Wird der Motor wirklich nicht durchbrennen, wenn ein Frequenzumrichter verwendet wird?

1 Schäden durch ungewöhnliche Belastung
Zwar ist die Schutzschaltung des Wechselrichters bereits recht vollständig. Zum Schutz des teuren Wechselrichtermoduls hat jeder Wechselrichterhersteller viel an seiner Schutzschaltung gearbeitet, von der Ausgangsstromerkennung bis zur IGBT-Röhren-Spannungsabfallerkennung der Antriebsschaltung, und ist bestrebt, den schnellsten Überlastschutz mit der schnellsten Reaktion zu implementieren Geschwindigkeit!
Von der Spannungserkennung bis zur Stromerkennung, von der Modultemperaturerkennung bis zur Phasenausfall-Ausgangserkennung usw. – es gibt keine elektrische Schutzschaltung, die so fokussiert und dediziert ist wie der Wechselrichter. Wenn der Wechselrichterverkäufer die Leistung des Wechselrichters erwähnt, muss er auch die Schutzfunktion des Wechselrichters erwähnen und verspricht dem Benutzer oft unbewusst: Mit dem Wechselrichter und seiner umfassenden Schutzfunktion wird Ihr Motor nicht so leicht durchbrennen. Dieser Verkäufer wusste nicht, dass ihm dieses Versprechen große Passivität einbringen würde!

Wird der Motor bei Verwendung eines Frequenzumrichters wirklich nicht durchbrennen? Meine Antwort lautet: Im Vergleich zur Stromversorgung mit Industriefrequenz ist die Wahrscheinlichkeit, dass der Motor bei Verwendung eines Frequenzumrichters durchbrennt, höher, und das leichte Durchbrennen des Motors macht es auch einfacher, das Wechselrichtermodul des Frequenzumrichters gemeinsam „abzuschreiben“. Die empfindliche Überstromschutzschaltung des Frequenzumrichters ist hier hilflos und spielt keine Rolle. Dies ist eine der Hauptursachen für äußere Schäden am Frequenzumrichtermodul. Lassen Sie mich Ihnen den Grund nennen.
Ein Motor kann im Netzfrequenzzustand laufen. Obwohl der Betriebsstrom etwas größer ist als der Nennstrom, kommt es nach längerem Betrieb zu einem gewissen Temperaturanstieg. Das ist ein kranker Motor. Es kann tatsächlich laufen, bevor es durchbrennt. Nach dem Anschluss an den Frequenzumrichter wird dieser jedoch häufig überlastet und kann nicht laufen. Das ist keine große Sache.
Ein Motor kann im Netzfrequenzzustand laufen. Benutzer verwenden es seit vielen Jahren normal. Bitte achten Sie auf das Wort „viele Jahre“. Benutzer möchten Stromrechnungen sparen oder müssen aufgrund der Prozesstransformation eine Frequenzumwandlung durchführen. Nach dem Anschluss an den Frequenzumrichter treten jedoch häufig OC-Fehler auf. Das ist gut. Der Schutz ist ausgeschaltet und das Modul ist nicht defekt.

Das Beängstigende ist, dass der Wechselrichter nicht sofort auf den OC-Fehler reagierte, sondern ohne Grund während des Betriebs – nach nur drei oder zwei Betriebstagen explodierte das Modul und der Motor brannte. Der Benutzer gab dem Verkäufer die Schuld: Der von Ihnen installierte Wechselrichter war von schlechter Qualität und hat meinen Motor verbrannt, Sie müssen also meinen Motor ersetzen!

Vorher schien der Motor wirklich in Ordnung zu sein und gut zu laufen. Der Betriebsstrom wurde gemessen und da die Last gering war, erreichte er nur die Hälfte des Nennstroms; Die dreiphasige Stromversorgung wurde gemessen, 380 V, und sie war sehr ausgeglichen und stabil. Es scheint wirklich, dass der Wechselrichter und auch der Motor beschädigt waren.
Wenn ich dort wäre, würde ich so fair sein: Geben Sie nicht dem Umrichter die Schuld, es ist Ihr Motor, der bereits „todkrank“ ist und plötzlich ausgefallen ist, und der Umrichter wurde beschädigt!

