האם המנוע באמת לא יישרף אם נעשה שימוש בממיר תדרים?

1 נזק שנגרם מעומס חריג
נכון שמעגל ההגנה של המהפך כבר די שלם. להגנה על מודול המהפך היקר, כל יצרן אינוורטר עשה עבודה רבה על מעגל ההגנה שלו, מזיהוי זרם פלט ועד זיהוי נפילות מתח שפופרת IGBT של מעגל ההנעה, ושואף ליישם את הגנת עומס יתר המהירה ביותר עם התגובה המהירה ביותר מְהִירוּת!
מזיהוי מתח ועד זיהוי זרם, מזיהוי טמפרטורת מודול ועד זיהוי פלט אובדן פאזה וכו', אין מעגל הגנה חשמלי ממוקד ויעודי כמו המהפך. כאשר איש מכירות האינוורטר מזכיר את ביצועי המהפך, עליו לציין גם את תפקוד ההגנה של המהפך, ולרוב מבטיח באופן לא מודע למשתמש: עם המהפך, פונקציית ההגנה המקיפה שלו, המנוע שלכם לא יישרף בקלות. איש המכירות הזה לא ידע שההבטחה הזו תביא לו פסיביות גדולה!

האם המנוע באמת לא יישרף בעת שימוש בממיר תדרים? תשובתי היא: בהשוואה לאספקת חשמל בתדר תעשייתי, סביר יותר שהמנוע יישרף כשמשתמשים בממיר תדרים, והצריבה הקלה של המנוע הופכת את מודול המהפך של ממיר התדרים גם לקל ל"מחיקה" ביחד. מעגל ההגנה על זרם יתר הרגיש של ממיר התדרים חסר אונים כאן ואינו ממלא שום תפקיד. זהו גורם חיצוני מרכזי לנזק למודול ממיר התדרים. תן לי לספר לך את הסיבה.
מנוע יכול לפעול תחת מצב תדר החשמל. למרות שזרם הריצה גדול מעט מהזרם המדורג, יש עליית טמפרטורה מסוימת לאחר פעולה ארוכת טווח. זה מנוע חולה. זה אכן יכול לרוץ לפני שהוא נשרף. אבל לאחר החיבור לממיר התדרים, הוא יהיה עומס לעיתים קרובות ולא יכול לפעול. זה לא עניין גדול.
מנוע יכול לפעול תחת מצב תדר החשמל. משתמשים משתמשים בו כרגיל כבר שנים רבות. אנא שימו לב למילה "שנים רבות". משתמשים רוצים לחסוך בחשבונות החשמל או צריכים לבצע טרנספורמציה של המרת תדר עקב שינוי תהליכים. אבל לאחר החיבור לממיר התדרים, תקלות OC יקפצו לעתים קרובות. זה טוב. ההגנה מושבתת והמודול אינו שבור.

הדבר המפחיד הוא שהמהפך לא נקלע מיד לתקלת ה-OC, אבל ללא סיבה במהלך הפעולה - לאחר שלושה או יומיים בלבד של פעולה, המודול התפוצץ והמנוע נשרף. המשתמש האשים את איש המכירות: המהפך שהתקנת היה באיכות ירודה ושרף לי את המנוע, אז אתה צריך לפצות על המנוע שלי!

לפני זה, המנוע נראה ממש בסדר ופעל היטב. זרם הריצה נמדד, ומכיוון שהעומס היה קל, הוא הגיע רק למחצית מהזרם הנקוב; ספק הכוח התלת פאזי נמדד, 380V, והוא היה מאוד מאוזן ויציב. באמת נראה שהאינוורטר ניזוק, וגם המנוע ניזוק.
אם הייתי שם, הייתי הוגן ככה: אל תאשים את המהפך, זה המנוע שלך שכבר "חולה סופני" ופרץ פתאום, והמהפך נפגע!

