三肯牌IPF-11kW修復(fù)過程
一、用戶反映；該變頻器停機(jī)時(shí)正常，隔了**后，再起動(dòng)時(shí)，聽到內(nèi)部發(fā)出“啪”的一聲響，連變頻器的面板顯示也熄滅了，電機(jī)不能起動(dòng)。用戶應(yīng)急將電機(jī)改接到工頻電源上，以滿足生產(chǎn)供水要求。 二、拆回檢查：1、發(fā)現(xiàn)逆變輸入模塊炸裂，輸出U、V、W端子已短路；2、發(fā)現(xiàn)10Ω40W電容充電電阻燒斷。原因?yàn)槟孀兡K短路后（后查出此電阻短接繼電器也已損壞），其浪涌沖擊電流將其燒斷；查出并接在主整流回路上的尖波抑制電路的二極管RU4C21和電阻（二者并聯(lián)后串接小電容）同時(shí)損壞，10Ω5W電阻已開路，二極管短路。
三、原因分析：限流電阻的損壞，是浪涌電流沖擊所致；但尖峰電壓抑制電路的電阻和二極管同時(shí)損壞，說明直流回路中出現(xiàn)了異常的波動(dòng)劇烈的沖擊電壓，有可能存在電網(wǎng)電壓異常的沖擊，使其瞬間損壞，是否由于逆變模塊的短路瞬間，造成電網(wǎng)電壓波動(dòng)，以至于損壞了尖波抑制網(wǎng)絡(luò)呢？逆變模塊的損壞，可能是由于電機(jī)時(shí)有堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象或由于器件老化、電網(wǎng)電壓沖擊等原因吧？
四、修復(fù)：粗測(cè)濾波電容器無短路，也有“容量”；將損壞模塊拆除，將其它損壞元器件更換新品，送電后有顯示，說明電源及控制部分基本正常，測(cè)開關(guān)電源各路輸出都正常。
因?yàn)槭荗PM智能模塊，新品價(jià)格不菲，故購(gòu)買了一只拆機(jī)品，更換后帶三只15瓦燈泡試機(jī)，一切正常。由于手頭也沒有合適的負(fù)載試機(jī)，便認(rèn)為已經(jīng)修復(fù)完畢，可以交付使用了。
五、幾天后到現(xiàn)場(chǎng)安裝試機(jī)，**次起動(dòng)時(shí)，才起動(dòng)到30多Hz，跳“減速過電流”保護(hù)停機(jī)。將其復(fù)位后再起動(dòng)，起動(dòng)過程中聽得“啪”一聲，前級(jí)空氣開關(guān)跳閘，變頻器內(nèi)冒煙。又應(yīng)急接成工頻運(yùn)行，將其拆回檢查，損壞情況與上次大致相當(dāng)，逆變模塊炸裂，連充電短接繼電器的觸點(diǎn)都已燒融，其觸點(diǎn)引腳竟被電弧燒斷。二極管RU4C21又已擊穿！這只管子的耐壓值相當(dāng)高，大概高達(dá)1600V?；貞浌ゎl起動(dòng)過程，時(shí)間很短即能順利起動(dòng)，起動(dòng)電流也不大，負(fù)載并不重?？磥砟K的損壞，過流只不過是一個(gè)表面現(xiàn)象，或者不是主要原因。造成功率器件大面積損壞的原因，是直流回路中出現(xiàn)了異乎尋常的高電壓，甚至于出現(xiàn)了諧振過電壓，以至于超過了RU4C21的耐壓值而導(dǎo)致其擊穿，逆變模塊的損壞原因可能也源于此，先是由過壓造成擊穿，電壓性擊穿使電流劇增（實(shí)際上是輸出三相短路），而接著又導(dǎo)致了熱擊穿。這種過電壓發(fā)生得是如此迅疾，如此猝不及防，連變頻器一向頗為自許為靈敏度極高的電壓、電流保護(hù)電路竟都來不及動(dòng)作，擊穿過程已經(jīng)結(jié)束。
檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)的運(yùn)行電流在額定值以內(nèi)，電機(jī)狀況良好，三相工作電壓均在額定值以內(nèi)，外部的電氣和機(jī)械環(huán)境都看不出什么異常，其異常只能發(fā)生在變頻器內(nèi)部。那么癥結(jié)究竟在哪里呢？
還是從二極管RU4C21擊穿著手，從直流回路出現(xiàn)異常的過電壓狀態(tài)著手。按說直流回路有大容量的儲(chǔ)能電容，對(duì)電網(wǎng)側(cè)的瞬時(shí)過電壓也具有一定的吸收能力，除非雷擊造成的過電壓。另外輸入側(cè)并接有壓敏電阻，也具一定的過壓吸收能力，那么這種過電壓只能是變頻器內(nèi)部回路異常造成。輸入側(cè)壓敏電阻并未損壞，說明輸入側(cè)并未有過電壓發(fā)生。拆下電容箱，將四只6800uF電容逐個(gè)拆下，拆某一只時(shí)發(fā)現(xiàn)，電容竟被什么東西“粘”在安裝架上，細(xì)看該電容有噴液痕跡，測(cè)量之容量近無矣！另一只并接電容雖無噴液痕跡，但測(cè)容量也僅為幾微法左右，至此真相大白了。
