4 Regeln für den sicheren Betrieb mehrerer Motoren an einem VFD

Bei Feldanwendungen können mehrere Motoren mit einem einzigen variabler Frequenzantrieb (VFD) ist eine gängige, aber problematische Konstruktion. Viele Ingenieure stoßen bei der Inbetriebnahme auf Fehler wie Überstrom, Überlast oder IGBT-Schäden, die oft auf eine unsachgemäße Auswahl oder Parameterkonfiguration zurückzuführen sind.
Dieser Leitfaden kombiniert praktische technische Erfahrungen, um die wichtigsten Betriebsaspekte der Einzel-VFD-Steuerung mehrerer Motoren in vier Dimensionen umfassend zu behandeln: Auswahlprinzipien, Parameterkonfiguration, Motorschutz und Start/Stopp-Betrieb. Es versetzt Sie in die Lage, ein sicheres, stabiles und effizientes Mehrmotoren-Steuerungssystem aufzubauen.

Grundsätze der VFD-Auswahl: Die richtige Konfiguration für mehrere Motoren an einem VFD

Bei der Entwicklung einer VFD-Multimotoranwendung ist die Auswahl der wichtigste Schritt.
Wenn ein VFD mehrere Motoren antreibt, muss er diese beiden Grundsätze erfüllen:

• VFD-Nennleistung ≥ Summe aller Motornennleistungen.
• VFD-Nennstrom ≥ Summe der Nennströme aller Motoren.

Bei drei Motoren mit einer Leistung von 5 kW, 7,5 kW und 11 kW muss der ausgewählte Frequenzumrichter eine Nennleistung von ≥ 23,5 kW und einen Gesamtnennstrom haben, der die kombinierten Motorströme übersteigt.
Für einen stabilen Betrieb sollte der Frequenzumrichter um eine Leistungsstufe überdimensioniert werden, um eine Überlastung oder Überhitzung der IGBTs bei längerem Betrieb zu vermeiden.

Wichtige Punkte für VFD-Parametereinstellungen (Mehrmotorensystem)

Bei der Konfiguration der VFD-Parameter für ein Mehrmotorsystem ist die folgende Logik strikt einzuhalten:

1. Parameter Motornennleistung: Geben Sie die Summe aller Motorleistungen ein.
2. Parameter Motornennstrom: Einstellung auf den Gesamtnennstrom aller Motoren.
3. Nennspannung des Motors: Normalerweise 380V oder 400V.
4. Nennfrequenz: Gemäß Typenschild des Motors auf 50 Hz einstellen.
5. Steuermodus (V/F-Steuermodus):
   • Für VFD-Lüfter oder VFD-Pumpe Lasten, wählen Sie den Modus V/F quadriert (Variable Torque Load);
   • Für Lasten mit konstantem Drehmoment, wie z. B. Mischer oder Förderanlagen, stellen Sie auf Linear V/F (Last mit konstantem Drehmoment);
   • Der Vektorregelungsmodus ist verboten, da inkonsistente Rückführungssignale bei Mehrmotorenbetrieb zu Schwingungen und Überstrom führen.
6. Beschleunigungs-/Verzögerungszeit:
   • Wenn der VFD-Überstromfehler während des Starts auftritt, die Beschleunigungszeit verlängern;
   • Wenn während der Abschaltung eine Überspannungsauslösung des Frequenzumrichters auftritt, muss die Verzögerungszeit verlängert werden.
7. Überlastschutz-Einstellungen: Stellen Sie den Parameter für den VFD-Überlastschutz auf 150% des Gesamtnennstroms ein, um zu verhindern, dass ein zu lascher Schutz einen Ausfall des IGBT-Schutzes verursacht.
8. Drehmomentverstärkung: Angemessene Verstärkung für ein sanftes Anfahren ohne Abwürgen bei niedrigen Frequenzen.

Motorschutz bei Multi-Motor-Setup

Bei Konfigurationen mit mehreren VFD-Motoren kann ein einzelner VFD nicht jeden Motor einzeln schützen. Daher müssen externe Schutzschaltungen hinzugefügt werden:

1. Jeder Motor sollte damit ausgestattet sein:
   • Stromkreisunterbrecher (Kurzschlussschutz)
   • AC-Schütz (Schütz)
   • Thermisches Überlastrelais (Thermisches Überlastrelais) (Thermisches Überlastrelais)
2. Kommt es bei einem Motor zu einer Überlastung, einem Kurzschluss oder einer blockierten Drehung, kann der fehlerhafte Stromkreis unabhängig voneinander isoliert werden, ohne den Betrieb der anderen Motoren zu beeinträchtigen.
3. Wenn lange Kabel im System vorhanden sind, sollten Sie eine Überspannungslösung für lange Kabel oder eine Ausgangsdrossel zum Schutz der Motorisolierung in Betracht ziehen.

Verfahren zum Starten und Anhalten von Mehrmotorenmotoren

Beim VFD-Anlaufverfahren für mehrere Motoren (niedrige Frequenz) sind falsche Start-/Stoppmethoden die Hauptursache für VFD-Auslösungen.

Der korrekte Betrieb ist wie folgt:

1. Startup-Prozess:
   • Lassen Sie den VFD zunächst im Leerlauf mit 2-5 Hz laufen;
   • Schließen Sie dann nacheinander die Motoren an, indem Sie mit einem nach dem anderen beginnen;
   • Nachdem alle Motoren in Betrieb sind, erhöhen Sie schrittweise die Frequenz bis zur Zielfrequenz.
   • Diese Methode verhindert wirksam Überstromalarme, die durch einen zu hohen Blockierstrom des Rotors verursacht werden.
2. Verfahren zum Anhalten:
   • Reduzieren Sie die Betriebsfrequenz schrittweise auf 2-5 Hz;
   • Stoppen Sie die Motoren der Reihe nach, einen nach dem anderen;
   • Schalten Sie schließlich die VFD-Haupteinheit ab, um eine Energierückspeisung zu verhindern, die eine Überspannung des Zwischenkreises verursacht.

Diese gestaffelte Start/Stopp-Strategie reduziert das Risiko von VFD-Überlastauslösungen und IGBT-Schäden erheblich.

Schlussfolgerung - Bewährte Praktiken für VFD-Multimotoranwendungen

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Implementierung mehrerer Motoren an einem VFD die Beherrschung von vier Schlüsselprinzipien erfordert:

• Richtige Auswahl: Die Gesamtsumme der Leistung und des Stroms ist das wichtigste Kriterium;
• Genaue Parameter: Strenge Konfiguration der Einstellungen für Mehrmotorenlasten;
• Umfassender Schutz: Unabhängig konfigurierbarer Kurzschluss- und Wärmeschutz;
• Sanftes Starten und Stoppen: Implementieren Sie gestaffeltes Starten und sequenzielles Abschalten mit niedriger Frequenz.

Wenn Sie diese Methoden befolgen, können Sie eine sichere Systemsteuerung für mehrere Motoren mit einem VFD erreichen, die Betriebsstabilität verbessern und gleichzeitig die Lebensdauer von Motoren und Umrichtern verlängern.