變頻器過載能力測試-GB/T 12668.2

變頻器（Variable Frequency Drive, VFD）作為現(xiàn)代工業(yè)自動化系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，廣泛應(yīng)用于電機調(diào)速、節(jié)能控制等領(lǐng)域。其運行的可靠性與安全性直接關(guān)系到整個生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為確保變頻器在各種工況下能夠安全、穩(wěn)定運行，國際及國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對其性能提出了明確要求，其中過載能力是衡量變頻器動態(tài)性能和熱耐受能力的重要指標(biāo)之一。

國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 12668.2-2002《調(diào)速電氣傳動系統(tǒng) 第2部分：一般要求 低壓交流變頻電氣傳動系統(tǒng)額定值的規(guī)定》等效采用國際電工委員會IEC 61800-2標(biāo)準(zhǔn)，對低壓交流變頻電氣傳動系統(tǒng)的額定值、使用條件、性能要求及測試方法進行了規(guī)范，其中包含了對變頻器過載能力的定義與測試要求。

本文將圍繞該標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)闡述變頻器過載能力的定義、測試目的、測試條件、測試方法及結(jié)果判定依據(jù)。

過載能力的定義

根據(jù)GB/T 12668.2，變頻器的過載能力是指其在短時間內(nèi)承受超過額定輸出電流的能力。該能力通常以“過載倍數(shù)”和“持續(xù)時間”的形式表示，例如：

• 150% 額定電流，持續(xù) 60秒

• 180% 額定電流，持續(xù) 2秒

過載能力反映了變頻器在啟動、負載突變或短時重載工況下的應(yīng)對能力，是評估其設(shè)計裕量和保護功能的重要參數(shù)。

測試目的

進行過載能力測試的主要目的包括：

1. 驗證設(shè)計合規(guī)性：確認變頻器的實際過載能力是否滿足制造商聲明的技術(shù)規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn)要求。

2. 評估熱穩(wěn)定性：檢驗功率器件（如IGBT）、直流母線電容、散熱系統(tǒng)等關(guān)鍵部件在過流條件下的溫升與熱應(yīng)力承受能力。

3. 檢驗保護功能：驗證過流保護、過熱保護等安全機制能否在規(guī)定時間內(nèi)準(zhǔn)確動作，防止設(shè)備損壞。

4. 保證產(chǎn)品一致性：為批量生產(chǎn)提供質(zhì)量控制依據(jù)，確保不同批次產(chǎn)品性能一致。

測試依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

本測試主要依據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)：

• GB/T 12668.2-2002《調(diào)速電氣傳動系統(tǒng) 第2部分：一般要求 低壓交流變頻電氣傳動系統(tǒng)額定值的規(guī)定》

• IEC 61800-2:2017 《可調(diào)速電力驅(qū)動系統(tǒng)第2部分：一般要求》

測試條件

為確保測試結(jié)果的可比性和準(zhǔn)確性，測試應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件下進行：

1. 環(huán)境溫度：25℃ ± 5℃

2. 海拔高度：< 1000米

3. 冷卻條件：按照制造商規(guī)定的方式（自然冷卻、強制風(fēng)冷等）正常運行

4. 電源電壓：額定輸入電壓，電壓波動不超過±2%

5. 負載類型：模擬電機負載的阻感性負載或?qū)嶋H電機

6. 預(yù)運行：變頻器在額定負載下運行至少30分鐘，使其達到熱平衡狀態(tài)

測試方法

1. 測試設(shè)備

• 可編程交流電源

• 電子負載或測功機

• 電流傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（帶寬 ≥ 100kHz）

• 溫度記錄儀（監(jiān)測IGBT模塊、散熱器等關(guān)鍵點溫度）

• 示波器

• 功率分析儀

2. 測試步驟

1. 初始檢查：

• 確認變頻器型號、額定參數(shù)與測試要求一致。

• 檢查接線正確性，確保接地良好。

2. 熱平衡建立：

• 在額定電壓、額定頻率、額定負載下連續(xù)運行30分鐘以上，使內(nèi)部溫升趨于穩(wěn)定。

3. 施加過載電流：

• 通過調(diào)節(jié)負載或設(shè)定變頻器輸出，使輸出電流迅速上升至規(guī)定過載水平（如150%額定電流）。

• 同時啟動計時器，開始記錄時間。

4. 持續(xù)監(jiān)控：

• 實時監(jiān)測輸出電流、電壓、直流母線電壓、關(guān)鍵點溫度。

• 觀察變頻器是否出現(xiàn)報警、跳閘或異?，F(xiàn)象。

5. 結(jié)束條件判斷：

• 若在規(guī)定時間內(nèi)未發(fā)生保護動作，且各項參數(shù)正常，則認為通過該等級過載測試。

• 若提前跳閘，需記錄跳閘時間，并分析原因（是否為過流、過熱或其它故障）。

6. 恢復(fù)與復(fù)測：

• 每次過載測試后，應(yīng)讓變頻器冷卻至接近初始溫度后再進行下一次測試。

• 對多個過載等級（如150%、180%）分別進行測試。

結(jié)果判定

測試結(jié)果應(yīng)滿足以下條件方可判定為合格：

• 在規(guī)定的過載電流和時間內(nèi)，變頻器未發(fā)生永久性損壞；

• 所有電氣參數(shù)（電壓、電流、頻率）保持在允許范圍內(nèi)；

• 關(guān)鍵部件溫升不超過絕緣等級限值；

• 若觸發(fā)保護，其動作時間應(yīng)不早于規(guī)定最小持續(xù)時間（如150%過載至少維持60秒）；

• 過載結(jié)束后，變頻器能恢復(fù)正常運行或按設(shè)計邏輯停機。