13 лучших причин неисправности ЧРП при перенапряжении
Что такое неисправность при перенапряжении ЧРП?
Когда энергия инерционной обратной связи двигателя или скачок напряжения воздействуют на шину постоянного тока в системе VFD, если напряжение превышает безопасный диапазон (обычно >800 В/480 В в системе), срабатывает защита от перенапряжения шины постоянного тока. В этот момент VFD немедленно блокирует импульсы и сообщает код ошибки перенапряжения (коды ошибок VFD, например, FU-02; фактические коды должны быть указаны в руководстве по эксплуатации оборудования), иначе это может привести к необратимым повреждениям, таким как вспучивание конденсаторов накопителей энергии или выход из строя модулей IGBT. Эта неисправность VFD подобна перегоранию предохранителя при перегрузке цепи, по сути, служащего аварийным тормозом для предотвращения выброса напряжения.
Пороговое значение 800 В соответствует входному напряжению переменного тока 480 В (IEC 61800-4), а эффект плавления возникает, когда емкость постоянного тока превышает 450 В/мкФ.
Распространенные причины неисправности ЧРП при перенапряжении
1.Высокое входное напряжение или скачки напряжения в сети
Удары молнии в сеть, повторное замыкание или аномальные колебания приводят к тому, что входное напряжение мгновенно превышает предел (например, >110% от номинального значения), и система управления частотным приводом не успевает среагировать, вызывая скачок напряжения на шине постоянного тока. Если срабатывание защиты от перенапряжения ЧРП происходит с задержкой (обычно >100 мкс), скачок напряжения ЧРП накапливается до опасного уровня, непосредственно вызывая замыкание по перенапряжению на ЧРП. Такое нарушение перенапряжения VFD подобно наводнению, прорвавшему плотину, вызывает повреждение конденсаторов или IGBT-модулей всего за 0,1 секунды.
2.Рекуперативное торможение Энергия не поглощается
Если регенеративная энергия, вырабатываемая Частотно-регулируемые приводы Двигатель во время замедления не поглощается тормозным устройством (например, недостаточная мощность резистора), энергия поступает обратно в шину постоянного тока, вызывая скачок напряжения. В этот момент компоненты ЧРП (например, конденсаторы фильтра) подвергаются риску перенапряжения, и если напряжение остается повышенным более 0,5 секунды, это приведет к срабатыванию ошибки перенапряжения на ЧРП. В примере с конвейерной линией было показано, что после выхода из строя тормозного резистора напряжение на шине выросло с 650 до 820 В в течение 10 секунд.
3.Неправильные настройки времени замедления
Если параметры замедления слишком коротки (например, <0,5 секунды), в соответствии с Принцип работы VFD, Скорость обратной связи по инерционной энергии двигателя значительно превышает разрядную способность шины. Дисбаланс в системе управления двигателем VFD вызывает накопление напряжения >15%, а несоответствие параметров VFD является непосредственной причиной неисправностей VFD, связанных с перенапряжением.
4.Обратная ЭДС двигателя или проблемы с проводкой
Внезапные изменения обратной ЭДС обмотки двигателя или повреждение экранирующего слоя проводки привода VFD (импеданс > 50 Ом) могут вызвать наложение высокочастотных помех на напряжение шины. Ослабленные электрические клеммы VFD или старые кабели еще больше усиливают помехи, заставляя компоненты VFD неправильно определять порог перенапряжения.
5.Инерция нагрузки или внезапное падение нагрузки
Когда частотно-регулируемый двигатель приводит в движение высокоскоростную центробежную нагрузку (например, водяной насос VFD), которая внезапно разгружается, кинетическая энергия вращения мгновенно преобразуется в электрическую энергию. Если двигатель частотно-регулируемого привода остается в режиме генератора в течение >0,2 секунды, напряжение на шине подскакивает на 120%, что часто приводит к сбоям в работе ЧРП из-за перенапряжения.
6.Плохое качество входного питания (THD, дисбаланс, скачки)
Когда гармоники ЧРП (THDi > 15%) накладываются на колебания напряжения, пульсации на выходе выпрямителя увеличиваются на 30%. Пренебрежение этой проблемой в Техническое обслуживание ЧРП может привести к постоянному перезаряду конденсаторов на сталелитейных заводах, где измеренные колебания напряжения превышают ±10%, частота отказов по перенапряжению в поиск и устранение неисправностей частотного привода Количество бревен увеличивается в шесть раз. Некачественные сети подобны топливу, загрязненному примесями, которое тихо разрушает энергосистему.
