Le moteur ne grillera-t-il vraiment pas si un convertisseur de fréquence est utilisé ?
1 Dommages causés par une charge anormale
Il est vrai que le circuit de protection de l’onduleur est déjà bien complet. Pour la protection du module onduleur coûteux, chaque fabricant d'onduleur a effectué beaucoup de travail sur son circuit de protection, de la détection du courant de sortie à la détection de chute de tension du tube IGBT du circuit d'entraînement, et s'efforce de mettre en œuvre la protection contre les surcharges la plus rapide avec la réponse la plus rapide. vitesse!
De la détection de tension à la détection de courant, de la détection de température du module à la détection de perte de phase en sortie, etc., il n'existe aucun circuit de protection électrique aussi ciblé et dédié que l'onduleur. Lorsque le vendeur de l'onduleur mentionne les performances de l'onduleur, il doit également mentionner la fonction de protection de l'onduleur, et promet souvent inconsciemment à l'utilisateur : avec l'onduleur, sa fonction de protection complète, votre moteur ne brûlera pas facilement. Ce vendeur ne savait pas que cette promesse lui apporterait une grande passivité !
Le moteur ne grillera-t-il vraiment pas lors de l'utilisation d'un convertisseur de fréquence ? Ma réponse est la suivante : par rapport à une alimentation à fréquence industrielle, le moteur est plus susceptible de griller lors de l'utilisation d'un convertisseur de fréquence, et la combustion facile du moteur rend le module inverseur du convertisseur de fréquence également facile à "radier" ensemble. Le circuit sensible de protection contre les surintensités du variateur de fréquence est ici impuissant et ne joue aucun rôle. Il s'agit d'une cause externe majeure de dommages au module convertisseur de fréquence. Laissez-moi vous en dire la raison.
Un moteur peut fonctionner dans l’état de fréquence industrielle. Bien que le courant de fonctionnement soit légèrement supérieur au courant nominal, il y a une certaine augmentation de température après un fonctionnement à long terme. C'est un moteur malade. Il peut en effet fonctionner avant de s'éteindre. Mais une fois connecté au variateur de fréquence, celui-ci sera fréquemment surchargé et ne pourra pas fonctionner. Ce n'est pas grave.
Un moteur peut fonctionner dans l’état de fréquence industrielle. Les utilisateurs l'utilisent normalement depuis de nombreuses années. Veuillez faire attention au mot « de nombreuses années ». Les utilisateurs souhaitent économiser sur leurs factures d'électricité ou doivent effectuer une transformation de conversion de fréquence en raison de la transformation du processus. Mais après la connexion au variateur de fréquence, les défauts OC sautent fréquemment. C'est bien. La protection est désactivée et le module n'est pas cassé.
Ce qui est effrayant, c'est que l'onduleur n'a pas déclenché immédiatement le défaut OC, mais sans raison pendant le fonctionnement - après seulement trois ou deux jours de fonctionnement, le module a explosé et le moteur a brûlé. L'utilisateur a blâmé le vendeur : L'onduleur que vous avez installé était de mauvaise qualité et a grillé mon moteur, vous devez donc compenser mon moteur !
Avant cela, le moteur semblait très bien et fonctionnait bien. Le courant de fonctionnement a été mesuré et, comme la charge était légère, elle n'atteignait que la moitié du courant nominal ; l'alimentation triphasée a été mesurée, 380V, et elle était très équilibrée et stable. Il semble vraiment que l'onduleur ait été endommagé, ainsi que le moteur.
Si j'étais là, je serais juste comme ceci : ne blâmez pas l'onduleur, c'est votre moteur qui est déjà « en phase terminale » et qui est soudainement tombé en panne, et l'onduleur a été endommagé !
L'isolation des enroulements du moteur a été considérablement réduite en raison de l'augmentation de la température de fonctionnement du moteur et de l'humidité, et présente même des défauts d'isolation évidents, qui se situent au point critique de claquage de tension. Dans des conditions d'alimentation à fréquence industrielle, l'entrée de l'enroulement du moteur est une tension sinusoïdale triphasée de 50 Hz, la tension induite générée par l'enroulement est également faible et la composante de surtension dans la ligne est faible. La réduction de l'isolation du moteur ne peut entraîner qu'un "courant de fuite" discret, mais le phénomène de claquage de tension ne s'est pas encore produit entre les spires et les phases de l'enroulement, et le moteur "fonctionne toujours normalement".
