變頻器在運行中炸機是一種變頻器常見故障,特點是功率模塊、整流模塊等核心元器件損毀。一旦發生,不但會造成變頻器嚴重損壞,而且會導致生產線停產,給企業帶來嚴重損失。
根據上海津信長期以來服務不同客戶的經驗,變頻器炸機主要原因可以分為外部工況、部件老化、操作不當三大類。
一、外部工況異常
這是最常見的導致變頻器炸機的直接因素,變頻器一般在長時間內都會保持正常運行,突發炸機往往都和外部工況變化有關。當然這個因素也往往要和部件老化結合起來分析,比如外部電網的影響,在機器比較新的情況下,模塊能夠耐受比較高的電壓電流波動,但是隨著模塊逐漸老化,其炸機風險就會隨之提高。
1、電網電壓劇烈波動
極端天氣、變壓器投切、大功率設備啟停都可能會產生瞬時過壓,導致直接擊穿整流橋或 IGBT 模塊。尤其是多雷雨地區或電網不穩定的企業更容易發生。
2、負載側故障
- 電機短路 :電機繞組絕緣老化、受潮,或接線端子松動打火,會造成變頻器輸出側短路,導致擊穿 IGBT 模塊。
- 電機過載:當負載發生變化或者故障時,可能導致電機堵轉或過載,變頻器輸出電流飆升。若過載保護未及時動作,功率模塊也可能會因過熱燒毀。
3、惡劣環境
當變頻器長期在高溫(超過 50℃)、高濕(濕度>85%)、多粉塵、腐蝕性氣體環境運行時,根據上海津信的經驗,變頻器炸機故障率會明顯提高:
- 散熱風扇堵塞,粉塵影響散熱,導致模塊溫度過高觸發故障;
- 電路板、模塊發生受潮、積塵、腐蝕等現象,引發故障
- 金屬粉塵進入變頻器內部,造成主回路導電短路。
- 變頻器振動很大,導致銅排、螺絲等松動、脫落
二、元器件老化
最常見的導致變頻器炸機的元器件是IGBT模塊,整容模塊和電解電容的老化。
1、模塊老化
變頻器IGBT 模塊、整流模塊是變頻器的核心元器件,一般使用壽命 10-12 年,在環境惡劣的情況下壽命還會縮短,一旦超期服役,元器件內部芯片疲勞、焊層脫落,都可能導致變頻器突發故障。
2、電容老化
直流母線電容是負責穩壓濾波的核心元器件,一般使用壽命為8-10年,超過該期限,會導致電容耐壓不足,一旦電容容值降到85%以下,將導致母線電壓波動劇烈,引發 IGBT 模塊頻繁過壓沖擊,最終擊穿。
三、操作不當
1、參數設置錯誤
- 未根據電機銘牌設置額定電壓、電流、頻率,導致變頻器長時間超頻、過載運行;
- 加速 / 減速時間設置過短,導致電機啟停時產生大電流沖擊。
2、接線錯誤
- 誤將電網輸入端接入變頻器輸出端子(U/V/W),上電瞬間直接燒毀 IGBT 模塊;
- 誤將電網輸入端接入BR或者PE端。
- 變頻器長期閑置后直接上電,未進行預啟動充電,電容失效導致炸機
- 長期不清理散熱風道、濾網,功率模塊散熱不良;
- 未定期檢查接線端子緊固性,端子松動引發接觸電阻過大、打火發熱;
四、應對措施:
1、定期維護和保養:根據運行環境、行業應用和使用年限,對變頻器進行定期科學維護和保養、一方面可以延長變頻器的使用壽命,另一方面盡早發現和排除變頻器隱患,保證變頻器可靠、穩定運行。
2、預防性更換:變頻器的電解電容,PCB板卡、模塊、風機、線纜都有壽命限制,應該根據不同部件的設計壽命,進行預防性更換,以防止變頻器炸機風險。
3、在電網電壓和負載劇烈波動的場合,根據現場環境,選擇加裝穩壓器、電抗器和制動電阻等選件,以保證設備正常運行。
4、閑置變頻器超過半年不使用,再次使用前,需要進行安全啟動預充電后,方可使用。

