Встроенная в устройство плавного пуска или преобразователь частоты защита по току, напряжению, от броска напряжения, от обрыва фаз, от перекоса фаз, от перегрузок, от короткого замыкания  и пр. Что они из себя представляют, зачем нужны и когда оправданы. Какие используются исключительно в УПП, какие в ПЧ?

В преобразователях частоты и устройствах плавного пуска применяется ряд защит, рассмотрим существующие варианты, методы их реализации и актуальность применения.
1.Защита от повышенного напряжения в сети.
Оборудование должно эксплуатироваться при напряжении питания 380 или 220 вольт, к сожалению, очень часто оно значительно превышает допустимые отклонения, заданные производителем, обычно +10-15% . Для частотных преобразователей, эксплуатация в сетях с низким качеством напряжения существует значительная опасность выхода из строя силовой части преобразователя, особенно звена постоянного тока.  Устройства плавного пуска не так часто выходят из строя в результате их эксплуатации в сетях с повышенным напряжением, но и здесь лучше придерживаться заданных допусков.  Основную опасность повышенные напряжения представляют для двигателей.  При превышении номинального допуска, у двигателя начинает расти потребляемый ток. Современные УПП (не все модели) и частотные преобразователи (большинство) имеют функциональную возможность явно задать выходное напряжение, что позволяет снизить его до номинальных значений.  Вывод. Наличие защиты от повышенного напряжения актуальна, как для самого устройства плавного пуска (преобразователя частоты), так и для двигателя. Защита от повышенного напряжения просто реализуется с использованием датчика напряжения и имеет место в современном и качественном оборудовании.

2. Защита от пониженного напряжения в сети.
Сильно заниженное, ниже 10-15% от номинала, входное напряжение представляет основную опасность для двигателя, при работе на номинальную нагрузку. Напомню, что момент асинхронного электродвигателя, прямо пропорционален квадрату напряжения. Т.е. при пониженном напряжении, двигатель может не развить номинальную мощность, при этом, как и при повышенном входном напряжении, двигатель потребляет излишний ток. Защита реализуется достаточно просто вместе  с защитой от повышенного напряжения. Вместе с этим, часто в  современных частотных преобразователях  используются новейшие векторные алгоритмы управления и построенные на основании их ШИМ (широтно-импульсная модуляция), позволяет поднимать выходное напряжение выше уровня входного на 10-15%.
3.Обрыв/перекос фаз.  Обрыв или перекос фаз  главным образом влияет на работоспособность электродвигателя, при работе на двух фазах более чем в два раза вырастает ток электродвигателя, что может привести к выходу его из строя, аналогичная ситуация происходит и при перекосе фаз. Для частотного преобразователя это ведёт к снижению напряжения звена постоянного тока, к излишней нагрузке на выпрямительный мост, что может привести к выходу из строя. Устройство плавного пуска в данной ситуации может нестабильно управлять электродвигателем, также просто потерять работоспособность из-за обесточивания встроенного источника питания.
Диагностируется датчиками тока или фазово-дифференциальными методами.  Защита присутствует в большинстве оборудования.

4. Защита от бросков напряжения.
Броски напряжения представляют серьёзную угрозу  оборудования. Их трудно диагностировать и лучшая защита от них заключается в тщательном проектировании входных цепей оборудования, устанавливая дополнительные разрядники, варисторы и шнабберные цепи.

5. Токовая защита.
На основании текущего значения тока двигателя можно оценить перегружен двигатель или нет. Ток, поступающий на электродвигатель, не должен быть выше номинального значения тока двигателя определённое время, а при низком значении тока, можно говорить о работе на холостом ходу, что актуально при построении защиты от сухого хода, например насосов.
Также ток не должен превышать номинальных рабочих значений устройств плавного пуска и частотных преобразователей, так как силовые электронные приборы рассчитаны на определённое значение тока за определённое время и при определённой температуре. Превышение этих значений грозит выходом из строя оборудования.
В большинстве устройств датчиками тока являются или обычные шунты, или современные датчики на эффекте Холла.

6.Тепловая защита.
Необходима для защиты от перегрева силовых электронных приборов, IGBTтранзисторов (модулей) и выпрямительных мостов для  частотного преобразователя и тиристоров (модулей) для устройства плавного пуска.
Иногда  встречаются устройства для подключения внешнего датчика температуры, который монтируется в обмотку электродвигателя, что позволяет следить за температурным режимом двигателя. Реализуется чаще всего на термостатах и терморезисторах.

7. Защита от утечки тока.
Для исключения аварийной ситуации, ввиду нарушения изоляции проводов соединяющих источник напряжения и устройство, проводов между двигателем и устройством, а также утечки тока ввиду сильного загрязнения или повреждения  электрических элементов, плат самого устройства используется защита от утечки тока. Реализуется дифференциальными методами анализа фаз, амплитуд напряжений и токов.
Для реализации используются  установленные датчики напряжения и тока. Полученные датчиками значения, проходят соответствующую математическую обработку, на основании результатов которых, защита может быть активирована. Применяется в частотных преобразователях и в устройствах плавного пуска.

8. Защита от  короткого замыкания.
В случае короткого замыкания на входе устройства (редкий случай, основная причина которого неисправность частотного преобразователя или устройства плавного пуска), основная функция защиты ложится на установленные автоматические выключатели и предохранители. Не стоит пренебрегать требованиями производителей по их установке. Пренебрежение этими требованиями может привести к тяжелым последствиям, вплоть до пожаров.
На выходе короткое замыкание, чаще всего обусловлено межобмоточным замыканием внутри двигателя. IGBTтранзистор, входящий в состав любого современного частотного преобразователя, можно закрыть (например, по сигналу от датчиков тока), и защитить от протекающего через него большого тока, и тем самым отключить двигатель. А вот тиристор в устройстве плавного пуска имеет особенность закрываться только  при переходе тока через ноль. И если в момент короткого замыкания он был открыт, то необходимо ограничить ток с помощью полупроводниковых предохранителей, либо применять быстродействующие плавкие предохранители. В противном случае устройство плавного пуска выйдет из строя. В современных устройствах плавного пуска  и частотных преобразователях применяются превентивные методы диагностики неисправностей двигателя, что позволяет выявить будущее короткое замыкание ещё до его появления.

9. Аварийное отключение в случае неисправности преобразователя частоты или устройства плавного пуска.
Важнейшей защитой является самодиагностика устройства плавного пуска и частотного преобразователя. Заблаговременно обнаруженная неисправность позволит предотвратить аварию в случае запуска неисправного оборудования и  произвести его ремонт. Современное оборудование обладает мощными микроконтроллерами, которые обсчитываю сигналы с датчиков, следят за различными параметрами и  на основании этих данных выдают сигналы о неисправности оборудования. Например, если потеряли ёмкость конденсаторы в звене постоянного тока частотного преобразователя, соответственно под нагрузкой упадёт постоянное напряжение этого звена и уменьшиться время их заряда. Микроконтроллер анализирует эти два фактора и выдаёт ошибку о неисправности оборудования. Заменив старые конденсаторы, мы получим работоспособное оборудование.