電容失效以后（只存在極小容量），帶小功率負(fù)載（如15W燈泡）尚察覺不出什么異常，整個(gè)輸出頻率范圍內(nèi)“極為正常”，但接入較大功率負(fù)載后，情形就不同了。此時(shí)直流回路已完全喪失儲(chǔ)能濾波能力，直流回路是頻率為300Hz的脈動(dòng)直流，電機(jī)起動(dòng)時(shí)的電流吸入，加大了脈動(dòng)電流的脈動(dòng)成份。這還不是*要緊的，要緊的是電機(jī)繞組的反電勢(shì)或變頻器的某一輸出載波，恰好落在脈動(dòng)直流的變化范圍之內(nèi)，二者互動(dòng)，推波助瀾。整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)脈動(dòng)電流的急劇變化，恰好落到某一頻率點(diǎn)上，電路中的分布電感和分布電容適時(shí)加入進(jìn)來，各方面生力軍的加入和互為作用，使回路中的動(dòng)態(tài)能量急劇上升，危險(xiǎn)的諧振過電壓在此時(shí)出現(xiàn)！逆變模塊中的IGBT管和上述RU4C21尖峰電壓吸收二極管，它們的耐壓值在正常時(shí)有一定的甚至是較大的富裕量，但在此時(shí)高于耐壓值數(shù)倍的高電壓沖擊下，脆弱得簡(jiǎn)直不堪一擊，炸裂和短路也就順理成章。要命的是無論是電壓或電流保護(hù)檢測(cè)電路對(duì)此類亂七八糟的瞬變，呆若木雞，根本無法做出適時(shí)的反應(yīng)，電壓擊穿同時(shí)又是電流短路性損壞，發(fā)生在一瞬間，各類保護(hù)電路也只有發(fā)出一聲無奈的嘆息。
逆變模塊的損壞，除了外部負(fù)載的長(zhǎng)時(shí)間過載，散熱**和雷電沖擊外，究其內(nèi)部原因，電容的容量減小、失容和失效，是導(dǎo)致其損壞的致命殺手！其危害性不容忽視，屬二級(jí)級(jí)別(當(dāng)另有**級(jí)別的危害，另見他文)。電容的容量減小，輕者表現(xiàn)為帶負(fù)載能力差，負(fù)載加重時(shí)往往跳直流回路欠電壓故障，電容的進(jìn)一步損壞，則形成對(duì)逆變模塊的致命打擊——電壓檢測(cè)電路來不及報(bào)出故障。此類故障往往又較為隱蔽，不像元件短路容易引人重視，檢查起來有時(shí)也頗費(fèi)周折，有的電容測(cè)其容量似乎為好電容，但好壞則不一定。尤其是大功率變頻器中的電容，運(yùn)行多年后，其引出電極常年累月經(jīng)受數(shù)百赫茲的大電流充、放電沖擊，出現(xiàn)不同程度的氧化現(xiàn)象，用電容表測(cè)量，容量正常，但接在電路中，則因充、放電內(nèi)阻增大，致使直流回路電壓跌落，變頻器不能正常工作，檢修人員往往會(huì)作出誤判。而失容后則極易出現(xiàn)諧振過電壓導(dǎo)致炸裂模塊。檢修兩年以上或運(yùn)行年限更長(zhǎng)的變頻器，尤其不能忽略對(duì)儲(chǔ)能電容的檢查；對(duì)逆變模塊說不清道不明原因的損壞，則應(yīng)徹底檢查直流回路中的儲(chǔ)能電容！
現(xiàn)在倒回頭來看一下該變頻器未損壞前跳“減速過電流”的有趣現(xiàn)象。應(yīng)該說明的是，減速過電流是發(fā)生在加速起動(dòng)的過程中。在起動(dòng)過程中，直流母線電壓檢測(cè)將延時(shí)動(dòng)作，以避免起動(dòng)過程中因電流增大而導(dǎo)致的電壓保護(hù)誤動(dòng)作。因電容已經(jīng)失效，電壓的跌落以及紋波的擾動(dòng)，使起動(dòng)電流劇增，變頻器在此時(shí)所能實(shí)施的動(dòng)作，便是減緩頻率上升速率，并進(jìn)而將起動(dòng)頻率自動(dòng)下調(diào)，以使電機(jī)的轉(zhuǎn)差率維持在一定范圍內(nèi)，抑制起動(dòng)電流。等到電流回復(fù)到許可值以內(nèi)，再繼續(xù)升高頻率起動(dòng)。變頻器起動(dòng)過程中的智能化控制大致就是如此。在起動(dòng)過程中出現(xiàn)了過電流現(xiàn)象，變頻器啟用的將頻率自動(dòng)下調(diào)（降頻減速）這一“剎手锏”，因電容的失效，沒有起到作用，出現(xiàn)了減速過程中的過電流。反之，起動(dòng)過程中的電流（電壓）的擾動(dòng)，使逆變模塊數(shù)次處于過流或過壓擊穿的邊緣上，此際過電流是個(gè)“顯”現(xiàn)象，而危險(xiǎn)的過電壓則“潛伏”在此一過程中，變頻器確實(shí)檢測(cè)到了減速過電流，只有停止起動(dòng)，以求自保。程度不太嚴(yán)重的過流，只會(huì)引起模塊的溫升，但不會(huì)導(dǎo)致瞬間損壞，而危險(xiǎn)的過電壓則可輕易使逆變模塊擊穿于目不交睫的瞬間！
將該變頻器的失效電容更換后，再換掉損壞的逆變模塊，現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行，起動(dòng)過程也不再出現(xiàn)“減速過電流”，短時(shí)間內(nèi)反復(fù)起動(dòng)了幾次，起動(dòng)電流都在額定電流值以內(nèi)，變頻器投入正常運(yùn)行。