Il faut dire qu'à mesure que le degré de vieillissement de l'isolation s'approfondit, même s'il est toujours alimenté à fréquence industrielle, on pense que dans un avenir proche, le moteur finira par griller en raison d'une coupure de tension entre les phases ou les enroulements causée par vieillissement de l'isolation. Mais le problème est qu’il n’a pas encore brûlé.
Après la connexion à l'onduleur, les conditions d'alimentation du moteur sont devenues « mauvaises » : la forme d'onde PWM émise par l'onduleur est en fait une tension porteuse de plusieurs kHz, voire plus de dix kHz, et diverses composantes de tension harmonique seront également généré dans le circuit d’alimentation de l’enroulement du moteur.
D’après les caractéristiques de l’inductance, on peut voir que plus la vitesse de changement du courant circulant à travers l’inductance est rapide, plus la tension induite de l’inductance est élevée. La tension induite de l'enroulement du moteur est supérieure à celle de l'alimentation à fréquence industrielle (compte public : Pump Butler). Les défauts d'isolation qui ne peuvent pas être exposés pendant l'alimentation à fréquence industrielle ne sont pas capables de résister à l'impact de la tension induite sous la porteuse haute fréquence, de sorte qu'un claquage de tension entre les spires ou les phases de l'enroulement se produit. Le court-circuit entre les phases et les tours de l'enroulement du moteur a provoqué un court-circuit soudain de l'enroulement du moteur. Pendant le fonctionnement, le module a explosé et le moteur a brûlé.
Dans la phase initiale du démarrage de l'onduleur, étant donné que la fréquence et la tension de sortie ont toutes deux une amplitude relativement faible, lorsqu'il y a un défaut dans le moteur de charge, bien qu'un courant de sortie important soit provoqué, ce courant est souvent dans la valeur nominale, le circuit de détection de courant est activé à temps, et l'onduleur met en œuvre une action d'arrêt de protection, et le module ne risque pas d'exploser.
Cependant, si la tension et la fréquence de sortie triphasée atteignent une amplitude élevée lors du fonctionnement à pleine vitesse (ou proche de la pleine vitesse), s'il y a une panne de tension dans l'enroulement du moteur à ce moment-là, un énorme courant de surtension se formera instantanément, et le module onduleur ne pourra pas y résister, explosera et sera endommagé avant que le circuit de détection de courant ne soit activé.
De là, on peut voir que le circuit de protection n'est pas omnipotent et que tout circuit de protection a ses « nervures faibles ». L'onduleur est impuissant face à une coupure soudaine de tension de l'enroulement du moteur pendant le fonctionnement à pleine vitesse et ne peut pas jouer un rôle de protection efficace. Non seulement le circuit de protection de l'onduleur, mais tout protecteur de moteur ne peut pas fournir une protection efficace contre de tels défauts soudains. Lorsque de tels défauts soudains surviennent, on peut seulement déclarer que le moteur est effectivement « mort ».
Ce type de défaut porte un coup fatal au module de sortie de l'onduleur, et il n'y a pas d'échappatoire.
D'autres raisons causées par l'alimentation ou la charge, telles qu'une surtension, une sous-tension, une charge importante ou même une surintensité causée par le décrochage, peuvent protéger efficacement la sécurité du module en partant du principe que le circuit de protection de l'onduleur est normal. et la probabilité d'endommagement du module sera considérablement réduite. Je n’en discuterai pas ici.
