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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)生短路時能將短路點與電源有效地分?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損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Γ欢粋€具有短路分?jǐn)嗄芰Φ难b置，就說明它有短路保護(hù)功能，這兩者之間怎么可能被分開來說事呢？
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，空氣開關(guān)肯定已經(jīng)啟動保護(hù)了，只是其能力小了而不能將短路電流分?jǐn)?，zui終會損壞。為什么它的分?jǐn)嗄芰π∮趯嶋H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，因為電路中短路電流有多大是根據(jù)電路參數(shù)可以計算出來的，與電源容量及線路阻抗有關(guān)，即是設(shè)計選型應(yīng)考慮的事情。
不能因為發(fā)生短路后變頻器損壞了就說它沒有短路保護(hù)功能。損壞了，就說明系統(tǒng)中有某一個環(huán)節(jié)存在有問題。
變頻器的輸出側(cè)不設(shè)短路保護(hù)是因為，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，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，根本來不及保護(hù)自己就完蛋了。加了保護(hù)也白加，因為速度太快，攔不住。第二，zui重要的，IGBT在工作時，決不允許負(fù)載開路，否則會因為高dv/dt導(dǎo)致IGBT擊穿。
正因為此，IGBT都是能自我抗短路。也就是說不怕負(fù)載短路。如果變頻器的輸出功率器件炸了，不是因為短路本身造成的，一定還有其他的原因，比如，工作中負(fù)載突然開路了，或者過載了（IGBT怕過載，不怕短路）。
先說變頻器輸出正在工作時，突然地負(fù)載斷線（開路），此時模塊被炸的原因。這都是因為此時的dv/dt太高（特別是負(fù)載較大時），此時線路的狀態(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，但太高動態(tài)電壓，還是擋不住擊穿IGBT的。因此，此時炸模塊沒商量；
再說熱過載炸模塊，變頻器的輸出功率模塊，其散熱、溫升功能是已經(jīng)設(shè)計好的，包括散熱的截面、空氣的流動或冷卻介質(zhì)的流量等等，如果超負(fù)荷指標(biāo)運行，時間越長，管子的熱積累越重。導(dǎo)致超過允許的溫升，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)做過一次關(guān)于IGBT功率器件的研究學(xué)術(shù)交流。那時，國內(nèi)的IGBT正處于研發(fā)階段，國外的產(chǎn)品用的比較普及，而國內(nèi)的還沒有推廣產(chǎn)品，那個時期，國內(nèi)的可控硅器件已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒炝耍啻蠊β识加?，IGBT還不行。記得當(dāng)時講演的一個工程師就說，他們做實驗，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，對那次交流活動的內(nèi)容記憶特別深。也知道IGBT的軟肋是什么了。
作為自動化與驅(qū)動的應(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)，而且是帶載動作，無疑將是致命的錯誤；如果是“小馬拉大車”，偷工減料心存僥幸心理，想省幾個錢，潛在的危險是存在的，而且很嚴(yán)重。
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