בידוד פיתולי המנוע הצטמצם מאוד עקב עליית טמפרטורת הפעולה והלחות של המנוע, ואף יש לו ליקויי בידוד ברורים, הנמצאים בנקודה הקריטית של התמוטטות המתח. בתנאי אספקת החשמל בתדר הכוח, כניסת פיתול המנוע היא מתח תלת פאזי של גלי סינוס 50Hz, המתח המושרה שנוצר על ידי הפיתול נמוך אף הוא, ורכיב הנחשולים בקו קטן. הפחתה בבידוד המנוע עלולה להביא רק ל"זרם דליפה" בלתי בולט, אך תופעת התמוטטות המתח טרם התרחשה בין הסיבובים והשלבים של הפיתול, והמנוע עדיין "פועל כרגיל".
יש לומר שככל שמידת הזדקנות הבידוד מעמיקה עוד יותר, גם אם הוא עדיין תחת אספקת חשמל בתדר מתח, מאמינים שבעתיד הקרוב, המנוע בסופו של דבר ישרף עקב פריצת מתח בין שלבים או פיתולים שנגרמו על ידי הזדקנות בידוד. אבל הבעיה היא שזה לא נשרף עכשיו.
לאחר החיבור למהפך, תנאי אספקת החשמל של המנוע הפכו ל"רעים": פלט צורת הגל PWM על ידי המהפך הוא למעשה מתח נושא של כמה קילו-הרץ או אפילו יותר מעשרה קילו-הרץ, ורכיבים שונים של מתח הרמוני יהיו גם הם. נוצר במעגל אספקת הכוח המתפתל של המנוע.

ממאפייני השראות, ניתן לראות שככל שמהירות השינוי של הזרם הזורם דרך המשרן מהירה יותר, כך המתח המושרה של המשרן גבוה יותר. המתח המושרה של פיתול המנוע גבוה מזה של ספק הכוח בתדר החשמל (חשבון ציבורי: Pump Butler). פגמי הבידוד שאינם יכולים להיחשף במהלך אספקת החשמל בתדר החשמל אינם מסוגלים לעמוד בפני השפעת המתח המושרה מתחת לנשא בתדר גבוה, ולכן מתרחשת התמוטטות המתח בין הסיבובים או השלבים של הפיתול. הקצר בין השלבים והסיבובים של פיתול המנוע גרם לקצר פתאומי של פיתול המנוע. במהלך הפעולה, המודול התפוצץ והמנוע נשרף.
בשלב הראשוני של הפעלת המהפך, מכיוון שתדר המוצא והמתח נמצאים שניהם במשרעת נמוכה יחסית, כאשר ישנה תקלה במנוע העומס, למרות שנגרמת זרם מוצא גדול, זרם זה נמצא לעתים קרובות בתוך הערך הנקוב, מעגל זיהוי הזרם מופעל בזמן, והמהפך מיישם פעולת כיבוי מגן, והמודול אינו בסכנת פיצוץ.
עם זאת, אם מתח המוצא התלת-פאזי והתדר מגיעים לאמפליטודה גבוהה כאשר הוא פועל במהירות מלאה (או קרוב למהירות מלאה), אם יש התמוטטות מתח בפיתול המנוע בזמן זה, יווצר זרם נחשול עצום באופן מיידי, ומודול המהפך לא יוכל לעמוד בו ולהתפוצץ ולהיפגע לפני הפעלת מעגל זיהוי הזרם.
מכאן ניתן לראות שמעגל ההגנה אינו כל יכול, ולכל מעגל הגנה יש את ה"צלעות החלשות" שלו. המהפך חסר אונים מפני התמוטטות המתח הפתאומי של פיתול המנוע במהלך פעולה במהירות מלאה, והוא אינו יכול למלא תפקיד מגן יעיל. לא רק מעגל הגנת המהפך, אלא כל מגן מנוע אינו יכול לספק הגנה יעילה מפני תקלות פתאומיות כאלה. כאשר מתרחשות תקלות פתאומיות כאלה, ניתן רק להכריז שהמנוע אכן "מת".

תקלה מסוג זה היא מכה אנושה למודול מוצא המהפך של המהפך, ואין מנוס.
סיבות אחרות הנגרמות על ידי אספקת חשמל או עומס, כגון מתח יתר, תת-מתח, עומס כבד, או אפילו זרם יתר שנגרם על ידי עצירה, יכולות להגן ביעילות על בטיחות המודול בהנחה שמעגל ההגנה של המהפך תקין, וההסתברות לנזק למודול תפחת מאוד. לא אדון בזה כאן.