2. Dommages au module causés par un mauvais circuit de l'onduleur
1. Un mauvais circuit de commande causera des dommages primaires au module
D'après le mode d'alimentation du circuit de commande, on peut voir qu'il est généralement alimenté par des alimentations positives et négatives. La tension +15 V fournit la tension d'excitation du tube IGBT pour l'allumer. -5V fournit la tension de coupure du tube IGBT pour le rendre fiable et rapide. Lorsque la tension +15V est insuffisante ou perdue, le tube IGBT correspondant ne peut pas être allumé. Si le circuit de détection de défaut du module du circuit d'entraînement peut également détecter le tube IGBT, le circuit de détection de défaut du module peut signaler le signal OC dès que l'onduleur est mis en service, et l'onduleur met en œuvre l'action d'arrêt de protection, qui est presque inoffensive. au module.
Dans le cas où la tension négative de coupure -5V est insuffisante ou perdue (tout comme le pont redresseur triphasé, nous pouvons d'abord considérer le circuit de sortie de l'onduleur comme un pont onduleur, et les tubes IGBT forment trois bras de pont supérieurs et trois bras de pont inférieurs, tels que les tubes IGBT du bras de pont supérieur de phase U et du bras de pont inférieur de phase U.), lorsque le bras de pont supérieur (inférieur) d'une phase est stimulé et allumé, le bras de pont inférieur correspondant Tube IGBT du bras de pont (supérieur) sera chargé par la capacité de jonction collecteur-grille du tube IGBT à la capacité de jonction grille-émetteur en raison de la perte de la tension négative de coupure, entraînant une mauvaise conduction du tube, et les deux tubes forment un court-circuit circuit à l'alimentation CC ! La conséquence est : les modules explosent !
La perte de tension négative à la coupure peut être causée par des dommages au circuit intégré de commande, des dommages au tube inférieur de l'étage de commande de puissance (généralement composé d'un amplificateur de puissance suiveur de tension complémentaire à deux étages) après le circuit intégré de commande, une mauvaise connexion. du fil de la borne de déclenchement, ou une mauvaise branche d'alimentation négative du circuit pilote ou une défaillance du condensateur du filtre d'alimentation. Une fois que l'un des phénomènes ci-dessus se produit, ce sera un coup fatal pour le module ! C'est irréversible.
2. Un mauvais chemin de transmission des impulsions constituera également une menace pour le module. L'impulsion de l'inverseur PWM 6-canal émise par le processeur est souvent envoyée à la broche d'entrée du circuit intégré du pilote via six tampons inverseurs (phase commune), du processeur au circuit intégré du pilote, puis à la borne de déclenchement du circuit intégré de commande. module onduleur. Si l'un des 6 signaux est interrompu, l'onduleur peut signaler un défaut OC. La chute de tension des tubes IGBT dans les trois bras inférieurs du pont onduleur est détectée et traitée par le circuit de détection de défaut du module lorsqu'il est allumé. Les tubes IGBT dans les trois bras de pont supérieurs sont dotés d'une détection de chute de tension dans un petit nombre d'onduleurs, et le circuit de détection de chute de tension dans le tube est omis dans la plupart des onduleurs. Lorsque le tube IGBT qui perd l'impulsion d'excitation possède un circuit de détection de chute de tension du tube, une fois l'impulsion d'excitation perdue, le circuit de détection signalera un défaut OC et l'onduleur s'arrêtera pour se protéger ; (2) L'onduleur peut présenter un écart de phase. Le tube IGBT qui perd l'impulsion d'excitation est le tube sans circuit de détection de chute de tension du tube. Seule la pression négative de coupure existe, ce qui peut la couper de manière fiable. Le bras du pont de phase n'a qu'une sortie demi-onde, ce qui fait fonctionner l'onduleur en déviation de phase. En conséquence, une composante continue est générée dans l'enroulement du moteur, qui forme également un courant de pointe important (compte public : Pump Butler), provoquant un impact et un endommagement du module ! Cependant, la probabilité de dommages est inférieure à la première raison.
