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西門子變頻器為什么沒有短路保護(hù)
西門子變頻器為什么沒有短路保護(hù)
西門子變頻器的短路保護(hù)是接于電源和負(fù)載之間的裝置具有的一種在其負(fù)載側(cè)發(fā)生短路時(shí)能將短路點(diǎn)與電源有效地分?jǐn)嗟墓δ堋?br />短路分?jǐn)嗄芰κ侵秆b置在負(fù)載側(cè)出現(xiàn)短路后在不致使裝置本身?yè)p壞的前提下能將短路電流可靠地切斷的能力，不致于使故障范圍擴(kuò)大。
一個(gè)裝置具有短路保護(hù)功能，所以它必須有一定的短路分?jǐn)嗄芰?；而一個(gè)具有短路分?jǐn)嗄芰Φ难b置，就說(shuō)明它有短路保護(hù)功能，這兩者之間怎么可能被分開來(lái)說(shuō)事呢？
以常用的空氣開關(guān)為例，當(dāng)出現(xiàn)的短路電流大于空氣開關(guān)的短路分?jǐn)嚯娏鲿r(shí)，空氣開關(guān)肯定已經(jīng)啟動(dòng)保護(hù)了，只是其能力小了而不能將短路電流分?jǐn)?，zui終會(huì)損壞。為什么它的分?jǐn)嗄芰π∮趯?shí)際短路電流呢？一是空氣開關(guān)選型問題，二是電網(wǎng)容量的問題，因?yàn)殡娐分卸搪冯娏饔卸啻笫歉鶕?jù)電路參數(shù)可以計(jì)算出來(lái)的，與電源容量及線路阻抗有關(guān)，即是設(shè)計(jì)選型應(yīng)考慮的事情。
不能因?yàn)榘l(fā)生短路后變頻器損壞了就說(shuō)它沒有短路保護(hù)功能。損壞了，就說(shuō)明系統(tǒng)中有某一個(gè)環(huán)節(jié)存在有問題。
變頻器的輸出側(cè)不設(shè)短路保護(hù)是因?yàn)?，變頻器的輸出功率器件目前都是IGBT的功率模塊。當(dāng)變頻器輸出或負(fù)載發(fā)生短路時(shí)，IGBT自身有抗短路的功能，自己被鎖住不輸出電流的功能。保護(hù)功率器件不被短路電流損壞。反之，變頻器輸出如果加了短路保護(hù)反倒有問題了。首先短路電流很快IGBT如果自身不能自鎖的話，根本來(lái)不及保護(hù)自己就完蛋了。加了保護(hù)也白加，因?yàn)樗俣忍?，攔不住。第二，zui重要的，IGBT在工作時(shí)，決不允許負(fù)載開路，否則會(huì)因?yàn)楦遜v/dt導(dǎo)致IGBT擊穿。
正因?yàn)榇?，IGBT都是能自我抗短路。也就是說(shuō)不怕負(fù)載短路。如果變頻器的輸出功率器件炸了，不是因?yàn)槎搪繁旧碓斐傻?，一定還有其他的原因，比如，工作中負(fù)載突然開路了，或者過(guò)載了（IGBT怕過(guò)載，不怕短路）。
先說(shuō)變頻器輸出正在工作時(shí)，突然地負(fù)載斷線（開路），此時(shí)模塊被炸的原因。這都是因?yàn)榇藭r(shí)的dv/dt太高（特別是負(fù)載較大時(shí)），此時(shí)線路的狀態(tài)就像是帶載作刀熔開關(guān)。盡管變頻器的輸出功率模塊有RC阻容吸收功能，但太高動(dòng)態(tài)電壓，還是擋不住擊穿IGBT的。因此，此時(shí)炸模塊沒商量；
再說(shuō)熱過(guò)載炸模塊，變頻器的輸出功率模塊，其散熱、溫升功能是已經(jīng)設(shè)計(jì)好的，包括散熱的截面、空氣的流動(dòng)或冷卻介質(zhì)的流量等等，如果超負(fù)荷指標(biāo)運(yùn)行，時(shí)間越長(zhǎng)，管子的熱積累越重。導(dǎo)致超過(guò)允許的溫升，也同樣是炸模塊沒商量。
記得早在上世紀(jì)的90年代中末期，西安電力電子技術(shù)研究所曾經(jīng)做過(guò)一次關(guān)于IGBT功率器件的研究學(xué)術(shù)交流。那時(shí)，國(guó)內(nèi)的IGBT正處于研發(fā)階段，國(guó)外的產(chǎn)品用的比較普及，而國(guó)內(nèi)的還沒有推廣產(chǎn)品，那個(gè)時(shí)期，國(guó)內(nèi)的可控硅器件已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒炝?，多大功率都有，IGBT還不行。記得當(dāng)時(shí)講演的一個(gè)工程師就說(shuō)，他們做實(shí)驗(yàn)，IGBT不怕短路，短路了沒輸出，快速關(guān)斷。可IGBT特別怕熱，如果散熱不好，很容易炸。所以，對(duì)那次交流活動(dòng)的內(nèi)容記憶特別深。也知道IGBT的軟肋是什么了。
作為自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用工程師，我們應(yīng)該了解使用的元器件的脾氣和秉性，只有這樣才能科學(xué)的、合理的、正確的選型和配置自己設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，才能讓其安全、可靠工作。如果是畫蛇添足的在變頻器的輸出加開關(guān)或保護(hù)，而且是帶載動(dòng)作，無(wú)疑將是致命的錯(cuò)誤；如果是“小馬拉大車”，偷工減料心存僥幸心理，想省幾個(gè)錢，潛在的危險(xiǎn)是存在的，而且很嚴(yán)重。
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