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經(jīng)過多年的發(fā)展，變頻器（以下簡稱-VFD）已經(jīng)開始從純工業(yè)產(chǎn)品向民用領(lǐng)域過渡。VFD的使用可以說是下鄉(xiāng)了，(恒壓供水)滲透到了千家萬戶(變頻空調(diào))。但使用一段時(shí)間后，你會發(fā)現(xiàn)VFD的故障率遠(yuǎn)高于一般家用電器，也高于一般工業(yè)電器(PLC、電機(jī))，很多故障還伴有冒煙、爆炸等現(xiàn)象。有時(shí)高壓系統(tǒng)會跳閘。而且一旦冒煙爆炸，VFD基本就報(bào)廢了，就算修，費(fèi)用也很高。這是什么原因呢？
現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入市場經(jīng)濟(jì)，大部分工程都是工程公司通過設(shè)計(jì)院和招投標(biāo)來實(shí)施的。通常，明確要求VFD的指標(biāo)具有各種保護(hù)功能。所以當(dāng)VFD損壞時(shí)，用戶無法理解，甚至有人會質(zhì)疑VFD是不是假的。其實(shí)VFD發(fā)展到今天，它的保護(hù)已經(jīng)非常成熟可靠了。但是這些保護(hù)都是建立在逆變器本身沒有故障的前提下。一旦逆變器短路，或者元器件失效，就會出大問題。似乎沒有人去思考誰能保護(hù)逆變器本身。在國內(nèi)，通常的做法是在VFD的入口處加一個空氣開關(guān)(這是常規(guī)工頻啟動電路做的，效果還不錯，所以一直在用，我覺得)。有什么效果？實(shí)踐證明，實(shí)際效果一般。當(dāng)VFD內(nèi)部發(fā)生短路時(shí)，VFD會被燒毀(在空氣中打開比較敏感)。連沒開好的低壓主進(jìn)線開關(guān)都和上級高壓開關(guān)一起跳出來(不知道見過多少次，客戶也反映過)。
它是VFD的功率(高壓大電流)和電子(低壓小電流)器件的集成。里面有很多功率器件(整流橋；電解電容器；IGBT)也有大量的電子設(shè)備(控制面板顯示器)。一旦出現(xiàn)內(nèi)部短路(原因詳見下文)，如果進(jìn)線處沒有快速熔斷保護(hù)，必然導(dǎo)致整流橋開路或短路。好在逆變器沒有電流輸入，故障不會繼續(xù)擴(kuò)大；一旦整流橋短路擊穿，勢必造成更大的短路電流。VFD會燒毀甚至跳閘，造成不可估量的損失。
為什么會造成這么大的事故，還得從變頻驅(qū)動說起。通用逆變器工作時(shí)，通過整流橋?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)換成直流電，通過DC電容穩(wěn)壓，最后通過IGBT逆變器斬波轉(zhuǎn)換成變頻變壓的交流電，驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)。
如果VFD溫度；VFD灰塵太多(控制面板不防塵)；由于器件老化，逆變橋統(tǒng)一臂的兩個逆變器在連續(xù)交替運(yùn)行過程中出現(xiàn)異常，導(dǎo)致在交替導(dǎo)通過程中，一個器件已經(jīng)導(dǎo)通，而另一個器件還沒來得及關(guān)斷。同一橋臂上下功率器件的“直通”使得DC電壓的正負(fù)兩極處于短路狀態(tài)。有時(shí)，甚至DC總線在逆變器內(nèi)部的直接短路也是由于逆變器中灰塵過多和一些水汽造成的。這種短路是非?？膳碌?。正常情況下，一旦VFD檢測到故障，會立即切斷輸出。但是如果進(jìn)線側(cè)沒有接觸器，就永遠(yuǎn)不可能切斷輸入。這個大家都知道，但是大概沒想過會有多大。一旦形成短路，如果不考慮進(jìn)線電纜的截面積，短路電流是無窮大。在正常情況下，VFD的入口側(cè)會打開以進(jìn)行保護(hù)?？諝忾_關(guān)通常配有熱磁跳閘裝置。對于保護(hù)VFD，熱脫扣基本沒用(VFD本身有過流過載保護(hù)，靈敏度遠(yuǎn)高于開路。比如電機(jī)額定電流為12.2A，VFD可以設(shè)置為12.2，但是沒有品牌可以設(shè)置為12.2)。磁力脫扣用于短路保護(hù)。正常開磁脫扣器的整定值是開磁脫扣器額定電流的10倍。斷開的固有機(jī)械時(shí)間為500-1000ms(即檢測到跳閘后由執(zhí)行器斷開斷開觸點(diǎn)的時(shí)間)。比如75KW的電機(jī)，一般情況下，人們會選擇200 kW的開式電機(jī)。一旦逆變器DC短路，短路電流肯定遠(yuǎn)大于2000。1秒后，開路電機(jī)跳閘，400v*2000a*1s=800kw。很多人可能沒見過800KW的電機(jī)，家家都有電表交每月電費(fèi)，一次電1kw。一般兩個人的家庭都會存一點(diǎn)?？梢韵胂?，一年消耗這么大的能量(做飯和制冷等。)瞬間流入VFD，不爆炸才怪。同時(shí)也可能造成電網(wǎng)欠壓引起上級開關(guān)動作。
如何避免這種事故？有兩種方案:主動措施和被動措施。
主動措施:保證電氣間恒溫、恒濕、無塵(簡單來說就是像家居環(huán)境，準(zhǔn)確來說應(yīng)該達(dá)到國內(nèi)發(fā)達(dá)城市處級以上實(shí)權(quán)公務(wù)人員的辦公環(huán)境)；定期清潔VFD內(nèi)部的灰塵，必要時(shí)進(jìn)行拆卸、清潔和重新組裝。定時(shí)擰緊電源控制電纜(一定要指定負(fù)責(zé)慢的同志)。除非有帶防褪色墊的螺絲，不然時(shí)間一長就不會變緊了。電源線虛接導(dǎo)致VFD損壞的例子不少。大約每八年更換一次DC電解電容器。安裝進(jìn)線接觸器(由逆變繼電器控制)時(shí)，故障發(fā)生后應(yīng)立即切斷電流輸入，以免事故擴(kuò)大。
被動措施:在進(jìn)線處安裝適當(dāng)容量的快速熔斷器(帶二極管標(biāo)志的保險(xiǎn))。一般情況下，VFD廠家會給出快熔VFD配置的具體型號。
