三肯牌IPF-11kW修復過程
發布時間:2019-08-01 10:46:39來源:
三肯牌IPF-11kW修復過程
一、用戶反映;該變頻器停機時正常,隔了一天后,再起動時,聽到內部發出“啪”的一聲響,連變頻器的面板顯示也熄滅了,電機不能起動。用戶應急將電機改接到工頻電源上,以滿足生產供水要求。 二、拆回檢查:1、發現逆變輸入模塊炸裂,輸出U、V、W端子已短路;2、發現10Ω40W電容充電電阻燒斷。原因為逆變模塊短路后(后查出此電阻短接繼電器也已損壞),其浪涌沖擊電流將其燒斷;查出并接在主整流回路上的尖波抑制電路的二極管RU4C21和電阻(二者并聯后串接小電容)同時損壞,10Ω5W電阻已開路,二極管短路。
三、原因分析:限流電阻的損壞,是浪涌電流沖擊所致;但尖峰電壓抑制電路的電阻和二極管同時損壞,說明直流回路中出現了異常的波動劇烈的沖擊電壓,有可能存在電網電壓異常的沖擊,使其瞬間損壞,是否由于逆變模塊的短路瞬間,造成電網電壓波動,以至于損壞了尖波抑制網絡呢?逆變模塊的損壞,可能是由于電機時有堵轉現象或由于器件老化、電網電壓沖擊等原因吧?
四、修復:粗測濾波電容器無短路,也有“容量”;將損壞模塊拆除,將其它損壞元器件更換新品,送電后有顯示,說明電源及控制部分基本正常,測開關電源各路輸出都正常。
因為是OPM智能模塊,新品價格不菲,故購買了一只拆機品,更換后帶三只15瓦燈泡試機,一切正常。由于手頭也沒有合適的負載試機,便認為已經修復完畢,可以交付使用了。
五、幾天后到現場安裝試機,第一次起動時,才起動到30多Hz,跳“減速過電流”保護停機。將其復位后再起動,起動過程中聽得“啪”一聲,前級空氣開關跳閘,變頻器內冒煙。又應急接成工頻運行,將其拆回檢查,損壞情況與上次大致相當,逆變模塊炸裂,連充電短接繼電器的觸點都已燒融,其觸點引腳竟被電弧燒斷。二極管RU4C21又已擊穿!這只管子的耐壓值相當高,大概高達1600V?;貞浌ゎl起動過程,時間很短即能順利起動,起動電流也不大,負載并不重??磥砟K的損壞,過流只不過是一個表面現象,或者不是主要原因。造成功率器件大面積損壞的原因,是直流回路中出現了異乎尋常的高電壓,甚至于出現了諧振過電壓,以至于超過了RU4C21的耐壓值而導致其擊穿,逆變模塊的損壞原因可能也源于此,先是由過壓造成擊穿,電壓性擊穿使電流劇增(實際上是輸出三相短路),而接著又導致了熱擊穿。這種過電壓發生得是如此迅疾,如此猝不及防,連變頻器一向頗為自許為靈敏度極高的電壓、電流保護電路竟都來不及動作,擊穿過程已經結束。
檢測現場電機的運行電流在額定值以內,電機狀況良好,三相工作電壓均在額定值以內,外部的電氣和機械環境都看不出什么異常,其異常只能發生在變頻器內部。那么癥結究竟在哪里呢?
還是從二極管RU4C21擊穿著手,從直流回路出現異常的過電壓狀態著手。按說直流回路有大容量的儲能電容,對電網側的瞬時過電壓也具有一定的吸收能力,除非雷擊造成的過電壓。另外輸入側并接有壓敏電阻,也具一定的過壓吸收能力,那么這種過電壓只能是變頻器內部回路異常造成。輸入側壓敏電阻并未損壞,說明輸入側并未有過電壓發生。拆下電容箱,將四只6800uF電容逐個拆下,拆某一只時發現,電容竟被什么東西“粘”在安裝架上,細看該電容有噴液痕跡,測量之容量近無矣!另一只并接電容雖無噴液痕跡,但測容量也僅為幾微法左右,至此真相大白了。
電容失效以后(只存在極小容量),帶小功率負載(如15W燈泡)尚察覺不出什么異常,整個輸出頻率范圍內“極為正?!保尤胼^大功率負載后,情形就不同了。此時直流回路已完全喪失儲能濾波能力,直流回路是頻率為300Hz的脈動直流,電機起動時的電流吸入,加大了脈動電流的脈動成份。這還不是比較要緊的,要緊的是電機繞組的反電勢或變頻器的某一輸出載波,恰好落在脈動直流的變化范圍之內,二者互動,推波助瀾。整個系統內脈動電流的急劇變化,恰好落到某一頻率點上,電路中的分布電感和分布電容適時加入進來,各方面生力軍的加入和互為作用,使回路中的動態能量急劇上升,危險的諧振過電壓在此時出現!逆變模塊中的IGBT管和上述RU4C21尖峰電壓吸收二極管,它們的耐壓值在正常時有一定的甚至是較大的富裕量,但在此時高于耐壓值數倍的高電壓沖擊下,脆弱得簡直不堪一擊,炸裂和短路也就順理成章。要命的是無論是電壓或電流保護檢測電路對此類亂七八糟的瞬變,呆若木雞,根本無法做出適時的反應,電壓擊穿同時又是電流短路性損壞,發生在一瞬間,各類保護電路也只有發出一聲無奈的嘆息。
逆變模塊的損壞,除了外部負載的長時間過載,散熱不良和雷電沖擊外,究其內部原因,電容的容量減小、失容和失效,是導致其損壞的致命殺手!其危害性不容忽視,屬二級級別(當另有一級級別的危害,另見他文)。電容的容量減小,輕者表現為帶負載能力差,負載加重時往往跳直流回路欠電壓故障,電容的進一步損壞,則形成對逆變模塊的致命打擊
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