Die Isolierung der Motorwicklungen ist aufgrund des Anstiegs der Betriebstemperatur und der Feuchtigkeit des Motors stark beeinträchtigt und weist sogar offensichtliche Isolationsfehler auf, die am kritischen Punkt eines Spannungsausfalls liegen. Unter der Bedingung einer Netzfrequenz-Stromversorgung ist der Motorwicklungseingang eine dreiphasige 50-Hz-Sinuswellenspannung, die von der Wicklung erzeugte induzierte Spannung ist ebenfalls niedrig und die Stoßkomponente in der Leitung ist gering. Die Verringerung der Isolierung des Motors führt möglicherweise nur zu einem unauffälligen „Leckstrom“, aber das Phänomen des Spannungsdurchbruchs zwischen den Windungen und Phasen der Wicklung ist noch nicht aufgetreten, und der Motor arbeitet immer noch „normal“.
Es sollte gesagt werden, dass mit zunehmender Alterung der Isolierung davon ausgegangen wird, dass der Motor in naher Zukunft aufgrund eines Spannungsausfalls zwischen den Phasen oder Wicklungen, der dadurch verursacht wird, irgendwann durchbrennt, selbst wenn er noch unter Netzfrequenz betrieben wird Alterung der Isolierung. Aber das Problem ist, dass es jetzt nicht durchgebrannt ist.
Nach dem Anschließen an den Wechselrichter sind die Stromversorgungsbedingungen des Motors „schlecht“: Die vom Wechselrichter ausgegebene PWM-Wellenform ist tatsächlich eine Trägerspannung von mehreren kHz oder sogar mehr als zehn kHz, und es werden auch verschiedene Komponenten der Oberschwingungsspannung vorhanden sein wird im Stromversorgungskreis der Motorwicklung erzeugt.

Aus den Induktivitätseigenschaften ist ersichtlich, dass die induzierte Spannung des Induktors umso höher ist, je schneller sich der durch den Induktor fließende Strom ändert. Die induzierte Spannung der Motorwicklung ist höher als die der Netzfrequenz-Stromversorgung (öffentliches Konto: Pump Butler). Die Isolationsfehler, die während der Stromversorgung mit Netzfrequenz nicht aufgedeckt werden können, können den Auswirkungen der induzierten Spannung unter dem Hochfrequenzträger nicht standhalten, so dass es zu einem Spannungsdurchbruch zwischen den Windungen oder Phasen der Wicklung kommt. Der Kurzschluss zwischen den Phasen und Windungen der Motorwicklung verursachte einen plötzlichen Kurzschluss der Motorwicklung. Während des Betriebs explodierte das Modul und der Motor brannte durch.
Da in der Anfangsphase des Wechselrichterstarts sowohl die Ausgangsfrequenz als auch die Spannung innerhalb einer relativ niedrigen Amplitude liegen, liegt bei einem Fehler im Lastmotor zwar ein großer Ausgangsstrom vor, dieser Strom liegt jedoch häufig innerhalb des Nennwerts. Die Stromerkennungsschaltung wird rechtzeitig aktiviert, der Wechselrichter führt eine Schutzabschaltung durch und es besteht keine Explosionsgefahr für das Modul.
Wenn jedoch die dreiphasige Ausgangsspannung und -frequenz bei voller Drehzahl (oder nahezu voller Drehzahl) eine hohe Amplitude erreichen und es zu diesem Zeitpunkt zu einem Spannungsausfall in der Motorwicklung kommt, entsteht sofort ein großer Stoßstrom. und das Wechselrichtermodul kann dem nicht standhalten und explodieren und beschädigt werden, bevor die Stromerkennungsschaltung aktiviert wird.
Daraus ist ersichtlich, dass die Schutzschaltung nicht allmächtig ist und jede Schutzschaltung ihre „schwachen Rippen“ hat. Der Wechselrichter ist gegen den plötzlichen Spannungsausfall der Motorwicklung während des Betriebs mit voller Drehzahl machtlos und kann keine wirksame Schutzfunktion übernehmen. Nicht nur die Schutzschaltung des Wechselrichters, sondern jeder Motorschutz kann keinen wirksamen Schutz gegen solche plötzlichen Fehler bieten. Wenn solche plötzlichen Fehler auftreten, kann nur festgestellt werden, dass der Motor tatsächlich „abgestorben“ ist.