2. נזק למודול שנגרם על ידי מעגל מהפך רע
1. מעגל כונן רע יגרום לנזק ראשוני למודול
ממצב אספקת החשמל של מעגל הכונן, ניתן לראות שהוא מופעל בדרך כלל על ידי ספקי כוח חיוביים ושליליים. +15מתח V מספק את מתח העירור של צינור ה-IGBT כדי להפעיל אותו. -5V מספק את מתח הניתוק של צינור ה-IGBT כדי להפוך אותו לאמין ומהיר. כאשר מתח ה-+15V אינו מספיק או אובד, לא ניתן להפעיל את צינור ה-IGBT המתאים. אם מעגל זיהוי תקלות המודול של מעגל הכונן יכול לזהות גם את צינור ה-IGBT, מעגל זיהוי תקלות המודול יכול לדווח על אות ה-OC ברגע שהמהפך נכנס לפעולה, והמהפך מיישם את פעולת כיבוי ההגנה, שהיא כמעט בלתי מזיקה למודול.
במקרה שהמתח השלילי של ניתוק ה--5V אינו מספיק או אבד (בדיוק כמו גשר המיישר התלת-פאזי, נוכל תחילה להתייחס למעגל הפלט של המהפך כגשר מהפך, וצינורות ה-IGBT יוצרים שלוש זרועות גשר עליונות ושלוש זרועות גשר תחתונות, כגון צינורות ה-IGBT של זרוע הגשר העליונה בפאזה U וזרוע הגשר התחתונה בשלב U.), כאשר העליונה (התחתונה) זרוע הגשר של כל שלב מגורה ומופעלת, צינור ה-IGBT של זרוע הגשר התחתונה (העליונה) המתאימה תטען על ידי קיבול צומת האספן-שער של צינור ה-IGBT לקיבול צומת השער-פולט עקב אובדן החתך- כבוי מתח שלילי, וכתוצאה מכך הולכה לא נכונה של הצינור, ושני הצינורות יוצרים קצר חשמלי לאספקת החשמל DC! התוצאה היא: המודולים מפוצצים!

אובדן המתח השלילי בנקודת הניתוק עלול להיגרם כתוצאה מנזק ל-Driver IC, נזק לצינור התחתון של שלב דרייבר הכוח (בדרך כלל מורכב ממגבר כוח עוקב מתח דו-שלבי) לאחר ה-Driver IC, חיבור לקוי של מוביל מסוף ההדק, או ענף אספקת חשמל שלילי גרוע של מעגל הדרייבר או כשל בקבל המסנן של ספק הכוח. ברגע שמתרחשת כל אחת מהתופעות לעיל, זו תהיה מכה אנושה למודול! זה בלתי הפיך.

2. נתיב העברת דופק לקוי יהווה גם איום על המודול. פלט הדופק של מהפך ה-PWM 6-ערוץ על ידי ה-CPU נשלח לעתים קרובות לפין הקלט של ה-IC של מנהל ההתקן באמצעות שישה מאגרים מתהפכות (פאזה משותפת), מה-CPU ל-IC של מנהל ההתקן, ולאחר מכן למסוף ההדק של מודול מהפך. אם אחד מ-6 האותות מופסק, המהפך עשוי לדווח על תקלת OC. ירידת מתח הצינור של צינורות ה-IGBT בשלוש זרועות הגשר התחתונות של גשר המהפך מזוהה ומעובדת על ידי מעגל זיהוי תקלות המודול כאשר הוא מופעל. לשפופרות ה-IGBT בשלוש זרועות הגשר העליונות יש זיהוי נפילות מתח בצינור במספר קטן של ממירים, ומעגל זיהוי נפילת מתח הצינור מושמט ברוב הממירים. כאשר לצינור ה-IGBT שמאבד את דופק העירור יש במקרה מעגל זיהוי נפילת מתח בצינור, לאחר איבוד דופק העירור, מעגל הזיהוי ידווח על תקלת OC והמהפך יכבה להגנה; (2) למהפך עשויה להיות סטיית פאזה. צינור ה-IGBT שמאבד את דופק העירור הוא הצינור ללא מעגל זיהוי נפילות מתח בצינור. רק הלחץ השלילי הניתוק קיים, מה שיכול לגרום לו לנתק בצורה מהימנה. לזרוע גשר הפאזה יש רק פלט חצי גל, מה שגורם למהפך לפעול בסטיית פאזה. כתוצאה מכך, נוצר רכיב DC בפיתול המנוע, אשר גם יוצר זרם נחשול גדול (חשבון ציבורי: Pump Butler), הגורם לפגיעה ולפגיעה במודול! עם זאת, ההסתברות לנזק נמוכה מהסיבה הראשונה.