7.Колебания напряжения, связанные с трансформатором
Дуговые вспышки в трансформаторах электропитания или внезапные изменения нагрузки могут вызвать вторичные колебания, что приводит к аномальным скачкам напряжения, подключенным к входному концу электрического VFD. В энергетическом тракте такие помехи повышают риск обратного пробоя компонентов ЧРП (например, выпрямительных мостов), что обычно приводит к сбоям в работе ЧРП из-за перенапряжения.
8.Резонанс в низкоуровневых системах питания
Саморезонанс фильтра или линии (например, сдвиг точки LC-резонанса) создает паразитные колебательные напряжения в системе. В соответствии с конструкцией, если несущая частота попадает в полосу резонанса (например, 2-5 кГц), пульсации на шинах усиливаются.
9.Наведенные контуры напряжения или заземления
Когда импеданс контура заземления Установка ЧРП превышает 3Ω, ток утечки электромагнитной индукции превышает 30 мА. Наложенный поток утечки создает дополнительное напряжение, что требует регулярной проверки целостности сети заземления во избежание сбоев при перенапряжении ЧРП.
10.Переключение конденсаторов для коррекции коэффициента мощности
Переключение конденсаторов компенсации реактивной мощности генерирует переходные перенапряжения, vfd панели которых подключаются к входному концу. Управление частотным приводом Реакция системы регулирования напряжения запаздывает, вызывая импульсы напряжения шины постоянного тока vfd >130%.
11.Входное напряжение с высоким коэффициентом гребенки
Отношение гребня входного напряжения к среднему значению > 2,5 (например, синусоидальная волна с пикообразной формой), скачки переходных процессов превышают возможности защиты от перенапряжения VFD. Многократная перезарядка конденсаторов ускоряет старение, что является причиной 12% неисправностей VFD от перенапряжения, требующих первоочередного устранения.
12.Неправильная конфигурация параметров ЧРП
Слишком высокий порог перенапряжения шины постоянного тока (например, >850 В), что делает механизм защиты неэффективным. При несоответствии параметров основного VFD компоненты VFD вынуждены выдерживать перенапряжение, превышающее предельное, в течение ≥10 секунд.
13.Аппаратная неисправность тормозного блока или цепи
Если тормозной резистор замкнут или затвор IGBT поврежден, энергия, возвращаемая двигателем привода VFD, не может быть израсходована. Такие аппаратные неисправности компонентов VFD требуют профессионального ремонта VFD-привода, иначе они неизбежно вызовут неисправность VFD по перенапряжению - подобно шлюзу, который застрял открытым, накопленная энергия неизбежно вызовет прорыв.
Шаги по устранению неполадок
1.Проверка напряжения входящего источника питания
При поиске и устранении неисправностей vfd используйте мультиметр для измерения диапазона колебаний трехфазного входного напряжения (допускается ±10%). Если обнаружены скачки напряжения (>130% Un), проверьте, активирована ли защита от перенапряжения vfd. Журналы поиска и устранения неисправностей частотных преобразователей показывают, что на аномалии входного напряжения приходится 21% неисправностей, связанных с перенапряжением vfd.
2.Проверка настроек времени темпа замедления
Слишком короткое время замедления (например, 1 секунды) и постепенно отрегулируйте параметры VFD. В примере с вентилятором увеличение времени замедления с 0,3 секунды до 1,2 секунды снизило частоту возникновения неисправностей, связанных с перенапряжением ЧРП, на 73%.
3.Добавьте или проверьте настройку тормозного резистора
Проверьте значение тормозного резистора (отклонение 25%. Защита от перенапряжения VFD не может заменить функцию торможения.
4.Осмотрите двигатель и кабельные соединения
Нарушенный экранирующий слой (сопротивление > 50 Ом) в проводке привода VFD может создавать высокочастотные помехи. С помощью мультиметра проверьте падение напряжения на клеммах кабеля VFD (падение > 0,5 В указывает на плохой контакт). Плохое заземление может вызвать замыкание на землю VFD, что приведет к току утечки > 100 мА.
5.Изучить характеристики нагрузки
Высокоинерционные нагрузки (например.водяной насос vfdдиаметр рабочего колеса > 400 мм) может достичь коэффициента преобразования инерционной энергии 150% во время аварийных остановок. vfd в системы вентиляции и кондиционирования требуют буферных устройств (например, маховиков); в противном случае двигатель с регулируемой частотой будет оставаться в режиме генератора в течение 0,2 секунды, что приведет к ошибке перенапряжения vfd.
