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变频器进线电缆过热故障分析
作者:兆富科技


    变频器是工业驱动领域重要的电子设备,由于变频器具有软启动、软停机、过流、过热、过压、欠压、缺相等故障的自动检测和保护,具有启动电流小、转速调节均匀、节能等原因在工业驱动领域的到广泛的应用。
    变频器是使用IGBT功率器件,采用规律开断的方式进行驱动,用以模拟正弦波电流波形来驱动电机的电子设备。一般变频器采用面积法进行驱动算法的计算,感应式交流电机(以后简称为电机)的旋转速度近似地取决于电机的极数和频率。电机的极数是固定不变的。
    由于极数值不是一个连续的数值(为2的倍数,例如极数为2,4,6),所以不适合改变极对数来调节电机的速度。另外,频率是电机供电电源的电信号,所以该值能够在电机的外面调节后再供给电机,这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。因此,以控制频率为目的的变频器,是做为电机调速设备的优选设备。n = 60f/p(n: 同步速度,f: 电源频率,p: 电机极数),改变频率和电压是最优的电机控制方法。如果仅改变频率,电机将被烧坏。特别是当频率降低时,该问题就非常突出。
    为了防止电机烧毁事故的发生,变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压,例如:为了使电机的旋转速度减半,变频器的输出频率必须从60Hz改变到30Hz,这时变频器的输出电压就必须从200V降低到约100V。例如:为了使电机的旋转速度减半,变频器的输出频率必须从60Hz降低到30Hz,这时变频器的输出电压就必须从200V降低到约100V,这几是变频器的V/F工作方式,也就是变频器输出电压和频率存在某种对应关系。
    在一次泵类应用中使用深圳某品牌110KW重载型变频器。

    负载特点:
        负载类型:水泵
        额定转速:1480RPM
        额定电流:240A
        额定功率:132KW
        额定电压:380V
        额定频率:50Hz
   
    然而使用结果却非常不理想,前后我方对本台变频器进行了多次调试,效果依然不理想(变频器进线电缆发热严重)。由于电缆发热,客户怀疑我们电缆没有做好,应客户要求我们先后更换了三次电缆,并在第三次做了浸锡处理,但是变频器进线发热问题依然严重。
  
        调试过程:
        1、第一次更换国标95平方电缆无果,进线电缆热问题严重;
        2、厂家技术人员怀疑接触器触点有问题,客户更换全新施耐德接触器无果;
        3、客户要求第二次更换电缆,更换120平方国标电缆无果;
        4、第三次更换最好的昆明电缆95平方国标电缆,更换电缆无果;
        5、猜测接触器电流过小,我方采购630A交流接触器更换,更换无果;
        6、我方将进线电缆改为双95平方并联使用,电缆温度不高,但接触器温度达70℃;
        7、怀疑线鼻子未做好,线鼻子做浸锡处理,处理无果;以上实测变频器运行在50Hz时,变频器进线电流:280A,出线电流:210A-220A;
        8、更换其他品牌变频器,实测变频器进线电流降为170-172A,运行频率:50Hz,输出电流210-220A;
  带真实负载测试电缆发热现象,激光测温所有电缆最高温度:50℃,最低温度36℃,用手触摸接触器、电缆均表现为温热,客户确认。

        测试中的现象:
        1、使用第一种变频器时,在使用钳形表测试变频器电流时,在磁路不闭合的情况下,用钳形表靠近进线电缆,能明显感觉到钳形表震动严重,用手触摸进线电缆有水流流动的感觉(有震动感);用相同的方法靠近变频器出线则无此现象;
        2、使用第一种变频器时,变频器运行频率低于40Hz时,无论变频器进线还是出线温度都在客户许可范围内,但是当运行频率超过40Hz时,变频器进线温度出现非线性增加,运行电流也呈现非线性增加,当变频器运行在50Hz时,变频器进线电流达到280A,已经超过一根电
       缆的承载范围,但是我们使用两根95平方国标昆明电缆并联使用后,电缆确实温度下降了,但是接触器温度急剧上升(之前的电缆过热估计也和接触过热有关);
        3、更换第二种变频器后,用钳形表进行相同的测试,在进线和出线上均未出现震动现象,测试变频器进线电流降为170A左右,所有发热现象均未出现;

        故障分析:
        1、导致此故障的原因可能是变频器本身的固有频谱与外部设备产生多次谐波(常见的有5、7、11、15次谐波)造成电路谐振,从而引起电流增大,导致进线过热;
    2、变频器与负载特性不吻合、或者说变频器在适应此类负载时存在缺陷,导致变频器损耗增加;
    3、变频器整流部分谐波处理不当,导致变频器谐波大;
    4、其他未知原因;

    变频器是数字处理、智能控制、高速开关等特点集于一身的电子产品,电子产品在高速开关功率器件IGBT时不可避免的产生高次谐波或电磁干扰,如果处理不当会导致变频器或外设运行异常。因此在工业应用领域,变频器安装和控制方法均有特殊要求,是EMC和EMI较难处理的产品。
    设备照片:略。
   

 

 

【 2016-5-7 21:47:59 】 【 打印本稿 】 【 关闭窗口
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