אם נתיב שידור הדופק הזה נשבר תמיד, גם אם מעגל תקלות המודול אינו יכול לשחק תפקיד, מעגל זיהוי הזרם כגון המשרן ההדדי יכול למלא תפקיד ויכול גם למלא תפקיד מגן. עם זאת, קיים חשש שמסלול שידור זה יתנתק מעת לעת עקב תקלות כמו מגע לקוי, ואף יהיה ניתוק אקראי. מעגל זיהוי הזרם אינו מוסבר ואין לו זמן להגיב, מה שגורם למהפך לגרום לפלט "סטיית פאזה לסירוגין", יצירת זרם השפעה גדול ופגיעה במודול. המנוע "יקפוץ" במצב פלט זה, וישמיע צליל "קליק", ויצירת החום ואובדן החום יגדלו משמעותית, וגם קל להינזק.
3. מעגל זיהוי הזרם ומעגל זיהוי טמפרטורת המודול נכשלים או נכשלים, והמודול אינו יכול להגן ביעילות מפני זרם יתר והתחממות יתר, ובכך גורם נזק למודול.
4. לאחר שקיבולת קבל אחסון האנרגיה של מעגל DC הראשי יורדת או מאבדת קיבולת, הרכיב הפועם של מתח מעגל DC עולה. לאחר הפעלת המהפך, זה לא ברור במצב ללא עומס וללא עומס, אך במהלך תהליך ההתנעה הטעון, מתח המעגל עולה, מודול המהפך מתפוצץ וניזוק, וגם מעגל ההגנה אובד

עבור ממירים שפועלים שנים רבות, לאחר שהמודול נפגע, לא ניתן להתעלם מבדיקת קיבולת קבלי אחסון האנרגיה של מעגל DC. אובדן קיבול מוחלט הוא נדיר, אבל ברגע שזה קורה, זה יגרום נזק למודול המהפך במהלך תהליך הפעלת העומס, וזה גם בטוח!

3. למספר קטן של ממירים ביתיים עם איכות ירודה וביצוע עלוב יש מודולים שקל מאוד לפגוע בהם. כן, בשנים האחרונות התחרות בשוק האינוורטרים נעשית עזה יותר ויותר, ושולי הרווח של הממירים הלכו והצטמצמו, אך ניתן לשפר את התחרותיות של המוצרים שלהם באמצעות התקדמות טכנולוגית ושיפור הפריון. אין זה חכם להגדיל את נתח השוק שלהם על ידי שימוש במוצרים ישנים כחדשים, במוצרים נחותים כטובים, והפחתת יכולת המודול לחתוך פינות. זוהי התנהגות קצרת רואי וקצרת טווח. 1. איכות ירודה וביצוע עלוב מגבירים את שיעור הכשלים של מעגל הגנת תקלות המהפך. לא ניתן להגן ביעילות על מודול המהפך על ידי מעגל ההגנה, ובכך להגדיל את ההסתברות לנזק למודול. 2. בחירת הקיבולת של מודול המהפך צריכה להגיע בדרך כלל ליותר מפי 2.5 מהזרם הנקוב כדי להבטיח פעולה בטוחה לטווח ארוך. לדוגמה, מהפך 30kW עם זרם נקוב של 60A צריך להשתמש במודול של 150A עד 200A. השימוש ב-100A קטן מדי. אבל כמה יצרנים מעזים להשתמש במודולי 100A להתקנה! מה שגרוע יותר, יש גם מי שמשתמש במודולים ישנים ונחותים. סוג זה של מהפך לא רק שקל לפגוע במודול במהלך הפעולה, אלא גם מתפוצץ לעתים קרובות במהלך תהליך האתחול! הצוות שהתקין מהפך מסוג זה באתר פחד והשתמש במקל עץ כדי ללחוץ מרחוק על כפתור ההפעלה בלוח ההפעלה.
המודול בעל הקיבולת הקטנה חייב להיות מסוגל לפעול בקושי. המודול עומס יתר על המידה ומעגל ההגנה הופך חסר תועלת (מוגן על ידי קיבולת ההספק המסומנת של המהפך במקום ערך הקיבולת בפועל של המודול). זה ממש לא נורמלי שהמודול לא מתפוצץ לעתים קרובות.
מכונה מסוג זה נראית מאוד "חמה" כשהיא רשומה לראשונה בגלל המחיר הנמוך שלה, אבל לא ייקח הרבה זמן עד שהיצרן יפשוט את הרגל.
סיבה שלישית זו לנזק למודול לא צריכה להיות סיבה. אני מקווה שבעתיד הקרוב, הסיבות לנזק במודול יהיו רק שתי הסיבות הראשונות.
עבור ממירים ביתיים, לפעמים גרגר של צואת חולדות מקלקל את כל סיר המרק. ממירים רבים עדיין טובים, לא נחותים ממוצרים זרים, ואיכותיים ומחיר נמוך.