由负载异常引起的变频器模块损坏

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众所周知，变频器的保护电路已经相当完善。逆变模块的价格是非常昂贵的，因此各个变频器厂家都在其保护电路上做足了功夫，从输出电流检测到驱动电路的IGBT管压降检测，并努力追求以最快的应变速度实施最快速的过载保护！从电压检测到电流检测，从模块温度检测到缺相输出检测等，还未见有哪种电器的保护电路，像变频器这样做得专注而投入。
用上变频器，电机就不会烧吗？我的答案是：相对于工频供电，用上变频器，电机倒是更容易烧了，而电机的容易烧，使得变频器逆变模块也容易一块“报销”掉。变频器的灵敏的过流保护电路，在此处偏偏手足无措，起不到丝毫作用。这是导致变频器模块损坏的一大外部原因。听我道出其中原委。
一台电机，在工频状态下能够运行，虽然运行电流较之额定电流稍大，长时间的运行有一定的温升。这是一台带病的电机，在烧掉之前确实是能够运行的。但接入变频器后，会出现频繁过载，以至不能运行。这还不要紧。
一台电机，在工频状态下能够运行，用户已经正常使用多年了，请注意“多年”两个字。用户想到要节约电费，或因工艺改造的原因，需要进行变频改造。但接入变频器后，会频跳OC故障，这是好的，保护停机了，模块没有坏掉。可怕的是，变频器并不马上跳OC故障，而是毫无来由地在运行中——运行了才三、两天的光景，模块炸掉了，电机烧毁了。
在此之前，电机好像是是真的没有问题，运行得好好的，测测运行电流，因为负荷较轻，才达到一半的额定电流；测测三相供电，380V，平衡和稳定得很。真像是变频器的损坏，连带着损坏了电机。其实这不怨变频器，是你的电机已经“病入膏肓”，突然发作，捎带着损坏了变频器！
运行多年的电机，因电机的运行温升和受潮等原因，绕组的绝缘程度已大大降低，甚至有了明显的绝缘缺陷，处于电压击穿的临界点上。工频供电情况下，电机绕组输入的是三相50Hz的正弦波电压，绕组产生的感生电压也较低，线路中的浪涌分量较小，电机绝缘程度的降低，也许只是带来了并不起眼的“漏电流”，但绕组的匝间和相间，还未能产生电压击穿现象，电机还在“正常运行”。应该说，随着绝缘老化程度的进一步加深，即使还是在工频供电情况下，相信在不远的将来，该台电机终会因绝缘老化造成相间或绕组间的电压击穿而烧毁。但问题是，现在并没有烧毁。
接入变频器后，电机的供电条件由此变得“恶劣”了：变频器输出的PWM波形，实为数kHz乃至十几kHz的载波电压，在电机绕组供电回路中，还会产生各种分量的谐波电压。由电感特性可知，流过电感电流的变化速度越快，电感的感生电压也越高。电机绕组的感生电压比工频供电时升高了。在工频供电时暴露不出的绝缘缺陷，因不耐高频载波下感生电压的冲击，于是绕组匝间或相间的电压击穿产生了。电机绕组的由相间、匝间短路造成了电机绕组的突然短路，在运行中——模块炸掉了，电机烧毁了。
变频器在起动初始阶段，因输出频率和电压均在较低的幅值内，负载电机存在故障时，虽造成较大的输出电流，但此电流往往在额定值以内，电流检测电路及时动作，变频器实施保护停机动作，模块无炸毁之虞。但若在全速（或近于全速）运行情况下，三相输出电压与频率均达较高的幅值，此时电机绕组若有电压击穿现象，会于瞬间形成极大的浪涌电流，则逆变模块在电流检测电路动作之前，已经无法承受而炸裂损坏了。
由此看出，保护电路不是万能的，任何保护电路都有它的“软肋”所在。变频器对全速运行中，电机绕组的突发性电压击穿现象，是无能为力的，起不到有效保护作用的。而不唯变频器保护电路，任何电机保护器，对此类突发故障，都不能实施有效的保护。此类突发故障出现时，只能宣告：该台电机确实已经“寿终正寝”了。
此类故障对变频器的逆变输出模块是致命的打击，无可逃避的。
其它由供电或负载方面引起的原因，如过、欠压、负载重、甚至堵转引起的过流等故障，在变频器的保护电路正常的前提下，是能有效保护模块安全的，模块的损坏机率将大为减小。