周波数変換器を使用すると本当にモーターが焼損しないのでしょうか?

1 異常負荷による損傷
確かにインバータの保護回路はかなり完成されています。高価なインバータモジュールを保護するために、各インバータメーカーは、出力電流の検出から駆動回路のIGBT管電圧降下検出に至るまで、保護回路に多大な労力を費やし、最速の応答で最速の過負荷保護を実装するよう努めています。スピード！
電圧検出から電流検出、モジュール温度検出から欠相出力検出など、インバータほど重点を置いた専用の電気保護回路はありません。インバータの販売員がインバータの性能を語るときは、必ずインバータの保護機能についても触れ、「インバータの総合的な保護機能により、モータは簡単には焼けません」と無意識にユーザーに約束することがあります。この販売員は、この約束が大きな消極性をもたらすとは知りませんでした。

周波数変換器を使用すると本当にモーターが焼損しないのでしょうか?私の答えは次のとおりです。工業用周波数の電源と比較して、周波数変換器を使用するとモーターが焼き切れる可能性が高く、モーターが焼き付きやすいため、周波数変換器のインバーター モジュールも一緒に「焼き切れ」やすくなります。周波数変換器の敏感な過電流保護回路は、ここでは無力であり、何の役割も果たしません。これは、周波数変換器モジュールの損傷の主な外部原因です。その理由をお話しましょう。
モーターは電源周波数状態で動作できます。運転電流は定格電流より若干大きくなりますが、長時間使用するとある程度の温度上昇が生じます。これは故障したモーターです。確かに燃え尽きる前に実行できます。しかし、周波数変換器に接続した後、頻繁に過負荷がかかり、実行できなくなります。これは大したことではありません。
モーターは電源周波数状態で動作できます。ユーザーは長年にわたって普通に使用しています。 「長年」という言葉に注目してください。ユーザーは電気代を節約したい、またはプロセス変革により周波数変換変換を実行する必要があります。しかし、周波数変換器に接続した後、OC 故障が頻繁に発生します。これは良いですね。保護機能はシャットダウンされており、モジュールは壊れていません。

恐ろしいのは、インバータがすぐにOC故障にトリップしなかったのですが、動作中に理由もなく、わずか3、2日の動作後にモジュールが爆発し、モータが燃えてしまったことです。ユーザーは販売員を責めました。「設置したインバーターの品質が悪く、モーターが焼けてしまったので、モーターを補償しなければなりません。」

この前は、モーターは非常に調子が良く、よく動いていたようです。運転電流を測定したところ、負荷が軽かったため定格電流の半分しか電流が流れませんでした。三相電源は 380V と測定され、非常にバランスが取れており、安定していました。どうやらインバーターが壊れ、モーターも壊れたようです。
もし私がその場にいたら、こう公平に言うだろう。インバータを責めないでください。モータがすでに「末期症状」に陥っていて、突然故障し、インバータが損傷したのです。

モーター巻線の絶縁は、モーターの動作温度の上昇と湿気によって大幅に低下しており、電圧破壊の臨界点に達する明らかな絶縁欠陥さえあります。商用周波電源の条件では、モータ巻線入力は三相50Hzの正弦波電圧となり、巻線に発生する誘起電圧も低く、線路のサージ成分も小さくなります。モーターの絶縁低下により、目立たない「漏れ電流」が発生するだけかもしれませんが、巻線の巻数や相間での電圧破壊現象はまだ発生しておらず、モーターは依然として「正常に動作」しています。
なお、絶縁劣化の度合いがさらに深まると、たとえ商用周波給電下であっても、近い将来、相間電圧や巻線間電圧破壊によりモータが焼損することが考えられます。絶縁劣化。しかし問題は、それが今も燃え尽きていないことだ。
インバータ接続後、モータの電源状態が「悪く」なります。インバータが出力するPWM波形は実際には数kHz、場合によっては10kHz以上のキャリア電圧であり、さまざまな高調波成分も含まれます。モーター巻線の電源回路で発生します。