Diese Art von Fehler ist ein schwerwiegender Schlag für das Wechselrichter-Ausgangsmodul des Wechselrichters, und es gibt kein Entrinnen.
Andere durch die Stromversorgung oder Last verursachte Gründe, wie Überspannung, Unterspannung, starke Last oder sogar Überstrom durch Blockierung, können die Modulsicherheit wirksam schützen, vorausgesetzt, dass die Schutzschaltung des Wechselrichters normal ist. und die Wahrscheinlichkeit einer Modulbeschädigung wird stark reduziert. Ich werde hier nicht darauf eingehen.

2. Modulschaden durch fehlerhafte Wechselrichterschaltung
1. Ein fehlerhafter Antriebsschaltkreis führt zu primären Schäden am Modul
Aus dem Stromversorgungsmodus der Antriebsschaltung ist ersichtlich, dass sie im Allgemeinen über positive und negative Stromversorgungen mit Strom versorgt wird. Die Spannung +15V liefert die Erregerspannung der IGBT-Röhre, um sie einzuschalten. -5V liefert die Abschaltspannung der IGBT-Röhre, um sie zuverlässig und schnell zu machen. Wenn die Spannung von +15V nicht ausreicht oder verloren geht, kann die entsprechende IGBT-Röhre nicht eingeschaltet werden. Wenn die Modulfehlererkennungsschaltung der Antriebsschaltung auch die IGBT-Röhre erkennen kann, kann die Modulfehlererkennungsschaltung das OC-Signal melden, sobald der Wechselrichter in Betrieb genommen wird, und der Wechselrichter führt die Schutzabschaltaktion aus, die nahezu harmlos ist zum Modul.
Für den Fall, dass die negative Abschaltspannung -5V nicht ausreicht oder verloren geht (genau wie bei der Dreiphasen-Gleichrichterbrücke), können wir den Ausgangskreis des Wechselrichters zunächst als Wechselrichterbrücke betrachten, und die IGBT-Röhren bilden drei obere Brückenzweige und drei untere Brückenarme, wie die IGBT-Röhren des oberen U-Phasen-Brückenarms und des unteren U-Phasen-Brückenarms.), wenn der obere (untere) Brückenarm einer Phase angeregt und eingeschaltet wird, wird der entsprechende untere (oberes) Brückenarm-IGBT-Rohr wird aufgrund des Verlusts der negativen Abschaltspannung von der Kollektor-Gate-Übergangskapazität der IGBT-Röhre auf die Gate-Emitter-Übergangskapazität aufgeladen, was zu einer Fehlleitung der Röhre führt und die beiden Röhren einen Kurzschluss bilden Stromkreis zur DC-Stromversorgung! Die Konsequenz ist: Die Module werden gesprengt!

Der Verlust der negativen Spannung bei der Abschaltung kann durch eine Beschädigung des Treiber-ICs, eine Beschädigung der unteren Röhre der Leistungstreiberstufe (normalerweise bestehend aus einem zweistufigen komplementären Spannungsfolger-Leistungsverstärker) nach dem Treiber-IC oder eine schlechte Verbindung verursacht werden Fehler am Triggeranschlusskabel, schlechter negativer Stromversorgungszweig der Treiberschaltung oder Ausfall des Stromversorgungsfilterkondensators. Sobald eines der oben genannten Phänomene auftritt, ist dies ein fataler Schlag für das Modul! Es ist irreversibel.

