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Las unidades de frecuencia variable de uso general de potencia media y baja (inversores de frecuencia VFD) son generalmente inversores de tipo de voltaje que utilizan un modo de trabajo CA-CC-CA.debido a la gran capacidad del condensador del filtro en el lado de CC, es equivalente a un cortocircuito para la corriente en el momento de la carga, lo que resulta en una corriente de entrada muy grande.Si no se añade ninguna resistencia de carga entre el puente rectificador y el condensador electrolítico, es equivalente a un cortocircuito directo de la fuente de alimentación de 380V a tierra, y la corriente infinita instantánea a través del puente rectificador hará que el puente rectificador explote.Después de añadir una resistencia de carga para limitar la corriente, si no hay relé u otros componentes conectados en paralelo, el consumo de energía de la resistencia de carga será muy grande.

Por ejemplo, para un VFD de 22 kW, hay al menos 45 A de corriente en el terminal PN (bus de CC).Si hay un problema con la parte "conexión del circuito de control" (como problemas de calidad con relés o tiristores, etc.), la resistencia de carga se dañará debido al calentamiento excesivo después de que el VFD funcione durante un tiempo.la resistencia de carga está conectada en serie en el circuito de carga para limitar la corriente durante el encendido para proteger los componentes del circuito de entrada, como el rectificadorEl circuito de arranque del Siemens 6SE701G VFD se muestra en el diagrama adjunto.

Después de completar la carga, el circuito de control acorta la resistencia a través de los contactos de un relé o un tiristor para completar el proceso de encendido del inversor de frecuencia VFD.Si la potencia de entrada CA del VFD se enciende y apaga con frecuencia, o si los contactos del contactor de derivación están mal conectados o la resistencia de conducción del tiristor aumenta,La carga repetida o el tiempo de carga demasiado largo causarán que la resistencia de carga se queme.Por lo tanto, antes de reemplazar la resistencia de carga, la causa debe ser identificada antes de que el VFD pueda volver a utilizarse.

Sin embargo, en algunos inversores de frecuencia VFD, la CPU realiza la detección de voltaje y la reducción de frecuencia durante el arranque.y el contactor no se activa, la gran corriente durante el arranque creará una caída de voltaje significativa a través de la resistencia de carga.La caída repentina en el voltaje CC del circuito principal es detectada por el circuito de detección de voltajeCuando el VFD está descargado o ligeramente cargado, el circuito de detección "informará inmediatamente" de un fallo de bajo voltaje,y la CPU se detendrá inmediatamente la máquina para la protecciónEn este caso, la resistencia no tiene tiempo de quemarse antes de que el VFD se detenga y se proteja.

01¿Cómo elegir el valor de resistencia del resistor de carga?

Cuando la tensión alcanza un cierto valor (por ejemplo, 200 V de corriente continua), el condensador electrolitico se carga con una corriente de corriente alterna de 380 V.la fuente de alimentación auxiliar comienza a suministrar energía a la placa de controlEn el momento del arranque, cuanto menor sea el valor de la resistencia del resistor de carga, menor será el valor de la resistencia del resistor de carga.cuanto mayor sea la corriente que fluye a través del puente rectificadorLos técnicos novatos de reparación de inversores de frecuencia VFD a menudo llaman para preguntar si reemplazar la resistencia de carga por una más pequeña podría hacer que el puente del rectificador explotara inmediatamente al arrancar.La respuesta es no..

De hecho, durante el arranque, un puente de rectificador soplado no es típicamente causado por una resistencia de carga demasiado pequeña R, sino más bien por una R demasiado grande.flujos de corriente a través de la resistencia de carga para cargar el condensadorUna vez que el voltaje es suficiente para activar la fuente de alimentación auxiliar (por ejemplo, 200V), la CPU envía una señal para cerrar el relé o activar el tiristor.Si el voltaje en el punto b del relé es bajo (pero superior a 200V) mientras que el voltaje en el punto a, rectificado directamente a partir de 380 V CA (aproximadamente 540 V CC), existe una diferencia de voltaje significativa entre los puntos a y b. Durante el instante de activación y conducción,la corriente es extremadamente alta similar a la aplicación de varios cientos de voltios a través de una resistencia muy pequeñaEste aumento de la corriente excede con creces la capacidad nominal del puente rectificador, causando su falla.