インダクタンス特性から、インダクタに流れる電流の変化速度が速いほど、インダクタの誘起電圧が大きくなることがわかります。モーター巻線の誘導電圧は、商用周波電源（公的アカウント：Pump Butler）の誘導電圧よりも高くなります。商用周波電源の供給中に露出できない絶縁欠陥は、高周波搬送波による誘導電圧の影響に耐えることができないため、巻線の巻線間または相間で電圧破壊が発生します。モータ巻線の相と巻数の間の短絡により、モータ巻線が突然短絡しました。動作中にモジュールが爆発し、モーターが焼損した。
インバータの起動初期は、出力周波数、出力電圧ともに比較的低振幅にあるため、負荷モータに故障が発生した場合、大きな出力電流が発生しますが、この電流は定格値以内であることが多く、電流検出回路が適時に作動し、インバータが保護シャットダウン動作を実行するため、モジュールが爆発する危険はありません。
しかし、フルスピード（またはフルスピードに近い）で運転しているときに三相出力電圧と周波数が高振幅に達すると、このときにモーター巻線に電圧破壊が発生すると、瞬時に巨大なサージ電流が形成され、電流検出回路が動作する前に、インバータモジュールがそれに耐えられなくなり爆発して破損してしまいます。
このことから、保護回路は万能ではなく、どの保護回路にも「弱いリブ」があることがわかります。インバータは、全速運転中のモータ巻線の突然の電圧破壊に対して無力であり、効果的な保護の役割を果たせません。このような突発的な故障に対しては、インバータ保護回路だけでなく、モータ保護装置も有効な保護を提供することはできません。このような突然の故障が発生した場合、モーターが実際に「死亡した」と判断することしかできません。

この種の故障は、インバータのインバータ出力モジュールにとって致命的な打撃となり、回避方法はありません。
過電圧、不足電圧、重負荷、さらには失速による過電流など、電源または負荷によって引き起こされるその他の理由でも、インバータの保護回路が正常であるという前提の下でモジュールの安全性を効果的に保護できます。モジュールが損傷する可能性は大幅に減少します。ここではそれについては議論しません。

2. インバータ回路の不良によるモジュールの損傷
1. 不良な駆動回路はモジュールに一次被害を引き起こします。
駆動回路の電源モードから、通常は正と負の電源によって電力が供給されることがわかります。 +15V 電圧は、IGBT チューブをオンにするための励起電圧を提供します。 -5V は IGBT チューブのカットオフ電圧を提供し、信頼性と高速性を高めます。 +15V 電圧が不足または失われた場合、対応する IGBT 管をオンにすることができません。駆動回路のモジュール故障検出回路が IGBT 管も検出できる場合、モジュール故障検出回路はインバータが動作するとすぐに OC 信号を報告でき、インバータはほとんど無害な保護シャットダウン動作を実行します。モジュールに。
-5V カットオフ負電圧が不十分または失われた場合（三相整流器ブリッジと同様に、まずインバータ出力回路をインバータ ブリッジとみなすことができ、IGBT 管は 3 つの上部ブリッジ アームを形成します） (U 相上部ブリッジ アームと U 相下部ブリッジ アームの IGBT チューブなど)、いずれかの相の上部 (下部) ブリッジ アームが刺激されてオンになると、対応する下部ブリッジ アームがオンになります。 （アッパー）ブリッジ アーム IGBT チューブは、カットオフ負電圧の損失により、IGBT チューブのコレクタ - ゲート接合容量によってゲート - エミッタ接合容量に充電され、チューブの誤導通を引き起こします。真空管が DC 電源への短絡を形成します。その結果、モジュールが爆破されてしまいます。

カットオフ時の負電圧の損失は、ドライバーICの損傷、ドライバーIC以降のパワードライバー段（通常は2段の相補ボルテージフォロワパワーアンプで構成されます）の下側チューブの損傷、接続不良によって発生する可能性があります。トリガ端子リード線の不良、ドライバ回路のマイナス電源分岐の不良、電源フィルタコンデンサの故障などが考えられます。上記の現象が一度発生すると、モジュールにとって致命的なダメージとなります。それは元に戻すことはできません。

2. パルス伝送経路が不十分であると、モジュールにも脅威が生じます。 CPU によって出力される 6- チャネル PWM インバータ パルスは、多くの場合、6 つの反転 (同相) バッファを介して、CPU からドライバ IC に送られ、その後ドライバ IC のトリガ端子に送られます。インバーターモジュール。 6 つの信号のうち 1 つが中断されると、インバータは OC 障害を報告することがあります。インバータブリッジの下側 3 つのブリッジアームにある IGBT 管の管電圧降下は、モジュール障害検出回路がオンになると、モジュール障害検出回路によって検出および処理されます。上部 3 つのブリッジ アームの IGBT 管には、少数のインバータで管電圧降下検出機能があり、ほとんどのインバータでは管電圧降下検出回路は省略されています。励起パルスを失った IGBT 管に管電圧降下検出回路が搭載されている場合、励起パルスが失われた後、検出回路は OC 故障を報告し、インバーターは保護のためにシャットダウンします。 (2) インバータに位相ずれがある可能性があります。励磁パルスが抜けたIGBT管は管電圧低下検出回路が無い管です。カットオフ負圧のみが存在するため、確実にカットオフできます。位相ブリッジ アームには半波出力しかないため、インバータが位相偏差で動作します。その結果、モーター巻線に DC 成分が発生し、これによって大きなサージ電流が発生し (公的アカウント: Pump Butler)、モジュールが衝撃を受けて損傷する可能性があります。ただし、損傷の可能性は最初の理由よりも低くなります。

