VFD 과전류 고장의 주요 원인 10가지

VFD 과전류 오류란 무엇인가요?​

VFD 과전류 오류는 VFD가 정격 값의 150%를 초과하는 과도 전류(300μs 이상 지속)를 감지할 때 트리거되는 비상 보호 응답을 말합니다. 과전류가 감지되면 전력 시스템의 퓨즈 보호 메커니즘과 유사하게 IGBT 출력 펄스가 즉시 차단됩니다. 이러한 이상이 감지되면(예: VFD 오류 코드, FU-02, 실제 코드는 장비 매뉴얼 참조) 변류기는 ±1% 정확도로 0.1ms 이내에 보호를 트리거하여 IGBT 모듈 소손(접합부 온도 175°C 초과) 또는 모터 절연 탄화 위험을 방지합니다. VFD 셧다운 이벤트의 42%를 차지하는 이러한 VFD 결함은 파라미터 최적화 및 하드웨어 감지를 통해 사전에 예방할 수 있는 핵심 결함입니다.

VFD 과전류 고장의 10가지 일반적인 원인

1. 과도한 모터 부하

관성이 큰 부하를 구동하는 가변 드라이브 모터(예 가변 주파수 드라이브 펌프 임펠러가 시동 중에 갑자기 실속 또는 캐비테이션 워터 해머가 발생하는 경우)는 기계적 저항이 갑자기 증가하여 출력 토크가 150% 제한을 초과하게 됩니다. 설정 속도를 유지하기 위해 VFD는 전류를 계속 증가시킵니다. 전류가 정격 값의 200%를 초과하고 500ms 이상 계속되면 필연적으로 VFD 과전류 오류가 트리거됩니다. 체크 포인트에는 팬의 브레이크 상태, 펌프 하우징 유로의 막힘, 변속기 시스템의 비정상적인 마찰 토크가 포함됩니다.

2. 단락 회로

출력 위상 간/접지 단락으로 인해 전류가 정격값(＞1000%)을 훨씬 초과하여 VFD 부품(IGBT/커패시터)이 폭발하고 가장 심각한 유형의 VFD 오류 코드가 즉시 트리거될 가능성이 있습니다.

3.부적절한 VFD 설정

가속 시간이 너무 짧거나(0.5초 미만) 전류 제한이 180%를 초과하면 VFD의 구성 요소(예: IGBT/모니터링 장치)가 부하 특성을 잘못 판단하여 VFD 드라이브가 VFD 과전류 오류를 자주 트리거하게 됩니다.

4.모터 또는 케이블 문제

가변 주파수 모터 권선 인터턴 단락(등가 저항이 20배 감소) 또는 VFD 전기 케이블 절연 노후화(접지 누설 > 5mA)로 인해 전류 파형 왜곡(THD > 25%) 및 3상 불균형 > 5%가 발생하여 VFD 고장을 직접 트리거합니다.

5.전력 품질 문제

VFD 고조파(>30% THDi)가 전력망을 오염시키면 변류기 샘플링 왜곡(편차 >15%)이 발생합니다. 이 시점에서 갑작스러운 VFD 전압 스파이크(>6kV/3kA 서지)가 발생하고 VFD 서지 보호 응답 지연이 10μs를 초과하면 IGBT 모듈이 고장나 DC 버스 단락이 발생하게 됩니다. 다음 VFD 시스템의 경우 HVAC 애플리케이션 시작-정지 사이클이 빈번한 경우 전압 강하가 15%를 초과하면 출력 전류가 보상적으로 200% 이상 급증하여 VFD 과전류 오류가 직접 트리거될 수 있습니다.

6.내부 VFD 장애

VFD 구성 요소 하드웨어 손상(예: IGBT 게이트 고장, DC 커패시터 ESR이 50% 이상으로 증가하거나 변류기 제로 드리프트)으로 인해 VFD의 구성 요소가 비정상적인 전류 증가를 출력하면 드라이브 보드 신호 왜곡으로 인해 위상 전류가 갑자기 200% 이상으로 증가하게 됩니다. 이 비선형 결함으로 인해 VFD 기계적 부하가 정상일 때에도 과전류 보호 기능이 작동합니다.