2. Eine schlechte Impulsübertragungsstrecke stellt ebenfalls eine Gefahr für das Modul dar. Der von der CPU ausgegebene 6--Kanal-PWM-Wechselrichterimpuls wird oft über sechs invertierende Puffer (gemeinsame Phase) an den Eingangspin des Treiber-ICs gesendet, von der CPU an den Treiber-IC und dann an den Trigger-Anschluss des Wechselrichtermodul. Wenn eines der 6 Signale unterbrochen wird, meldet der Wechselrichter möglicherweise einen OC-Fehler. Der Röhrenspannungsabfall der IGBT-Röhren in den unteren drei Brückenzweigen der Wechselrichterbrücke wird beim Einschalten von der Modulfehlererkennungsschaltung erfasst und verarbeitet. Die IGBT-Röhren in den oberen drei Brückenzweigen verfügen bei einigen wenigen Wechselrichtern über eine Röhrenspannungsabfallerkennung, und bei den meisten Wechselrichtern ist die Schaltung zur Röhrenspannungsabfallerkennung weggelassen. Wenn die IGBT-Röhre, die den Erregerimpuls verliert, zufällig über eine Schaltung zur Erkennung eines Röhrenspannungsabfalls verfügt, meldet die Erkennungsschaltung nach Verlust des Erregerimpulses einen OC-Fehler und der Wechselrichter schaltet sich zum Schutz ab; (2) Der Wechselrichter weist möglicherweise eine Phasenabweichung auf. Die IGBT-Röhre, die den Erregungsimpuls verliert, ist die Röhre ohne Erkennungsschaltung für den Röhrenspannungsabfall. Es existiert lediglich der Abschaltunterdruck, der eine zuverlässige Abschaltung ermöglicht. Der Phasenbrückenzweig hat nur einen Halbwellenausgang, was dazu führt, dass der Wechselrichter mit Phasenabweichung läuft. Dadurch wird in der Motorwicklung ein Gleichstromanteil erzeugt, der ebenfalls einen großen Stoßstrom bildet (öffentliche Angabe: Pump Butler), was zu einer Beeinträchtigung und Beschädigung des Moduls führt! Allerdings ist die Wahrscheinlichkeit eines Schadens geringer als beim ersten Grund.

Wenn dieser Impulsübertragungspfad immer unterbrochen ist, auch wenn der Modulfehlerstromkreis keine Rolle spielen kann, kann der Stromerkennungsstromkreis wie die Gegeninduktivität eine Rolle spielen und auch eine Schutzfunktion übernehmen. Es besteht jedoch die Befürchtung, dass dieser Übertragungsweg aufgrund von Fehlern wie schlechtem Kontakt von Zeit zu Zeit unterbrochen wird und es sogar zu zufälligen Unterbrechungen kommt. Die Stromerkennungsschaltung ist unerklärlich und hat keine Zeit zu reagieren, was dazu führt, dass der Wechselrichter eine „intermittierende Phasenabweichung“ verursacht, einen großen Stoßstrom erzeugt und das Modul beschädigt. Der Motor „springt“ in diesem Ausgangszustand und macht ein „Klick“-Geräusch, die Wärmeerzeugung und der Wärmeverlust nehmen deutlich zu und er kann auch leicht beschädigt werden.
3. Der Stromerkennungsschaltkreis und der Modultemperaturerkennungsschaltkreis fallen aus oder fallen aus, und das Modul kann nicht wirksam vor Überstrom und Überhitzung schützen, wodurch das Modul beschädigt wird.
4. Nachdem die Kapazität des Energiespeicherkondensators des Hauptgleichstromkreises abnimmt oder an Kapazität verliert, erhöht sich die pulsierende Komponente der Gleichstromkreisspannung. Nach dem Start des Wechselrichters ist es im Leerlauf und im Leerlauf nicht offensichtlich, aber während des Startvorgangs unter Last steigt die Spannung im Stromkreis an, das Wechselrichtermodul explodiert und wird beschädigt, und auch die Schutzschaltung ist ausgefallen