Si ce chemin de transmission d'impulsions est toujours interrompu, même si le circuit de défaut du module ne peut pas jouer un rôle, le circuit de détection de courant tel que l'inducteur mutuel peut jouer un rôle et peut également jouer un rôle de protection. Cependant, il est à craindre que ce chemin de transmission soit déconnecté de temps en temps en raison de défauts tels qu'un mauvais contact, voire même une déconnexion aléatoire. Le circuit de détection de courant est inexplicable et n'a pas le temps de réagir, ce qui amène l'onduleur à provoquer une sortie de « déviation de phase intermittente », formant un courant d'impact important et endommageant le module. Le moteur « sautera » dans cet état de sortie, émettant un « clic », et la génération et la perte de chaleur augmenteront considérablement, et il est également facile d'être endommagé.
3. Le circuit de détection de courant et le circuit de détection de température du module échouent ou échouent, et le module ne peut pas protéger efficacement contre la surintensité et la surchauffe, causant ainsi des dommages au module.
4. Une fois que la capacité du condensateur de stockage d'énergie du circuit CC principal diminue ou perd sa capacité, la composante pulsée de la tension du circuit CC augmente. Après le démarrage de l'onduleur, ce n'est pas évident dans des conditions à vide et à vide, mais pendant le processus de démarrage en charge, la tension du circuit augmente, le module de l'onduleur explose et est endommagé, et le circuit de protection est également perdu.
Pour les onduleurs qui fonctionnent depuis de nombreuses années, une fois le module endommagé, l'inspection de la capacité du condensateur de stockage d'énergie du circuit CC ne peut être ignorée. Une perte complète de capacité est rare, mais une fois qu'elle se produit, elle endommagera le module onduleur pendant le processus de démarrage de la charge, ce qui est également certain !
3. Un petit nombre d'onduleurs domestiques de mauvaise qualité et de mauvaise qualité possèdent des modules extrêmement faciles à endommager. Oui, ces dernières années, la concurrence sur le marché des onduleurs est devenue de plus en plus féroce et la marge bénéficiaire des onduleurs est devenue de plus en plus étroite, mais la compétitivité de leurs propres produits peut être améliorée grâce au progrès technologique et à une meilleure productivité. Il n'est pas judicieux d'augmenter leur part de marché en utilisant d'anciens produits comme de nouveaux, des produits de qualité inférieure comme de bons, et en réduisant la capacité des modules pour rogner sur les raccourcis. C'est un comportement à courte vue et à court terme. 1. Une mauvaise qualité et une fabrication de mauvaise qualité augmentent le taux de défaillance du circuit de protection contre les défauts de l'onduleur. Le module onduleur ne peut pas être efficacement protégé par le circuit de protection, augmentant ainsi la probabilité d'endommagement du module. 2. La sélection de capacité du module onduleur doit généralement atteindre plus de 2,5 fois le courant nominal pour garantir un fonctionnement sûr à long terme. Par exemple, un onduleur de 30 kW avec un courant nominal de 60 A devrait utiliser un module de 150 A à 200 A. Utiliser 100A est trop petit. Mais certains fabricants osent utiliser des modules 100A pour l'installation ! Pire encore, il y a aussi ceux qui utilisent des modules anciens et de qualité inférieure. Ce type d'onduleur endommage non seulement facilement le module pendant le fonctionnement, mais explose aussi souvent pendant le processus de démarrage ! Le personnel qui a installé ce type d'onduleur sur place a eu peur et a utilisé un bâton en bois pour appuyer à distance sur le bouton de démarrage du panneau de commande.
Le module de petite capacité doit pouvoir fonctionner à peine. Le module est surchargé et le circuit de protection devient inutile (protégé par la capacité de puissance indiquée de l'onduleur au lieu de la valeur réelle de la capacité du module). Il est vraiment anormal que le module n'explose pas fréquemment.
Ce type de machine semble très « chaud » lors de sa première cotation en raison de son petit prix, mais le constructeur ne tardera pas à faire faillite.
Cette troisième raison d'endommagement du module ne devrait pas être une raison. J'espère que dans un avenir proche, les raisons des dommages au module ne seront que les deux premières raisons.
Pour les onduleurs domestiques, il arrive parfois qu’un grain d’excréments de rat gâte toute la marmite de soupe. De nombreux onduleurs sont toujours bons, non inférieurs aux produits étrangers, de haute qualité et à bas prix.
