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As unidades de frequência variável de uso geral de média e baixa potência (inversores de frequência VFD) são geralmente inversores de tipo de tensão que usam um modo de trabalho AC-DC-AC. Quando o VFD é ligado pela primeira vez,devido à capacidade muito grande do condensador do filtro no lado DC, é equivalente a um curto-circuito para a corrente no momento da carga, resultando em uma corrente de entrada muito grande.Se não for adicionada uma resistência de carga entre a ponte do retificador e o condensador eletrolítico, é equivalente a um curto-circuito direto da fonte de alimentação 380V para a terra, e a corrente infinita instantânea através da ponte de retificação fará com que a ponte de retificação explode.Após a adição de uma resistência de carregamento para limitação de corrente, se nenhum relé ou outros componentes estiverem ligados em paralelo, o consumo de energia da resistência de carregamento será muito grande.

Por exemplo, para um VFD de 22 kW, há pelo menos 45 A de corrente no terminal PN (bus CC).Se houver um problema com a parte "conexão do circuito de controlo" (como problemas de qualidade com relés ou tiristores, etc.), a resistência de carregamento será danificada devido ao aquecimento excessivo após o VFD funcionar por um tempo.a resistência de carregamento está ligada em série no circuito de carregamento para limitar a corrente durante a ligação para proteger componentes no circuito de entrada, como o retificadorO circuito de arranque do Siemens 6SE701G VFD é mostrado no diagrama anexo.

Após a carga ser concluída, o circuito de controle abrevia o resistor através dos contatos de um relé ou de um tiristor para completar o processo de alimentação do inversor de frequência VFD.Se a potência de entrada AC do VFD for frequentemente ligada e desligada, ou se os contatos do contador de desvio estiverem mal ligados ou a resistência de condução do tiristor aumentar,Carregamento repetido ou tempo de carregamento excessivamente longo fará com que a resistência de carregamento se queimePor conseguinte, antes de substituir a resistência de carregamento, a causa deve ser identificada antes de o VFD poder voltar a ser utilizado.

No entanto, em alguns inversores de frequência VFD, a CPU realiza detecção de tensão e redução de frequência durante a inicialização.e o contactor não se liga, a grande corrente durante a inicialização criará uma queda significativa de tensão através do resistor de carregamento.A queda súbita na tensão CC do circuito principal é detectada pelo circuito de detecção de tensãoQuando o VFD está descarregado ou levemente carregado, o circuito de detecção "relatará imediatamente" uma falha de baixa tensão,e a CPU irá parar imediatamente a máquina para proteçãoNeste caso, o resistor não tem tempo para queimar antes que o VFD pare e se proteja.

01Como escolher o valor da resistência do resistor de carga?

Depois que a energia AC 380V é retificada, ela carrega o condensador eletrolítico através do resistor de carregamento.A fonte de alimentação auxiliar começa a fornecer energia para a placa de comandoNo momento da inicialização, quanto menor o valor da resistência do resistor de carga, menor o valor da resistência do resistor de carga.quanto maior a corrente que flui através da ponte do retificadorOs técnicos novatos em reparação de inversores de frequência VFD frequentemente ligam para perguntar se a substituição do resistor de carregamento por um menor poderia fazer com que a ponte do retificador explodisse imediatamente após o arranque.A resposta é não..

Na verdade, durante a inicialização, uma ponte de retificador soprada normalmente não é causada por um resistor de carga muito pequeno R, mas sim por um R muito grande. Quando o VFD é iniciado,fluxos de corrente através da resistência de carregamento para carregar o capacitorUma vez que a tensão é suficiente para ativar a fonte de alimentação auxiliar (por exemplo, 200V), a CPU envia um sinal para fechar o relé ou acionar o tiristor.Se a tensão no ponto b do relé for baixa (mas superior a 200 V) enquanto a tensão no ponto a, directamente rectificada a partir de 380 V AC (aproximadamente 540 V DC), existe uma diferença de tensão significativa entre os pontos a e b. Durante o instante de desencadeamento e condução,A corrente é extremamente alta, semelhante à aplicação de várias centenas de volts através de um resistor muito pequeno.Este aumento de corrente excede em muito a capacidade nominal da ponte rectificadora, fazendo com que falhe.

Para inversores de frequência VFD de maior potência, o resistor de carregamento é menor.Uma vez que a constante de tempo RC determina a duração de cargaEm geral, o resistor de carregamento deve ser selecionado de modo que o seu valor máximo não exceda 300Ω e o seu valor mínimo seja pelo menos 10Ω.Resistores maiores são usados para VFDs de baixa potência, enquanto resistores menores são utilizados para unidades de alta potência.

02Selecção da capacidade do condensador de armazenamento de energia

A regra geral para a seleção de condensadores é ≥ 60μF/A. Por exemplo, um inversor de frequência VFD de 15kW com uma corrente nominal de 30A requer uma capacitância de ≥ 60μF/A × 30A, que é pelo menos 1800μF.Por conseguinte,, são tipicamente escolhidos quatro condensadores de 2200μF (dois em paralelo e dois em série) ou dois condensadores de 4700μF (em série).Como a qualidade pode variar significativamente entre os diferentes fabricantes.

Alguns técnicos substituem apenas o módulo de inversor danificado ao reparar um inversor de frequência VFD, apenas para descobrir que o módulo falha novamente pouco depois.Eles podem culpar a má qualidade do módulo ou ambientes operacionais adversos, mas a causa raiz é muitas vezes que eles não conseguem identificar por que o módulo falhou em primeiro lugar, deixando questões subjacentes não resolvidas.

Os fatores internos que levam a danos no módulo do inversor incluem a degradação do capacitor, tais como redução da capacidade ou falha completa,que podem ser tão críticos como fatores externos como sobrecarga prolongada, arrefecimento inadequado, ou raios. As consequências dos problemas do condensador não devem ser subestimadas. Uma ligeira redução da capacitância pode manifestar-se como mau manuseio de carga,desencadear viagens de baixa tensão de um autocarro de CC sob cargas pesadasUma falha grave no condensador pode danificar fatalmente o módulo do inversor antes que o circuito de detecção de tensão possa reagir.

Quando os capacitores se degradam (por exemplo, capacitância reduzida), o inversor de frequência VFD pode parecer normal sob cargas leves, mas falhar sob carga total.O autocarro de CC perde suas capacidades de armazenamento e filtragem de energiaDurante o arranque do motor, o aumento da corrente exacerba estas pulsações.Isso explica por que a seleção de um resistor de carregamento muito pequeno prejudica condensadores de alta tensão, enquanto um resistor de grande tamanho corre o risco de explodir a ponte do retificador.se a força electromotriz traseira (EMF) do motor ou a frequência de transporte de saída do VFD estiverem alinhadas com a frequência DC pulsante,Em combinação com a indutividade parasitária e a capacitância no circuito, esta ressonância gera sobrevoltas perigosas.Embora os IGBTs e os diodos de fixação de tensão no módulo do inversor tenham tensões classificadas com margens de segurançaMesmo os circuitos de protecção mais sofisticados podem não reagir suficientemente rapidamente a tais transições rápidas de tensão.

Alguns condensadores podem ser testados dentro das especificações, mas ainda representam riscos durante o funcionamento.condensadores submetidos a anos de condições adversas podem desenvolver terminais corroídos devido à carga e descarga de alta frequênciaEmbora as medições de capacidade possam parecer normais, o aumento da resistência interna causa quedas de tensão durante o funcionamento, enganando os técnicos.A degradação do condensador pode desencadear sobrevoltagem de ressonância, que são a principal causa de falha do módulo.