O que causa uma falha de sobretensão em uma unidade VFD? Como pode ser evitado que isso aconteça novamente?

I. Causas de falhas por sobretensão em inversores de frequência

Sobretensão na entrada de energia

Flutuação da rede

A tensão da rede pode flutuar por si só. Por exemplo, durante o período de baixa carga da rede, devido à redução da carga, a tensão da rede pode aumentar. Se a faixa de tensão de entrada permitida pelo inversor de frequência for limitada, quando a tensão da rede exceder essa faixa, causará uma falha por sobretensão no inversor de frequência. Geralmente, a tensão da rede pode flutuar dentro de uma faixa de ±10% - 15% da tensão nominal. Se a faixa de tolerância de tensão do inversor de frequência for relativamente estreita, é fácil acionar uma falha por sobretensão.

Impulso de raio

Em tempo de tempestade, um raio pode atingir linhas de energia próximas. A tensão de surto gerada por esse raio se propagará ao longo da linha. Quando chegar à porta de entrada de energia do inversor de frequência, fará com que a tensão de entrada do inversor de frequência aumente bruscamente, ultrapassando muito sua tensão de operação normal, acionando assim uma falha por sobretensão.

Feedback de energia regenerativa

Desaceleração ou frenagem rápida do motor

Quando o motor desacelera ou freia rapidamente, o motor gerará energia elétrica regenerativa. Por exemplo, em alguns equipamentos que exigem partida e parada frequentes, como elevadores e guindastes, durante o processo de descida ou parada rápida do motor, devido à inércia, a velocidade do motor será maior que a velocidade síncrona correspondente à frequência de saída do inversor de frequência. Neste momento, o motor mudará do estado motor para o estado gerador. Se a energia regenerativa gerada não puder ser absorvida ou consumida pelo inversor de frequência a tempo, fará com que a tensão da barramento DC do inversor de frequência aumente, acionando uma falha por sobretensão.

Características de carga potencial da carga

Para algumas cargas com energia potencial, como a descida de objetos pesados em guindastes e a descida de cabines de elevadores, a energia potencial gravitacional da carga será convertida em energia elétrica e alimentada de volta ao inversor de frequência durante o processo de descida. Se o inversor de frequência não tiver uma unidade de frenagem e resistência de frenagem adequadas para lidar com essas energias regenerativas, fará com que a tensão do barramento DC seja muito alta, gerando uma falha por sobretensão.

Falhas internas do inversor de frequência

Falha no circuito de detecção de tensão

O circuito de detecção de tensão interno do inversor de frequência é usado para monitorar as tensões de entrada e do barramento DC. Se este circuito falhar, como danos no elemento de detecção ou conexão de linha inadequada, pode causar um erro no valor de tensão detectado. Este sinal de tensão incorreto pode fazer com que o inversor de frequência pense erroneamente que a tensão está muito alta, acionando um alarme de falha por sobretensão, mesmo que a tensão real esteja dentro da faixa normal.

Falha na unidade de frenagem

A unidade de frenagem é um componente importante para lidar com a energia regenerativa do motor. Se a unidade de frenagem falhar, como danos no IGBT (Transistor Bipolar de Porta Isolada) ou circuito aberto na resistência de frenagem, quando o motor gera energia regenerativa, a unidade de frenagem não funcionará corretamente e não poderá consumir efetivamente a energia regenerativa, o que fará com que a tensão do barramento DC aumente e acione uma falha por sobretensão.

II. Medidas para prevenir a recorrência de falhas por sobretensão em inversores de frequência

Instalar reatores de entrada e protetores contra surtos

Reator de entrada

A instalação de um reator de entrada pode suprimir efetivamente as flutuações de tensão da rede e os harmônicos na rede. Pode suavizar a corrente de entrada e reduzir o impacto das mudanças repentinas de tensão da rede no inversor de frequência. Por exemplo, em alguns ambientes industriais com qualidade de rede ruim, a instalação de um reator de entrada adequado pode reduzir a faixa de flutuação da tensão da rede e diminuir a taxa de ocorrência de falhas por sobretensão nos inversores de frequência.

Protetor contra surtos

Os protetores contra surtos podem desviar a tensão excessiva para o solo quando ocorrem raios ou outras tensões de surto, protegendo o inversor de frequência dos danos causados por tensões de surto. Em áreas com raios frequentes ou locais com altos requisitos de estabilidade da rede, a instalação de protetores contra surtos é muito necessária. Pode limitar a tensão de surto a uma faixa segura instantaneamente e evitar falhas por sobretensão no inversor de frequência causadas por raios e outras razões.

Configurar adequadamente unidades de frenagem e resistências de frenagem

Unidade de frenagem

De acordo com a potência do motor, as características da carga e a capacidade do inversor de frequência, selecione e configure adequadamente a unidade de frenagem. Para equipamentos com frenagem frequente ou cargas potenciais, garanta que a unidade de frenagem tenha capacidade de frenagem suficiente para lidar com a energia regenerativa gerada pelo motor a tempo. Por exemplo, no sistema de controle de guindastes, a unidade de frenagem apropriada deve ser selecionada de acordo com o peso de levantamento e a velocidade de descida do guindaste, para consumir efetivamente a energia regenerativa durante a descida de objetos pesados.

Resistência de frenagem

O valor de resistência e a potência da resistência de frenagem devem corresponder à unidade de frenagem e ao motor. Uma resistência de frenagem adequada pode converter a energia regenerativa do motor em energia térmica e dissipá-la, evitando que a energia regenerativa se acumule dentro do inversor de frequência e cause o aumento da tensão do barramento DC. Ao configurar a resistência de frenagem, fatores como a magnitude da energia regenerativa do motor e os parâmetros de controle da unidade de frenagem devem ser considerados para garantir que a resistência de frenagem possa consumir efetivamente a energia regenerativa e evitar falhas por sobretensão.

Manutenção e inspeção regular de inversores de frequência

Inspeção de circuitos internos

Inspeção regular dos circuitos internos do inversor de frequência, incluindo componentes-chave como circuitos de detecção de tensão e unidades de frenagem. Verifique se os elementos de detecção estão normais e se as conexões de linha são firmes. Por exemplo, usando ferramentas de detecção profissionais, verifique se o sensor de tensão no circuito de detecção de tensão é preciso. Se estiver danificado, deve ser substituído imediatamente para garantir a precisão da detecção de tensão e evitar falhas por sobretensão causadas por erros de detecção.

Inspeção de configuração de parâmetros

Verifique se as configurações de parâmetros do inversor de frequência são razoáveis. Por exemplo, a configuração do limiar de proteção contra sobretensão deve ser ajustada de acordo com a capacidade real de suportar tensão e o cenário de aplicação do inversor de frequência. Se o limiar de proteção contra sobretensão estiver definido muito baixo, pode causar falsos alarmes frequentes no inversor de frequência; se estiver definido muito alto, pode não proteger o inversor de frequência de perigos reais de sobretensão a tempo. Ao mesmo tempo, também verifique os parâmetros relacionados ao controle de frenagem e regulagem de tensão para garantir sua correção.