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Les onduleurs à fréquence variable à usage général à moyenne et basse puissance (on parle généralement d'onduleurs de fréquence VFD) sont des onduleurs de type tension qui utilisent un mode de fonctionnement AC-DC-AC.en raison de la très grande capacité du condensateur de filtre du côté CC, il équivaut à un court-circuit pour le courant au moment de la charge, résultant en un courant d'entrée très important.Si aucune résistance de charge n'est ajoutée entre le pont rectificateur et le condensateur électrolytique, il est équivalent à un court-circuit direct de l'alimentation 380V à la terre, et le courant infini instantané à travers le pont rectificateur provoquera l'explosion du pont rectificateur.Après ajout d'une résistance de charge pour limiter le courant, si aucun relais ou autre composant n'est connecté en parallèle, la consommation d'énergie de la résistance de charge sera très élevée.

Par exemple, pour un VFD de 22 kW, il y a au moins 45 A de courant sur le terminal PN (bus CC).S'il y a un problème avec la partie "connexion du circuit de commande" (comme des problèmes de qualité avec les relais ou thyristors, etc.), la résistance de charge sera endommagée en raison d'un surchauffement après un certain temps de fonctionnement du VFD.la résistance de charge est connectée en série dans le circuit de charge pour limiter le courant pendant l'allumage afin de protéger les composants du circuit d'entrée tels que le redresseurLe circuit de démarrage du VFD Siemens 6SE701G est illustré sur le diagramme ci-joint.

Une fois la charge terminée, le circuit de commande raccourcit la résistance à travers les contacts d'un relais ou d'un thyristor pour compléter le processus de mise sous tension de l'onduleur de fréquence VFD.Si la puissance d'entrée CA du VFD est fréquemment allumée et éteinte, ou si les contacts du contacteur de dérivation sont mal connectés ou si la résistance de conduction du thyristor augmente,une charge répétée ou un temps de charge excessivement long entraînera la décharge de la résistance de chargePar conséquent, avant de remplacer la résistance de charge, la cause doit être identifiée avant que le VFD puisse être remis en service.

Cependant, dans certains onduleurs de fréquence VFD, le processeur effectue la détection de tension et la réduction de fréquence lors du démarrage.et le contacteur ne s'allume pas, le grand courant lors du démarrage créera une baisse de tension significative à travers la résistance de charge.La chute soudaine de la tension CC du circuit principal est détectée par le circuit de détection de tensionLorsque le VFD est déchargé ou légèrement chargé, le circuit de détection "signale immédiatement" une défaillance de sous-tension,et le processeur va immédiatement arrêter la machine pour la protectionDans ce cas, la résistance n'a pas le temps de s'épuiser avant que le VFD s'arrête et se protège.

01. Comment choisir la valeur de résistance de la résistance de charge?

Une fois que la tension de 380 V CA est rectifiée, elle charge le condensateur électrolytique à travers la résistance de charge.l'alimentation auxiliaire commence à alimenter la carte de commandeAu moment du démarrage, plus la valeur de la résistance de la résistance de charge est faible, plus la résistance de la résistance de charge est faible, et plus la résistance de la résistance de charge est faible.plus le courant circule à travers le pont rectificateurLes techniciens débutants en réparation d'inverseurs de fréquence VFD appellent souvent pour demander si le remplacement de la résistance de charge par une plus petite pourrait provoquer le pont de redressement à exploser immédiatement après le démarrage.La réponse est non..

En fait, lors du démarrage, un pont de redresseur soufflé n'est généralement pas causé par une résistance de charge trop petite R mais plutôt par une R trop grande.flux de courant à travers la résistance de charge pour charger le condensateurUne fois que la tension est suffisante pour activer l'alimentation auxiliaire (par exemple, 200V), le processeur envoie un signal pour fermer le relais ou déclencher le thyristor.Si la tension au point b du relais est faible (mais supérieure à 200 V) alors que la tension au point a, directement rectifiée à partir de 380 V CA (environ 540 V CC), une différence de tension significative existe entre les points a et b.le courant est extrêmement élevé, comme si on appliquait plusieurs centaines de volts à travers une très petite résistance.Ce sursaut de courant dépasse de loin la capacité nominale du pont rectificateur, ce qui le fait échouer.

