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小尼技术课堂——AFE系统软启动电路熔断器损坏故障分析一例

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小尼技术课堂——AFE系统软启动电路熔断器损坏故障分析一例

2019-01-16 11:16

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内容描述
一AFE系统故障,报告故障现象为设备正常运行中电机突然运转异常抖动,不按规定速度运行,系统断电再上电后缓冲电路一相熔断器损坏(如下图-F18),更换该熔断器再上电此熔断器依旧损坏。

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初步怀疑是软启动电路短路或SPMD模块硬件损坏,但在对现场软启动电路,Regen模块,Motoring模块主回路以及各保护元件进行初步测量都显示正常;检测变频器输出电缆,发现电机电缆对地绝缘失效,进一步检测发现失效点应该位于电机绕组内。
但是电机绝缘失效是否是此熔断器损坏的直接原因呢?如果不是,那么驱动器系统内部就还存在隐藏的故障点,那就需要对现场多个SPMD模块进行离线检测,工作量很大。
对系统上电时刻主回路拓扑图进行简化(省略IGBT后如下图)并分析,正常情况下电源电流通过Regen模块IGBT反并联的二极管三相整流桥后对电容C1进行充电,上电时刻C1近似短路,由于有R1, R2的存在,虽然V相没有电阻,流过V相的电流是受控的。
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而一旦电机绕组出现接地故障,假设接地故障点如下图所示,由于此变压器副边中心点是接地的,所以此时电机绕组与变压器副边近似短路,此时如果给缓冲回路上电,假设此时刻V相电压相对与中心点为正,V相电流就会沿着如下图红色线路通过两个二极管形成回路,而此回路上电阻基本为零,F2必然熔断对电路进行保护。而U相,W相由于有电阻限流,熔断器则保持正常。反之如果上电瞬间V相电压相对中心点为负,电流也会通过相对的两个二极管形成回路,造成相同的后果。同理,如果使用的是外加整流桥,并且是类似的三相交流充电回路,也会出现相同的问题。
 

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确定此故障原理之后,基本复原现场故障过程,设备在运行过程中发生故障,电机定子绕组接地,此时电机不能正常工作,用户断电后再上电,即造成V相熔断器损坏。
确定故障机理后,断开电机,更换受损熔断器,对系统进行上电,充电电路工作正常,Regen系统工作正常。

 
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