このパルス伝達経路が常に断線している場合には、モジュール故障回路が役割を果たせなくても、相互インダクタなどの電流検出回路が役割を果たし、保護の役割も果たすことができる。しかし、この伝送路は接触不良などの障害により時々切断されたり、偶発的に切断されることが懸念されます。電流検出回路は不可解で、反応する時間がないため、インバータが「断続的な位相偏差」出力を引き起こし、大きな衝撃電流が形成され、モジュールが損傷します。この出力状態ではモーターが「ジャンピング」して「カチッ」と音が鳴り、発熱と損失が大幅に増加し、破損しやすくなります。
3. 電流検出回路とモジュール温度検出回路が故障または故障すると、モジュールは過電流や過熱から効果的に保護できなくなり、モジュールが損傷する可能性があります。
4. 主 DC 回路のエネルギー蓄積コンデンサ容量が減少または喪失した後、DC 回路電圧の脈動成分が増加します。インバータ起動後、無負荷・無負荷状態では分かりませんが、有負荷起動過程では回路電圧が急上昇し、インバータモジュールが爆発・破損し、保護回路も喪失します。

長年稼働しているインバータでは、モジュールが破損した後、直流回路のエネルギー蓄積コンデンサ容量の検査が無視できません。静電容量が完全に失われることはまれですが、一度失われると、負荷の起動プロセス中にインバーター モジュールに損傷を与えることになります。これも確実です。

3. 品質が悪く、仕上がりが粗雑な少数の家庭用インバータには、非常に損傷しやすいモジュールが搭載されています。確かに、近年、インバータ市場の競争は激化しており、インバータの利益率はますます狭くなっていますが、技術の進歩と生産性の向上により、自社製品の競争力は向上する可能性があります。古い製品を新しい製品として使用し、劣った製品を良い製品として使用し、モジュールの容量を減らして手を抜いて市場シェアを拡大​​するのは賢明ではありません。それは近視眼的かつ短期的な行動です。 1. 品質の悪さや仕上がりの粗悪さは、インバータの故障保護回路の故障率を高めます。インバータモジュールは保護回路によって効果的に保護されないため、モジュールが損傷する可能性が高くなります。 2. 長期にわたる安全な動作を確保するには、インバータ モジュールの容量は通常、定格電流の 2.5 倍以上に達するように選択する必要があります。たとえば、定格電流が 60A の 30kW インバータの場合は、150A ～ 200A のモジュールを使用する必要があります。 100Aを使用するのは小さすぎます。しかし、一部のメーカーは設置にあえて 100A モジュールを使用しています。さらに悪いことに、古いモジュールや劣悪なモジュールを使用している人もいます。このタイプのインバータは、動作中にモジュールが損傷しやすいだけでなく、起動プロセス中に頻繁に爆発します。この種のインバータを現場で設置したスタッフは怖くなって、離れたところから木の棒を使って操作パネルのスタートボタンを押した。
容量の小さいモジュールはかろうじて動作できる必要があります。モジュールが過負荷になり、保護回路が役に立たなくなります（モジュールの実際の容量値ではなく、インバータのマークされた電力容量によって保護されます）。モジュールが頻繁に爆発しないのは本当に異常です。
このタイプの機械は、価格の安さから上場当初は非常に「話題」になっているようですが、メーカーが倒産するまでにそう時間はかかりません。
モジュール損傷のこの 3 番目の理由は理由にはなりません。近い将来、モジュール損傷の原因が最初の 2 つだけになることを願っています。
家庭用インバーターの場合、ネズミの糞の一粒で鍋全体のスープが台無しになってしまうことがあります。インバーターは海外製品と比べても遜色なく、高品質かつ低価格のものが今でも多くあります。