7.부하 감속

가변 속도 드라이브(VSD)는 급격한 감속(예: 원심 팬의 댐퍼가 갑자기 닫히는 경우)을 경험할 수 있습니다. 이러한 감속 중에 VSD 모터는 관성으로 인해 발전기 모드로 전환되어 회생 에너지가 시스템으로 다시 흐르고 DC 버스 전압이 120% 이상으로 급상승하게 됩니다. 이로 인해 인버터 측의 IGBT가 역전류 서지를 견디지 못해 VSD 과전류 오류가 트리거됩니다. 일반적인 시나리오: 호이스팅 메커니즘 자유 낙하, 컨베이어 라인 비상 제동(제동 저항 용량이 부족한 경우).

8.입력 전력 스파이크

낙뢰 또는 그리드 스위칭으로 인해 VFD 전압 스파이크(정격 전압 ＞130%)가 발생하여 주파수 드라이브 인버터의 DC 버스 커패시터에 과전압이 발생하여 IGBT 게이트 전하의 제어되지 않은 전도 및 ＞180%의 순간 전류 오버슈트로 이어질 수 있습니다. VFD 서지 보호 응답이 ＞100μs인 경우 과전류 오류가 트리거됩니다.

9.빠른 부하 변화

믹서의 피더 또는 컨베이어에서 가변 주파수 드라이브가 막히면 부하 토크가 0.2초 이내에 갑자기 150% 이상 증가합니다. 가변 주파수 드라이브 모터 제어의 10ms 조정 주기가 즉각적으로 반응하지 못하여 전류가 200% 임계값을 초과하게 됩니다. VFD 모터의 과부하 허용 시간이 5ms 미만인 경우(예: 영구 자석 모터), VFD 과전류 오류가 트리거됩니다.

10. 접지 문제

접지 저항이 5Ω을 초과하거나 PE 라인이 느슨하게 연결된 경우, vfd 접지 오류로 인한 누설 전류(＞50mA)를 효과적으로 방전할 수 없습니다. 제어 시스템이 이를 부하 측 단락으로 잘못 해석할 수 있습니다. 이 잘못된 전류는 실제 작동 전류에 더해지면 정격 값의 150%를 초과하여 vfd 과전류 오류를 직접 트리거할 수 있습니다.

문제 해결 단계:

1.로드 검사

VFD 워터 펌프의 임펠러 걸림(유휴 토크 > 정격값의 15%) 또는 가변 주파수 모터의 과부하(전류 > 110%, 10초 이상 지속) 여부를 확인합니다. 시작 및 종료 단계에서 전류 곡선을 기록합니다. 기계적 진동(4mm/s 초과)과 함께 0.5초 이내에 150%가 갑자기 증가하면 기계적 부하 이상이 VFD 과전류 오류의 근본 원인임을 확인할 수 있습니다.

2.VFD 설정 검토​

수행 시 VFD 드라이브 문제 해결, 를 클릭하고 다음을 확인합니다:

• VFD 제어 핵심 파라미터:
  • 가속 시간(≥ 모터 관성 시간 상수 × 3)
  • 전류 제한(110%-150% FLA)
• 가변 주파수 드라이브 모터 제어 호환성:
  • 반송파 주파수(공진점을 피하기 위해 8-12kHz)
  • 모터 FLA 값(명판 ±5%와 비교)
• VFD 설정에 대한 비정상 신호:
  • 출력 주파수 진동 > ±2Hz
  • DC 버스 변동 > ±15%
  • 매개변수 불일치로 인해 제어되지 않은 전류 서지가 발생할 수 있습니다. 전압/전류 추적 특성에 대한 실시간 모니터링이 필요합니다(편차가 10%를 초과하면 알람이 트리거됨).

3.모터 및 케이블 점검

VFD 모터 권선의 위상 간 저항 편차(＞±2%)와 케이블 절연(메고임계 ≥5MΩ)을 테스트합니다. VFD 전기 단자가 느슨하거나(접촉 저항 ＞10mΩ) 절연이 손상되면 누설 전류 ＞50mA가 발생합니다. VFD 케이블의 차폐층이 파손되면 고주파 간섭이 발생하고 과전류 보호가 트리거될 수 있습니다. 이 숨겨진 문제는 LCR 미터를 사용하여 공진 주파수 편차(＞±5kHz)를 스캔하여 식별해야 합니다. 권선 인터턴 단락과 같은 심각한 손상이 있는 경우 전문적인 가변 주파수 드라이브 수리를 수행해야 합니다.

