Surtension de l'EFV = risque de régénération mal évalué

Il ne s'agit pas simplement d'une question de résistances de freinage sous-puissantes. Il s'agit d'une sous-estimation, à l'échelle du système, des effets régénérateurs causés par une forte inertie. Dans de telles applications, les résistances de freinage traditionnelles sont souvent insuffisantes. Seul un dimensionnement précis de la résistance de freinage de l'EFV ou une mise à niveau vers la technologie de l'EFV régénératif peut résoudre entièrement le problème.

Pour les ingénieurs, la compréhension de la surtension d'un VFD va au-delà de l'interprétation des codes d'erreur. Elle nécessite une compréhension totale du retour d'énergie dynamique et de la conception au niveau du système. Nous espérons que ce cas permettra d'adopter une approche plus claire et de gagner en confiance lorsque des pannes similaires surviendront sur le site.