Was verursacht einen Überspannungsschaden in einer VFD-Einheit? Wie kann verhindert werden, dass es sich wiederholt?

I. Ursachen von Überspannungsschäden an Frequenzumrichtern

Überspannung am Stromeingang

Netzfluktuationen

Die Netzspannung selbst kann fluktuieren. Zum Beispiel kann während der Niedriglastperiode des Netzes aufgrund der Verringerung der Last die Netzspannung steigen. Wenn der zulässige Spannungsbereich des Frequenzumrichters begrenzt ist und die Netzspannung diesen Bereich überschreitet, wird dies zu einem Überspannungsschaden am Frequenzumrichter führen. Im Allgemeinen kann die Netzspannung im Bereich von ±10% - 15% der Nennspannung fluktuieren. Wenn der Spannungsbelastbarkeitsbereich des Frequenzumrichters relativ eng ist, kann dies leicht zu einem Überspannungsschaden führen.

Blitzimpuls

Während Gewitterwetter kann ein Blitz in der Nähe der Stromleitungen einschlagen. Der durch den Blitzschlag erzeugte Spannungsschub wird entlang der Leitung propagiert. Wenn er in den Stromeingang des Frequenzumrichters eindringt, wird die Eingangsspannung des Frequenzumrichters innerhalb eines kurzen Zeitraums stark ansteigen und weit über seine normale Betriebsspannung hinausgehen, was einen Überspannungsschaden auslöst.

Regenerativer Energiefeedback

Schnelle Abbremsung oder Bremse des Motors

Wenn der Motor schnell abbremst oder gebremst wird, erzeugt der Motor regenerative elektrische Energie. Beispielsweise bei Geräten, die häufig gestartet und angehalten werden, wie Aufzüge und Kräne, erzeugt der Motor während des schnellen Abstiegs oder Anhaltens aufgrund der Trägheit eine höhere Drehzahl als die Synchronfrequenz, die der Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters entspricht. In diesem Fall wechselt der Motor vom motorischen in den generatorischen Zustand. Wenn die erzeugte regenerative Energie nicht rechtzeitig vom Frequenzumrichter absorbiert oder verbraucht werden kann, wird die Gleichstrom-Zwischenkreisspannung des Frequenzumrichters ansteigen und einen Überspannungsschaden auslösen.

Potentielle Lastcharakteristiken der Last

Für einige Lasten mit potentieller Energie, wie das Absetzen schwerer Gegenstände an Kränen und der Abfahrt von Aufzugkabinen, wird die potentielle Energie der Last während des Abstiegs in elektrische Energie umgewandelt und an den Frequenzumrichter zurückgegeben. Wenn der Frequenzumrichter keine geeignete Bremsanlage und Bremswiderstände hat, um diese regenerative Energie zu verarbeiten, wird dies zu einer zu hohen Gleichstrom-Zwischenkreisspannung führen und einen Überspannungsschaden verursachen.

Interne Schäden am Frequenzumrichter

Schaden an der Spannungsmessschaltung

Die Spannungsmessschaltung im Frequenzumrichter dient zur Überwachung der Eingangs- und Gleichstrom-Zwischenkreisspannung. Wenn diese Schaltung defekt ist, beispielsweise durch Schäden an den Messbauteilen oder schlechte Verbindungen, kann dies zu Fehlmessungen der Spannung führen. Dieses falsche Spannungssignal kann dazu führen, dass der Frequenzumrichter fälschlicherweise annimmt, dass die Spannung zu hoch ist, und daher einen Überspannungsschadensalarm auslöst, auch wenn die tatsächliche Spannung im normalen Bereich liegt.

Schaden an der Bremsanlage

Die Bremsanlage ist ein wichtiger Bestandteil zur Behandlung der regenerativen Energie des Motors. Wenn die Bremsanlage defekt ist, beispielsweise durch Schäden an IGBT (Isolierter Gate Bipolartransistor) oder offene Schaltung des Bremswiderstands, kann die Bremsanlage nicht mehr normal arbeiten und die regenerative Energie nicht effektiv verbrauchen. Dies führt zu einem Anstieg der Gleichstrom-Zwischenkreisspannung und löst einen Überspannungsschaden aus.

