Wybijanie zabezpieczeń przez falownik
Dlaczego falownik wybija zabezpieczenia?
Wybijanie zabezpieczeń podczas uruchamiania falownika może być objawem poważnej awarii, ale nie zawsze oznacza uszkodzenie samego urządzenia. Przyczyną może być zwarcie w instalacji, uszkodzony silnik, niewłaściwie dobrane zabezpieczenie lub uszkodzenie elementów elektroniki mocy.
Istotne jest ustalenie, w którym momencie zabezpieczenie zadziałało. Jeżeli następuje natychmiast po podaniu zasilania, diagnostyka powinna wyglądać inaczej niż w przypadku zadziałania zabezpieczenia dopiero podczas pracy silnika.
Zadziałanie zabezpieczenia zaraz po włączeniu falownika
Jeżeli zabezpieczenie wyłącza się natychmiast po podaniu zasilania, jedną z możliwych przyczyn jest zwarcie w obwodzie wejściowym falownika.
Problem może powodować między innymi:
- uszkodzony prostownik wejściowy,
- zwarcie w obwodzie DC BUS,
- uszkodzony kondensator,
- zwarcie w module mocy,
- uszkodzenie układu ładowania kondensatorów,
- uszkodzony warystor lub element ochronny.
W takiej sytuacji nie należy wielokrotnie załączać zasilania, ponieważ może to doprowadzić do dalszych uszkodzeń.
Uszkodzony moduł IGBT
Jedną z poważniejszych przyczyn wybijania zabezpieczeń jest zwarcie modułu IGBT.
Uszkodzony tranzystor mocy może powodować bardzo duży prąd już w chwili podania zasilania lub podczas próby uruchomienia stopnia wyjściowego.
Diagnostyka powinna obejmować nie tylko sam moduł IGBT, ale również:
- drivery bramek,
- rezystory bramkowe,
- układy zabezpieczające,
- obwód DC BUS,
- elementy pomiaru prądu,
- pozostałe tranzystory stopnia mocy.
Sama wymiana IGBT bez znalezienia przyczyny awarii może doprowadzić do ponownego uszkodzenia nowego elementu.
Zwarcie na wyjściu falownika
Zabezpieczenie może również zadziałać z powodu zwarcia pomiędzy fazami wyjściowymi falownika albo pomiędzy fazą a przewodem ochronnym.
Przyczyną może być:
- uszkodzony przewód silnikowy,
- uszkodzona izolacja silnika,
- zawilgocenie instalacji,
- uszkodzenie skrzynki zaciskowej silnika,
- zwarcie w samym falowniku.
Przed rozpoczęciem diagnostyki elektroniki warto więc sprawdzić przewody oraz silnik.
Uszkodzony silnik
Nieprawidłowy stan silnika może powodować zadziałanie zabezpieczeń falownika lub zabezpieczenia zasilającego.
Szczególną uwagę należy zwrócić na zwarcia uzwojeń, uszkodzenie izolacji oraz nieprawidłowe połączenie uzwojeń.
Jeżeli zabezpieczenie wyłącza się dopiero po wydaniu polecenia START, silnik i przewody silnikowe powinny zostać uwzględnione w pierwszej kolejności podczas diagnostyki.
Problemy z obwodem DC BUS
Uszkodzenie elementów obwodu pośredniego może również prowadzić do nadmiernego poboru prądu.
Do potencjalnych przyczyn należą:
- zwarcie kondensatora,
- uszkodzenie prostownika,
- uszkodzenie układu ładowania,
- zwarcie w stopniu mocy,
- uszkodzenie elementów zabezpieczających.
W przypadku podejrzenia zwarcia w obwodzie DC BUS konieczne jest wykonanie odpowiednich pomiarów przed ponownym podaniem napięcia.
Niewłaściwie dobrane zabezpieczenie
Nie każde zadziałanie zabezpieczenia oznacza awarię falownika. Znaczenie ma również rodzaj oraz charakterystyka zastosowanego zabezpieczenia.
Niewłaściwy dobór zabezpieczenia może powodować jego niepotrzebne zadziałanie podczas załączania urządzenia. Dotyczy to szczególnie sytuacji, w których występuje zwiększony prąd ładowania kondensatorów obwodu pośredniego.
Dlatego podczas diagnostyki należy uwzględnić również sposób zabezpieczenia obwodu zasilającego.
Zadziałanie zabezpieczenia podczas pracy
Jeżeli falownik uruchamia się prawidłowo, ale zabezpieczenie wyłącza się dopiero podczas pracy silnika, należy sprawdzić warunki obciążenia oraz stan układu napędowego.
Możliwe przyczyny to między innymi:
- przeciążenie silnika,
- zwarcie międzyzwojowe,
- uszkodzenie przewodu,
- problemy mechaniczne maszyny,
- uszkodzenie stopnia mocy,
- nieprawidłowe parametry falownika.
Znaczenie ma również moment wystąpienia problemu. Awaria pojawiająca się wyłącznie podczas przyspieszania może mieć inną przyczynę niż problem występujący przy stałej prędkości.
Diagnostyka wybijania zabezpieczeń
Diagnostykę należy rozpocząć od ustalenia dokładnych okoliczności wystąpienia problemu.
Warto określić:
- jakie zabezpieczenie zadziałało,
- czy problem występuje przy samym załączeniu zasilania,
- czy zabezpieczenie wyłącza się dopiero po komendzie START,
- czy falownik zgłasza kod błędu,
- czy problem występuje bez podłączonego silnika,
- czy wcześniej występowały inne objawy awarii.
Następnie można przejść do sprawdzenia zasilania, obwodu DC BUS, stopnia mocy, przewodów silnikowych oraz samego silnika.
Czy można ponownie załączyć falownik?
Wielokrotne załączanie urządzenia, które powoduje natychmiastowe zadziałanie zabezpieczenia, nie jest właściwą metodą diagnostyczną.
Jeżeli występuje zwarcie, kolejne próby uruchomienia mogą doprowadzić do dalszego uszkodzenia prostownika, modułów IGBT, kondensatorów lub innych elementów elektroniki.
W przypadku podejrzenia poważnej awarii urządzenie powinno zostać odłączone od zasilania i poddane odpowiedniej diagnostyce.
Podsumowanie
Wybijanie zabezpieczeń może być spowodowane zarówno problemem w instalacji i silniku, jak i poważnym uszkodzeniem elektroniki falownika. Szczególnie istotne jest określenie momentu, w którym zabezpieczenie zadziałało, ponieważ pozwala zawęzić obszar poszukiwania usterki.
Prawidłowa diagnostyka powinna obejmować cały układ napędowy — od zasilania, przez falownik i przewody, aż po silnik. Dopiero wtedy można właściwie określić przyczynę awarii i zakres koniecznej naprawy.