6.Обзор конфигурации параметров ЧРП
Систематически проверяйте настройки критических параметров, таких как пороговые значения защиты от перенапряжения шины и напряжение срабатывания функции торможения. Сравните логику параметров с руководством по эксплуатации оборудования, чтобы убедиться в их рациональности; неправильно установленные пороговые значения могут ослабить защитные возможности.
7.Проверьте наличие замыканий на землю или утечек изоляции
Процедуры технического обслуживания ЧРП требуют ежеквартального тестирования мегаомметром (сопротивление фазы относительно земли ≥ 5 МОм). Если сопротивление контура замыкания на землю в сети заземления превышает 3 Ом (рекомендуемая медная шина независимого заземления ≥ 16 мм²), суммарный эффект тока утечки может вызвать ложные сигналы тревоги при замыканиях на землю по перенапряжению.
8.Связаться с производителем VFD
Предоставьте коды неисправностей VFD и записи рабочих параметров (например, входное напряжение, выходная частота), когда оборудование подает сигнал тревоги. Производитель может диагностировать дефекты встроенного программного обеспечения или проблемы совместимости оборудования, проанализировав исторические данные с дисплеев ЧРП, и направить последующие решения по ремонту привода ЧРП.
9.Перезагрузите ЧРП и понаблюдайте за его поведением
После сброса VFD проконтролируйте напряжение шины постоянного тока (нормальные колебания < ±5%). Если в программном обеспечении VFD отсутствует функция автоматической записи осциллограмм, необходимо подключить внешний запоминающий осциллограф, чтобы зафиксировать кривую нарастания напряжения во время замедления двигателя привода VFD.
10.Мониторинг напряжения и тока привода в режиме реального времени
Отслеживайте динамические изменения напряжения шины постоянного тока через интерфейс мониторинга привода или внешние приборы. Обращайте пристальное внимание на колебания напряжения на этапах ускорения и замедления при управлении двигателем с ЧРП, поскольку ненормальные колебания часто указывают на старение компонентов ЧРП или ненормальную реакцию системы.
11.Выполните измерение статического напряжения
После отключения питания измерьте проводку привода VFD:
- Выходные клеммы выпрямительного моста (норма ≈ 1,35 × входное сетевое напряжение)
- Входные клеммы модуля IGBT (отклонение > ±3% указывает на неисправность)
Обрыв цепи резистора предварительного заряда системы управления частотным приводом может привести к потере начального напряжения.
12.Использование инструментов динамического мониторинга процессов
Программное обеспечение VFD в сочетании с анализатором мощности (например, Fluke 435) для регистрации переходных процессов напряжения. Поиск и устранение неисправностей приводов VFD показывает: Колебания >5 кГц (амплитуда >50 В), возникающие за 50 мс до перенапряжения, являются признаком расстройки несущей частоты преобразователя частоты.
13.Проверка работоспособности тормозного устройства
Вручную активируйте сигнал торможения (принудительно через программное обеспечение VFD) и измерьте напряжение на тормозном резисторе VFD (должно составлять 95%-105% от напряжения шины). Отсутствие напряжения или <80% указывает на отказ компонентов VFD (например, тормозного IGBT-затвора), что напрямую связано с ошибкой перенапряжения VFD.
14.Оптимизация параметров контура управления и обратной связи
Проверьте точность обратной связи по скорости и реакцию регулирования замкнутого контура управления. Можно попробовать сбросить параметры контура управления к заводским значениям по умолчанию и посмотреть, улучшатся ли колебания скорости. Оптимизированное управление двигателем VFD должно устранить периодические колебания скорости и повысить стабильность системы.
Заключение
Для предотвращения аварийных ситуаций, связанных с перенапряжением ЧРП, необходимы точные настройки параметров (в соответствии с характеристиками нагрузки), систематическое обслуживание оборудования (с акцентом на определение состояния тормозных блоков и конденсаторов) и мониторинг напряжения на шине в режиме реального времени. Благодаря диагностике неисправностей ЧРП, управлению качеством электроэнергии в замкнутом контуре, высвобождению инерционной энергии и логике управления частотным приводом можно создать трехмерную систему защиты от сбоев при перенапряжении. Практический опыт показал, что интеграция оптимизации параметров, предварительной проверки оборудования и динамического мониторинга может значительно повысить устойчивость системы.