II. Maßnahmen zur Verhinderung wiederkehrender Überspannungsschäden an Frequenzumrichtern

Installieren von Eingangsreaktoren und Überspannungsschutzgeräten

Eingangsreaktor

Das Installieren eines Eingangsreaktors kann Netzspannungsfluktuationen und Harmonische im Netz wirksam unterdrücken. Er kann den Eingangsstrom glätten und den Einfluss plötzlicher Änderungen der Netzspannung auf den Frequenzumrichter reduzieren. Zum Beispiel in industriellen Umgebungen mit schlechter Netzqualität kann durch das Installieren eines geeigneten Eingangsreaktors der Schwankungsbereich der Netzspannung verringert und die Häufigkeit von Überspannungsschäden an Frequenzumrichtern reduziert werden.

Überspannungsschutzgerät

Überspannungsschutzgeräte können bei Blitzeinschlägen oder anderen Spannungsschüben übermäßige Spannung zum Erdungspunkt ableiten und den Frequenzumrichter vor Schäden durch Spannungsschübe schützen. In Gebieten mit häufigen Blitzeinschlägen oder Orten mit hohen Anforderungen an die Netzstabilität ist das Installieren von Überspannungsschutzgeräten sehr notwendig. Es kann die Spannungsschübe sofort auf einen sicheren Bereich beschränken und Überspannungsschäden an Frequenzumrichtern durch Blitzeinschläge und andere Gründe verhindern.

Rationale Konfiguration von Bremsanlagen und Bremswiderständen

Bremsanlage

Basierend auf der Leistung des Motors, den Lastcharakteristiken und der Kapazität des Frequenzumrichters sollten die Bremsanlage sorgfältig ausgewählt und konfiguriert werden. Für Geräte mit häufigem Bremsen oder potenziellen Lasten sollte sichergestellt sein, dass die Bremsanlage genug Bremsleistung hat, um die regenerative Energie des Motors zeitgerecht zu handhaben. Zum Beispiel sollte im Kransystem die geeignete Bremsanlage gemäß dem Hebelauf und der Absenkgeschwindigkeit des Krans ausgewählt werden, um die regenerative Energie beim Absetzen schwerer Gegenstände effektiv zu verbrauchen.

Bremswiderstand

Der Widerstandswert und die Leistung des Bremswiderstands sollten zur Bremsanlage und zum Motor passen. Ein geeigneter Bremswiderstand kann die regenerative Energie des Motors in Wärmeenergie umwandeln und abführen, um zu verhindern, dass die regenerative Energie im Frequenzumrichter anhäuft und die Gleichstrom-Zwischenkreisspannung steigt. Bei der Konfiguration des Bremswiderstands sollten Faktoren wie die Größe der regenerativen Energie des Motors und die Steuerparameter der Bremsanlage berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass der Bremswiderstand die regenerative Energie effektiv verbraucht und Überspannungsschäden vermeidet.

Regelmäßige Wartung und Inspektion von Frequenzumrichtern

Inspektion der internen Schaltkreise

Regelmäßig sollten die internen Schaltkreise des Frequenzumrichters, einschließlich wichtiger Komponenten wie Spannungsmessschaltungen und Bremsanlagen, inspiziert werden. Prüfen Sie, ob die Messbauteile normal sind und ob die Verbindungen fest sind. Zum Beispiel können professionelle Prüfwerkzeuge verwendet werden, um zu prüfen, ob der Spannungssensor in der Spannungsmessschaltung genau ist. Wenn er beschädigt ist, sollte er rechtzeitig ersetzt werden, um die Genauigkeit der Spannungsmessung sicherzustellen und Überspannungsschäden durch Messfehler zu vermeiden.

Inspektion der Parameter-Einstellungen

Prüfen Sie, ob die Parameter-Einstellungen des Frequenzumrichters vernünftig sind. Zum Beispiel sollte die Einstellung des Überspannungsschutzwertes nach der tatsächlichen Spannungsbelastbarkeit und Anwendungsszenario des Frequenzumrichters angepasst werden. Wenn der Überspannungsschutzwert zu niedrig eingestellt ist, kann dies zu häufigen Fehlalarmen des Frequenzumrichters führen; wenn er zu hoch eingestellt ist, kann er möglicherweise nicht rechtzeitig vor echten Überspannungsschäden schützen. Gleichzeitig sollten auch Parameter, die mit der Bremssteuerung und Spannungsregelung zusammenhängen, geprüft werden, um deren Richtigkeit sicherzustellen.