¿Qué causa un fallo de sobretensión en una unidad VFD? ¿Cómo se puede prevenir que vuelva a ocurrir?

I. Causas de fallos por sobretensión en los convertidores de frecuencia

Sobretensión en la entrada de energía

Fluctuación de la red

La tensión de la red en sí misma puede fluctuar. Por ejemplo, durante el período de baja carga de la red, debido a la reducción de la carga, la tensión de la red puede aumentar. Si el rango de tensión de entrada permitido para el convertidor de frecuencia es limitado, cuando la tensión de la red excede este rango, causará un fallo por sobretensión en el convertidor de frecuencia. Generalmente, la tensión de la red puede fluctuar dentro del rango de ±10% - 15% de la tensión nominal. Si el rango de soporte de tensión del convertidor de frecuencia es relativamente estrecho, es fácil desencadenar un fallo por sobretensión.

Impulso de rayo

En días de tormenta, un rayo puede golpear las líneas de alimentación cercanas. La tensión de impulso generada por este rayo se propagará a lo largo de la línea. Cuando ingresa al puerto de entrada de energía del convertidor de frecuencia, causará que la tensión de entrada del convertidor de frecuencia aumente bruscamente en un instante, superando con creces su tensión de operación normal, desencadenando así un fallo por sobretensión.

Retroalimentación de energía regenerativa

Deceleración o frenado rápido del motor

Cuando el motor decelera o frena rápidamente, el motor generará energía eléctrica regenerativa. Por ejemplo, en algunos equipos que requieren arranques y paradas frecuentes, como ascensores y grúas, durante el proceso de descenso rápido o parada del motor, debido a la inercia, la velocidad del motor será mayor que la velocidad síncrona correspondiente a la frecuencia de salida del convertidor de frecuencia. En ese momento, el motor cambiará del estado eléctrico al estado de generación de energía. Si la energía regenerativa generada no puede ser absorbida o consumida a tiempo por el convertidor de frecuencia, causará que la tensión de la línea de corriente continua (DC) del convertidor de frecuencia aumente, desencadenando un fallo por sobretensión.

Características de carga potencial de la carga

Para algunas cargas con energía potencial, como el descenso de objetos pesados en grúas y el descenso de cabinas de ascensor, la energía potencial gravitacional de la carga se convertirá en energía eléctrica y se retroalimentará al convertidor de frecuencia durante el proceso de descenso. Si el convertidor de frecuencia no tiene una unidad de frenado adecuada y resistencias de frenado para manejar estas energías regenerativas, causará que la tensión de la línea DC sea demasiado alta y genere un fallo por sobretensión.

Fallos internos del convertidor de frecuencia

Fallo en el circuito de detección de tensión

El circuito de detección de tensión dentro del convertidor de frecuencia se utiliza para monitorear las tensiones de entrada y de la línea DC. Si este circuito falla, como el daño de los elementos de detección o la mala conexión de la línea, puede causar un error en el valor de tensión detectado. Esta señal de tensión incorrecta puede hacer que el convertidor de frecuencia piense erróneamente que la tensión es demasiado alta, desencadenando una alarma de fallo por sobretensión, incluso si la tensión real está dentro del rango normal.

Fallo en la unidad de frenado

La unidad de frenado es un componente importante para manejar la energía regenerativa del motor. Si la unidad de frenado falla, como el daño del IGBT (Transistor Bipolar de Puerta Aislada) o la apertura de la resistencia de frenado, cuando el motor genera energía regenerativa, la unidad de frenado no podrá funcionar normalmente y no podrá consumir eficazmente la energía regenerativa, lo que causará que la tensión de la línea DC aumente y desencadene un fallo por sobretensión.

II. Medidas para prevenir la recurrencia de fallos por sobretensión en los convertidores de frecuencia

Instalar reactancias de entrada y protectores contra sobretensiones

Reactancia de entrada

Instalar una reactancia de entrada puede suprimir eficazmente las fluctuaciones de tensión de la red y las armónicas en la red. Puede suavizar la corriente de entrada y reducir el impacto de los cambios súbitos de tensión de la red en el convertidor de frecuencia. Por ejemplo, en algunos entornos industriales con mala calidad de la red, al instalar una reactancia de entrada adecuada, se puede reducir el rango de fluctuación de la tensión de la red y disminuir la tasa de ocurrencia de fallos por sobretensión en los convertidores de frecuencia.

Protector contra sobretensiones

Los protectores contra sobretensiones pueden desviar la tensión excesiva a tierra cuando ocurren rayos u otras tensiones de impulso, protegiendo al convertidor de frecuencia de los daños causados por las tensiones de impulso. En áreas con frecuentes rayos o lugares con altos requisitos de estabilidad de la red, instalar protectores contra sobretensiones es muy necesario. Pueden limitar la tensión de impulso a un rango seguro en un instante y prevenir los fallos por sobretensión en el convertidor de frecuencia causados por rayos y otros motivos.

Configurar adecuadamente las unidades de frenado y las resistencias de frenado

Unidad de frenado

De acuerdo con la potencia del motor, las características de la carga y la capacidad del convertidor de frecuencia, seleccione y configure adecuadamente la unidad de frenado. Para equipos con frenado frecuente o cargas con potencial, asegúrese de que la unidad de frenado tenga suficiente capacidad de frenado para manejar la energía regenerativa generada por el motor a tiempo. Por ejemplo, en el sistema de control de grúas, se debe seleccionar la unidad de frenado adecuada según el peso de elevación y la velocidad de descenso de la grúa para poder consumir eficazmente la energía regenerativa durante el descenso de objetos pesados.

Resistencia de frenado

El valor de resistencia y la potencia de la resistencia de frenado deben coincidir con la unidad de frenado y el motor. Una resistencia de frenado adecuada puede convertir la energía regenerativa del motor en energía térmica y disiparla para evitar que la energía regenerativa se acumule dentro del convertidor de frecuencia y cause que la tensión de la línea DC aumente. Al configurar la resistencia de frenado, se deben considerar factores como la magnitud de la energía regenerativa del motor y los parámetros de control de la unidad de frenado para asegurarse de que la resistencia de frenado pueda consumir eficazmente la energía regenerativa y evitar fallos por sobretensión.

Mantenimiento e inspección regular de los convertidores de frecuencia

Inspección de circuitos internos

Realice inspecciones regulares de los circuitos internos del convertidor de frecuencia, incluyendo componentes clave como los circuitos de detección de tensión y las unidades de frenado. Verifique si los elementos de detección son normales y si las conexiones de línea son firmes. Por ejemplo, utilizando herramientas de detección profesionales, verifique si el sensor de tensión en el circuito de detección de tensión es preciso. Si está dañado, debe reemplazarse a tiempo para garantizar la precisión de la detección de tensión y prevenir fallos por sobretensión causados por errores de detección.

Inspección de la configuración de parámetros

Verifique si la configuración de parámetros del convertidor de frecuencia es razonable. Por ejemplo, el umbral de protección contra sobretensión debe ajustarse según la capacidad real de soporte de tensión y el escenario de aplicación del convertidor de frecuencia. Si el umbral de protección contra sobretensión se establece demasiado bajo, puede causar que el convertidor de frecuencia dé falsas alarmas con frecuencia; si se establece demasiado alto, puede no proteger al convertidor de frecuencia de los peligros reales de sobretensión a tiempo. Al mismo tiempo, también verifique los parámetros relacionados con el control de frenado y la regulación de tensión para asegurarse de su corrección.