Bei Wechselrichtern, die schon seit vielen Jahren in Betrieb sind, darf nach einer Beschädigung des Moduls die Überprüfung der Kapazität des Energiespeicherkondensators des Gleichstromkreises nicht außer Acht gelassen werden. Ein vollständiger Kapazitätsverlust ist selten, aber wenn er passiert, führt er beim Hochfahren der Last zu Schäden am Wechselrichtermodul, was ebenfalls sicher ist!

3. Einige wenige Haushaltswechselrichter mit schlechter Qualität und mangelhafter Verarbeitung verfügen über Module, die extrem leicht beschädigt werden können. Ja, in den letzten Jahren ist der Wettbewerb auf dem Wechselrichtermarkt immer härter geworden und die Gewinnspanne von Wechselrichtern ist immer geringer geworden, aber die Wettbewerbsfähigkeit der eigenen Produkte kann durch technologischen Fortschritt und verbesserte Produktivität verbessert werden. Es ist unklug, ihren Marktanteil dadurch zu vergrößern, dass man alte Produkte als neue und minderwertige als gute Produkte einsetzt und die Modulkapazität reduziert, um Kosten zu sparen. Es ist ein kurzsichtiges und kurzfristiges Verhalten. 1. Schlechte Qualität und mangelhafte Verarbeitung erhöhen die Ausfallrate der Fehlerschutzschaltung des Wechselrichters. Das Wechselrichtermodul kann durch die Schutzschaltung nicht wirksam geschützt werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Modulbeschädigung steigt. 2. Die Kapazitätsauswahl des Wechselrichtermoduls sollte im Allgemeinen mehr als das 2,5-fache des Nennstroms erreichen, um einen langfristig sicheren Betrieb zu gewährleisten. Beispielsweise sollte ein 30-kW-Wechselrichter mit einem Nennstrom von 60 A ein Modul von 150 A bis 200 A verwenden. Die Verwendung von 100 A ist zu klein. Einige Hersteller trauen sich jedoch, 100A-Module für den Einbau zu verwenden! Was noch schlimmer ist: Es gibt auch diejenigen, die alte und minderwertige Module verwenden. Bei diesem Wechselrichtertyp kann das Modul nicht nur während des Betriebs leicht beschädigt werden, sondern es kommt auch häufig zu einer Explosion während des Startvorgangs! Die Mitarbeiter, die diesen Wechselrichtertyp vor Ort installierten, hatten Angst und drückten aus der Ferne mit einem Holzstab den Startknopf am Bedienfeld.
Das Modul mit geringer Kapazität muss kaum laufen können. Das Modul wird überlastet und die Schutzschaltung wird unbrauchbar (geschützt durch die markierte Leistungskapazität des Wechselrichters statt durch den tatsächlichen Kapazitätswert des Moduls). Es ist wirklich ungewöhnlich, dass das Modul nicht häufig explodiert.
Dieser Maschinentyp scheint aufgrund seines niedrigen Preises bei der ersten Auflistung sehr „heiß“ zu sein, aber es wird nicht lange dauern, bis der Hersteller bankrott geht.
Dieser dritte Grund für Modulschäden sollte kein Grund sein. Ich hoffe, dass es in naher Zukunft nur noch die ersten beiden Gründe für Modulschäden geben wird.
Bei Haushaltswechselrichtern verdirbt manchmal ein Körnchen Rattenkot den ganzen Topf Suppe. Viele Wechselrichter sind immer noch gut, ausländischen Produkten nicht unterlegen und von hoher Qualität und niedrigem Preis.