4.단락 테스트

3단계 검사를 수행합니다:

• 전원을 끄고 전기 확인 → 멀티미터를 사용하여 U/V/W 위상 간 저항을 측정합니다(±1% 이상의 차이는 비정상입니다).
• 메고임미터를 사용하여 테스트 → 위상 라인과 접지 사이의 저항 측정(1MΩ 미만의 값은 접지 오류를 나타냄)
• 분리 및 테스트 → VFD의 구성 요소를 분리합니다(IGBT 모듈 저항이 10Ω 미만이면 고장을 나타냅니다). 단락이 감지되면 VFD 문제 해결 순서도에 따라 손상된 구성 요소를 교체하세요. 위상 간 단락은 모든 VFD 결함 중 33%를 차지하는 VFD 결함 코드, 특히 이 위험을 제거하기 위해 우선적으로 주의해야 하는 VFD 과전류 결함을 보고해야 합니다.

5.전압 모니터링

오실로스코프를 사용하여 VFD 전압 스파이크(>130% 피크) 또는 강하(<80% 100ms 지속)와 같은 입력 측 과도 현상을 캡처합니다. 이러한 변동은 VFD 인버터가 전류 보상 전력을 증가시켜 과전류를 유발합니다.

동기식 감지:

• VFD 고조파가 20%(전류 샘플링 왜곡)를 초과합니까?
• VFD 서지 보호 응답이 25μs 미만인가요(IEEE C62.41 표준)? 전압 변동이 발생하면 DC 버스 리플이 ±15%를 초과하면 그리드 이상에 대한 경고를 나타냅니다.

문제 해결 프로세스:

6.구성 요소 개별 테스트

AC 모터 VFD를 부하에서 분리하고 저항 부하를 연결하여 배기 팬 작동을 위한 VFD를 시뮬레이션합니다(예: 30% 전원). 과전류가 사라지면 결함 원인은 기계적인 측면에 있는 것이고, 그렇지 않으면 기계를 분해하여 VFD 구성 요소를 검사합니다:

• IGBT 모듈(멀티미터를 사용하여 C-E 단자 저항 측정, 10Ω 미만인 경우 고장난 것임)
• 드라이버 보드 옵토커플러(지연이 3μs를 초과하는 경우 교체 필요)
• DC 커패시터(ESR이 정격 값의 200%를 초과하면 결함이 있는 것으로 간주됨)
• 심각한 손상은 VFD 드라이브 수리 및 전원 장치 교체가 필요합니다.

7.내부적으로 VFD 검사하기

주변 온도가 40°C를 초과하는 경우, HVAC 시스템의 VFD 는 열 방출이 충분하지 않아 과전류 보호가 트리거되지 않도록 15%만큼 낮춰야 합니다. EMI 간섭원(예: 30MHz ~ 500MHz 주파수 범위의 인근 VFD에서 발생하는 누화)으로 인해 잘못된 트리거링이 발생할 수 있으므로 RFI 필터(삽입 손실이 40dB를 초과)를 설치해야 합니다. 접지 네트워크의 폐회로 저항이 5Ω을 초과하면(직렬 접지 방지) 표류 전류가 100mA를 초과하는 비정상적인 감지 전류를 유발할 수 있습니다. 이러한 외부 요인은 18%의 VFD 과전류 오류를 설명합니다.

결론 - VFD 시스템의 과전류 결함 방지

VFD 과전류 오류를 방지하고 제어하려면 동적 응답 파라미터를 합리적으로 설정하고 체계적으로 수행하여 다차원적인 조정이 필요합니다. VFD 유지보수 (주요 구성 요소 및 냉각 상태를 정기적으로 검사), 이상 전류 추세를 실시간으로 모니터링하고 VFD 문제 해결을 통해 VFD 고장 코드를 심층적으로 분석하면 고장률을 크게 줄일 수 있습니다. 핵심은 VFD 구성 요소의 예측 유지 보수와 부하 특성에 대한 정밀한 적응으로 과전류 위험을 산업 안전 표준 내에서 유지하는 것입니다.