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主题:整流模块坏得不讲道理

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整流模块坏得不讲道理
   通常,逆变模块的故障率要比整流模块的故障率高许多。由负载短路和驱动电路的负压丢失,造成的逆变模块的损坏,是不可避免的,尤其是全速(全压)输出下的负载瞬间短路,没有哪种保护电路能打包票,说是我可以保证逆变模块不被损坏。而整流模块的损坏机率就要小得多,直流回路的储能电容突然彻底击穿短路的情况极为少见,电容的短路有喷液、鼓顶、爆裂等,似乎有一个渐变过程,而整流电路的过电流能力往往要大于逆变模块。整流模块的损坏除了抗不住雷击的入侵,由输出过流引起的损坏较少,因为逆变电路(负载路) 还串有快熔保险,变频器内部的保护电路也会提供及时的停机保护。当然器件本身质量缺陷也能引起损坏,保护电路对此无能为力。
   变频器的直流回路和逆变回路无故障,负载电流又在额定电流以下,三相输入电压又在额定值以内,整流模块似乎就没有损坏的理由。
   我又碰到了不讲理的事情。简单的三相整流电路,在维修上却碰到难题了。
[故障实例1]:
在某地安装了一台小功率变频器,先后出现了三次烧毁三相整流桥的故障。变频器功率为2.2kW,所配电机为1.1kW,且负载较轻,运行电流约为2A,电源电压在380V左右,很稳定,三相电压平衡度较好。因而现场看不出什么异常。但先后更换了三台变频器,运行时间均不足二个月,检查都是三相整流桥烧毁,原因何在呢?现场盯上人观测,输入、输出电压、电流情况都正常,属于轻负载运行。领导命令我到用户生产现场,找到故障原因,彻底解决此事。几次到现场的安装人员都反映:这事情有点儿怪了啊。
赶赴现场全面检查,发现在同一车间、同一供电线路上还安装了另两台大功率(其中一台为45kW)变频器,三台变频器既有同时运行、也有不同时起/停的可能。我隐约感到:大功率变频器的运行与起停,也许就是小功率变频器损坏的元凶!
原因何在?因变频器的三相整流电路为非线性元件,而直流回路又接有容量较大的储能电容,流入两台大功率变频器的的整流电流,是为直流回路电容器充电的非线性浪涌电流,使得电源侧电压(电流)波型的畸变分量大大增加(相当于在现场安装了两台电容补偿柜,因而形成了波荡的电容投切电流),但对于大功率变频器而言,由于其内部空间较大,输入电路的绝缘处理易于加强,所以不易造成过压击穿,但小功率变频器,因内部空间较小,绝缘耐压是个薄弱环节,电源侧的浪涌电压冲击,便使其在劫难逃了。
另外,相对于电源容量而言,小功率变频器的功率显然太不匹配。尤其是当两台大功率变频器停机,只有小功率变频器运行时,当供电变压器容量数倍于变频器功率容量时,变频器输入侧的谐波分量则大为增强,这种能量,会使小功率变频器形成过大的浪涌整流电流,也是危及变频器内三相整流桥的一个不容忽视的因素。
该例故障如果单从变频器本身做文章,换新整流模块后,结局仍然是可以预料的:在变频器运行中还会出现随机性损坏。好解决吗?问题的关键是:三相整流桥的损坏,应为外在因素引起,不在变频器电路本身。单纯的更换损坏整流模块,解决不了根本问题。
得想个法子。
[故障实例2]:
无独有偶。某化工厂安装了数台进口变频器,工作电流和运行状态都正常,但也屡次出现炸毁三相整流桥的故障,往往在运行中毫无征兆地就爆裂了。变频器在跳闸后,再合闸却合不上,一合就跳,肯定就是变频器内整流桥击穿了。电工师傅都摸出了这一规律。电工师傅曾将电机换新试验,也无效果。将变频器进行了多次维修和品牌更换,都没有彻底解决问题。几年来这种故障一直让人挠头。据本人现场勘测和分析:该厂为补偿无功功耗,在电控室安装了数台电容补偿柜。变频器距离电控室距离很近。大容量电容器的投、切动作在电网中形成了幅值极高的浪涌电压和浪涌电流。观察电容补偿柜中的电容进线,并未按常规要求加装浪涌抑制电抗器,此电抗器的作用实质上不但抑制了进入电容器的浪涌电流,也同时改善了整个电网内的电压波形畸变,对减缓浪涌电流的冲击有一定作用。