Para los inversores de frecuencia VFD de mayor potencia, la resistencia de carga es más pequeña.Dado que la constante de tiempo RC determina la duración de la cargaEn general, la resistencia de carga debe seleccionarse de tal manera que su valor máximo no exceda de 300Ω y su valor mínimo sea de al menos 10Ω.Se utilizan resistencias más grandes para VFD de baja potencia, mientras que las resistencias más pequeñas se emplean para unidades de alta potencia.

02Selección de la capacidad del condensador de almacenamiento de energía

La regla general para la selección de condensadores es ≥60μF/A. Por ejemplo, un inversor de frecuencia VFD de 15kW con una corriente nominal de 30A requiere una capacitancia de ≥60μF/A × 30A, que es al menos 1800μF.Por lo tanto, se eligen típicamente cuatro condensadores de 2200μF (dos en paralelo y dos en serie) o dos condensadores de 4700μF (en serie).Como la calidad puede variar significativamente entre los diferentes fabricantes.

Algunos técnicos reemplazan solo el módulo de inversor dañado al reparar un inversor de frecuencia VFD, solo para descubrir que el módulo falla nuevamente poco después.Pueden culpar a la mala calidad del módulo o a los ambientes operativos adversos., pero la causa raíz es a menudo que no logran identificar por qué el módulo falló en primer lugar, dejando problemas subyacentes sin resolver.

Los factores internos que conducen al daño del módulo del inversor incluyen la degradación del condensador, como la capacidad reducida o la falla completa,que pueden ser tan críticos como los factores externos como la sobrecarga prolongadaLas consecuencias de los problemas del condensador no deben subestimarse. Una ligera reducción de la capacidad puede manifestarse como un mal manejo de la carga,que activan los viajes de bajo voltaje de los autobuses de CC bajo cargas pesadasUna falla grave del condensador puede dañar fatalmente el módulo del inversor antes de que el circuito de detección de voltaje pueda reaccionar.

Cuando los condensadores se degradan (por ejemplo, capacidad reducida), el inversor de frecuencia VFD puede parecer normal bajo cargas ligeras, pero fallar bajo carga completa.El bus de CC pierde su capacidad de almacenamiento y filtración de energíaDurante el arranque del motor, el aumento de la corriente exacerba estas pulsaciones.Esto explica por qué la selección de una resistencia de carga demasiado pequeña daña los condensadores de alto voltaje, mientras que una resistencia de gran tamaño corre el riesgo de volar el puente del rectificador.si la fuerza electromotriz trasera (EMF) del motor o la frecuencia portadora de salida del VFD se alinean con la frecuencia de corriente continua pulsanteCombinada con la inductancia y la capacitancia parasitaria en el circuito, esta resonancia genera peligrosas sobrevoltuaciones.Aunque los IGBT y los diodos de sujeción de voltaje en el módulo del inversor tienen valores de voltaje con márgenes de seguridadLos circuitos de protección más sofisticados no pueden reaccionar lo suficientemente rápidamente a estos cambios rápidos de voltaje.

Los problemas con los condensadores son a menudo insidiosos, presentándose como "defectos blandos" que son fácilmente pasados por alto.Los condensadores sometidos a años de duras condiciones pueden desarrollar terminales corroídos debido a la carga y descarga de alta frecuenciaAunque las mediciones de la capacitancia pueden parecer normales, el aumento de la resistencia interna causa caídas de voltaje durante el funcionamiento, engañando a los técnicos.La degradación del condensador puede desencadenar sobrevoltajes resonantes, que son una causa principal de fallo del módulo.