400Hz中频电源做三相不平衡负载试验,测试过程中功率模块发热量大,测试结束后要不要等降温再继续,这个环节不能靠感觉。发热机理、温度监测、降温时长,这三项就是间歇降温操作的核心。
400Hz中频电源不平衡测试中温度从哪来
400Hz中频电源带不平衡负载时,三相输出电流不一样。电流大的那一路绕组和IGBT模块承担额外损耗。[1]不平衡度超过10%后,内部整流模块和逆变模块的开关损耗明显上升。连续带载30分钟,柜内温度可能达到80℃以上。实际测试中遇到过外壳温度62℃、IGBT温度接近85℃的情况。这种状态下继续加压,绝缘材料寿命会加速衰减。
不平衡测试结束后到底等不等降温
测试结束以后,绕组内部的热量还没有完全散出去。停机的前几分钟,IGBT模块表面温度会继续上升5℃到10℃,[1]这叫热惯性。如果不等降温直接做下一轮测试,模块结温会一轮比一轮高。多轮叠加以后,过温保护动作跳闸。严重时焊点出现应力裂纹。
判断要不要等降温,看温度数据。机柜内温度降到40℃以下,再送电做下一轮。这个标准在现场是可行的。
三相不平衡负载试验间歇降温的办法
间歇降温做法不复杂。每轮不平衡测试结束后,切断负载,中频电源保持空载运行,让散热风机继续工作。空载运行5分钟后,用红外测温枪测量散热器根部温度。温度降到环境温度加15℃以内,开始下一轮。下表是现场常用的降温参考:
| 负载不平衡度 | 单轮测试时长 | 降温运行时长 | 复测温度门槛 |
|---|---|---|---|
| 10%以内 | 60分钟 | 15分钟 | 绕组温度55℃以下 |
| 10%~25% | 30分钟 | 30分钟 | IGBT壳温50℃以下 |
| 25%~50% | 15分钟 | 45分钟 | 柜内温度45℃以下 |
| 50%以上 | 10分钟 | 60分钟 | 全部测温点40℃以下 |
表中数据来自环境温度25℃下的实测记录。现场温度高于30℃时,降温时间延长10分钟。
降温期间温度探头怎么放
温度探头放三个位置。一个是逆变模块散热器表面,一个是中频变压器铁芯表面,一个是进风口上方20厘米处。三处温度全部降下来,才说明内部热量散得差不多。不平衡度大的那一相,散热器温度比其他相高不少。测温枪对准散热器翅片根部,数据最接近真实结温。
降温时间到了以后,打开柜门用手背靠近模块表面,感受不到明显热气,说明可以继续送电。但仍然要用测温枪复核,以数据为准。
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实际操作中要注意的细节
一,做三相不平衡负载测试之前,确认三相负载开关都在断开位置。逐相合闸,每合上一相记录一次电流值,方便计算不平衡度。
第二,不平衡度按“(最大相电流减去最小相电流)除以额定电流再乘以100%”计算。数值超过30%时,单轮测试时间控制在15分钟以内。

第三,降温期间不要给中频电源完全断电。断电后风机停转,热量反而散不出去。保留控制电,让散热风机继续转,这种做法才是降温的关键。
第四,连续做三轮以上不平衡试验的中频电源,要检查功率模块固定螺丝有没有松动。温度反复变化会让螺丝扭矩变小,这一点容易被忽略。
山东运电气有限公司生产的400Hz中频电源设备,在出厂前做三相不平衡负载试验时,采用的就是这种间歇降温流程。每一轮测试过后,降温时间按测温数据确定,不靠估计。设备经过多轮考核后,各项性能指标稳定。
现场还有一个常见现象。测试人员为了抢时间,把降温时长压缩一半。结果下一轮测试刚跑到10分钟,过温报警就亮了。反复几次以后,模块的焊缝位置出现细微裂纹。降温等待不是浪费时间,是保护设备的关键环节。按表格里的间歇降温数据操作,既能控制好温升,又能保证试验结果真实。具体测试时间和降温时长的实时数据,请拨打网页上的联系电话沟通确定。
参考文献
- IGBT模块 — 来源:百度百科
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