另外,车间电机安装量比较多,因生产工艺要求,电机起停频繁,负荷变动较大。由切换负荷引起电网中的浪涌电流,对小功率变频器内的整流模块也造成了一定冲击。
当生产线进行了变频改造后,补偿电容的投、切(充、放电)电流、电机启、停造成的浪涌冲击,与变频器整流造成的谐波电流互相放大,在电网系统中形成了瞬时的动荡的电压尖峰与浪涌电流,击穿变频器中的整流模块也就顺理成章了。
必须解决整流模块屡次坏掉的问题了。
上述两个故障实例,其实只是一个问题,即电网电压波形的畸变形成了电压尖峰和浪涌电流,使变频器中的整流模块不堪其冲击而损坏,因而处理的措施也很简单。
在小功率变频器的电源输入侧,串入了由XD1电容浪涌抑制线圈(扼流圈)改做的三只“电抗器”;为现场无功功率补偿柜中的电容器加装了XD1电容浪涌电流抑制器。经上述处理后,整流模块不明不白损坏的现象,未再出现过。使用效果还是可以的,改造成本是低廉的。且免去了外地加工购料的麻烦,缩短了改造工期。如果处理得再理想一点,为变频器加装正宗的输入电抗器,当然是一个更好的举措。但需要用户承担改造费用了。而XD1浪涌电流抑制器,10元左右一只,在变频器维修完毕后,可顺便为用户备好,以杜绝后患。在实际安装应用中,变频器产品供应商及用户,往往出于降低成本的考虑,省掉了输入电抗器。但输入电抗器的配置,确是很有必要的。
   在写作上有一句话:功夫在诗外。检修变频器,也要配合对现场情况的分析,有时候应在变频器外下点功夫。否则看似简单故障,有可能会把一个“修理高手”搞得要缴械投降了。
旷野之雪2010.4.5
10-04-05 11:29
分析的有些道理。。。
现在好多变频器安装的不合标准,都没有配输入电杭器。
10-04-05 20:13
好!!!值得顶!
10-04-06 09:32
谢谢分享,好东西!
10-04-27 09:24
是的,随着工厂电子变频、整流、及中频加热设备的增多,电源被劣化污染的情况越来越重,就像现在城市的汽车增加过猛,严重的污染了城市的环境。另外整流模块的烧坏和变频器的使用环境也有关系,在我厂有几十台简易数控车床,用3-4KW的变频器。由于频繁正反转,造成生电箱内刹车电阻过热,所以车间电工就将刹车电阻功率加大并安到电箱外,一段时间经常由于铁屑造成刹车电阻接地,崩掉变频器整流器,后来对引出线加强了保护,问题就基本解决了。
10-04-27 10:11
咸老师:这XD1电容浪涌抑制线圈(扼流圈)技术参数怎样搭配,有什么样的技术要求啊!谢谢!因为往往这种情况我都是提醒客户给变频器加装进线电抗器,有些时候客户认为价格贵往往不接受,但是保质期内机器坏了,我们还得去修。
10-05-31 09:34
XD1 有额定工作电流值的,这个电流值应该等于或大于变频器的工作电流值.按此选取就行了.当然加装XD1的效果不如加装三相输入电抗器来得好.但确实可以降低成本,易于为用户所接受,东西又现成,不必另行加工.
如果一只的电流容量不够,可以用两只并联使用.
最后修改:2010-5-31 11:03:17
10-05-31 11:01
XD1 有额定工作电流值的,这个电流值应该等于或大于变频器的工作电流值.按此选取就行了.当然加装XD1的效果不如加装三相输入电抗器来得好.但确实可以降低成本,易于为用户所接受,东西又现成,不必另行加工.
10-05-31 11:01

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