Pour les onduleurs de fréquence VFD de plus grande puissance, la résistance de charge est plus petite.Puisque la constante de temps RC détermine la durée de chargeEn général, la résistance de charge doit être sélectionnée de manière à ce que sa valeur maximale ne dépasse pas 300Ω et sa valeur minimale soit au moins 10Ω.Des résistances plus grandes sont utilisées pour les VFD à faible puissance, tandis que les résistances plus petites sont utilisées pour les unités de haute puissance.

02. Sélection de la capacité du condensateur de stockage d'énergie

La règle générale de base pour la sélection des condensateurs est ≥ 60 μF/A. Par exemple, un onduleur de fréquence VFD de 15 kW avec un courant nominal de 30 A nécessite une capacité de ≥ 60 μF/A × 30 A, soit au moins 1800 μF.C'est pourquoi, quatre condensateurs de 2200 μF (deux en parallèle et deux en série) ou deux condensateurs de 4700 μF (en série) sont généralement choisis.La qualité peut varier considérablement d'un fabricant à l'autre..

Certains techniciens ne remplacent que le module d'onduleur endommagé lors de la réparation d'un onduleur de fréquence VFD, seulement pour constater que le module tombe à nouveau en panne peu de temps après.Ils peuvent blâmer la mauvaise qualité du module ou les environnements d'exploitation difficiles, mais la cause principale est souvent qu'ils ne parviennent pas à identifier pourquoi le module a échoué en premier lieu, laissant les problèmes sous-jacents non résolus.

Les facteurs internes qui entraînent des dommages au module de l'onduleur comprennent la dégradation du condensateur, comme une capacité réduite ou une défaillance complète,qui peut être aussi critique que les facteurs externes comme la surcharge prolongéeLes conséquences des problèmes de condensateur ne doivent pas être sous-estimées. Une légère réduction de la capacité peut se manifester par une mauvaise gestion de la charge,déclenchement de déplacements de basse tension de bus en courant continu sous lourdes chargesUne défaillance grave du condensateur peut endommager fatalement le module de l'onduleur avant que le circuit de détection de tension puisse réagir.

Lorsque les condensateurs se dégradent (par exemple, une capacité réduite), l'onduleur de fréquence VFD peut apparaître normal sous des charges légères, mais échouer sous pleine charge.Le bus CC perd ses capacités de stockage et de filtrage de l'énergiePendant le démarrage du moteur, l'augmentation du courant exacerbe ces pulsations.Cela explique pourquoi la sélection d'une résistance de charge trop petite endommage les condensateurs haute tension, tandis qu'une résistance trop grande risque de faire sauter le pont rectificateur.si la force électromotrice arrière (EMF) du moteur ou la fréquence de sortie du VFD s'aligne sur la fréquence de courant continu pulsanteCette résonance, combinée à l'inductivité parasitaire et à la capacité du circuit, génère des surtensions dangereuses.Bien que les IGBT et les diodes de serrage de tension dans le module de l'onduleur aient des valeurs de tension avec des marges de sécuritéMême les circuits de protection les plus sophistiqués peuvent ne pas réagir assez rapidement à de tels transients de tension.

Les problèmes de condensateur sont souvent insidieux, se présentant comme des " défauts souples " qui sont facilement négligés.Les condensateurs soumis pendant des années à des conditions difficiles peuvent développer des bornes corrodées en raison de la charge et de la décharge à haute fréquenceBien que les mesures de la capacité puissent sembler normales, une résistance interne accrue provoque des chutes de tension pendant le fonctionnement, ce qui induit en erreur les techniciens.La dégradation du condensateur peut déclencher des surtensions résonantes, qui sont une cause principale de défaillance du module.