Luftkompressor VFD PM-Motorfehler: 4 Ursachen, 3 Schritte zur Behebung

Hallo zusammen, heute möchte ich einen Fall aus der Praxis schildern, bei dem es um die Fehlersuche beim abnormalen Anlaufen eines Luftkompressor-VFD (VFD-Antriebe) mit einem Permanentmagnet (PM)-Motor. Das Problem wird wie folgt beschrieben:

Der Luftkompressor arbeitet mit einer Vektorsteuerung über den VFD. Nachdem der PM-Motor gestartet ist und die Frequenz 5 Hz erreicht hat, startet der VFD automatisch neu. Nach dem Wiederanlauf stoppt er erneut bei 5 Hz. Auf dem Display wird “Host Starting” angezeigt, wobei die Frequenz zwischen 60 und 200 Hz blinkt. Im Inneren des Gehäuses ist ein deutliches “Klicken” der einrastenden Relais zu hören, und der Ausgang bleibt im Leerlauf.

Nachfolgend finden Sie eine Analyse der möglichen Ursachen, geordnet von der höchsten bis zur niedrigsten Wahrscheinlichkeit, sowie die wichtigsten Punkte zur Fehlerbehebung (VFD-Fehlerbehebung Ansatz).

Flussdiagramm, das den Prozess der Fehlersuche bei der Inbetriebnahme eines Luftkompressor-VFDs zeigt, wobei die Überprüfung der Geberrückführung und der Zwischenkreisspannung im Vordergrund steht

Encoder-Rückkopplungsfehler in einem Luftkompressor-VFD

Permanentmagnetmotoren sind für die Positionierung und Drehzahlmessung auf Encoder-Rückmeldungen angewiesen. Viele Vektorsteuerungsantriebe beginnen mit der Erkennung von Rückführungssignalen beim Umschalten auf die Regelung bei 0-5 Hz:

  • Wenn bei 5 Hz kein Gebersignal erkannt wird, löst der Kompressor-VFD den Rückführungsfehlerschutz aus und geht in einen automatischen Neustartzyklus über;
  • Empfohlene Reihenfolge der Fehlersuche:
    • Ersetzen Sie den Geber oder schließen Sie vorübergehend einen Geber an, der bekanntermaßen gut ist;
    • Überprüfen Sie die Stromversorgung des Encoders, die Verkabelung, die Abschirmung und die Erdung;
    • Drehen Sie die Geberwelle in der Schaltwarte von Hand und beobachten Sie, ob sich die Rückmeldung auf dem Bedienfeld ändert;
    • Wenn im Kontrollraum keine Rückkopplung vorhanden ist, kann der VFD-Encoder-Eingangsanschluss oder der Optokoppler beschädigt werden.

Kritische Anmerkung: Statische Elektrizität und eine schlechte Erdung der Abschirmung können die Anschlüsse des Encoders leicht durchbrennen lassen, so dass im Winter besondere Vorsicht geboten ist.

Motor- oder Kabelfehler

  • Phasenausfall, Kurzschlüsse zwischen den Phasen oder schlechter Klemmenkontakt in den Motorwicklungen können den Überstromschutz während des Anlaufs auslösen;
  • Kabelquetschungen, Masseschlüsse oder eine schlechte Erdung der Abschirmung können ebenfalls Anomalien bei der Inbetriebnahme verursachen;
  • Prüfen Sie den Isolationswiderstand mit einem Megohmmeter und untersuchen Sie die Anschlusskästen auf Feuchtigkeit oder Verkohlung.

Probleme mit dem VFD des Luftkompressors selbst

Ein “klickendes” Geräusch hängt oft mit dem Vorladeschaltkreis oder dem Betrieb der Strombegrenzungseinheit zusammen:

  • Alternde Zwischenkreiskondensatoren können beim Anfahren starke Spannungsschwankungen verursachen;
  • Alternde Spannungserkennungsschaltungen oder Hauptplatinen können dazu führen, dass die Relais wiederholt anziehen;
  • Empfehlungen:
    • Kapazität und ESR des Zwischenkreiskondensators prüfen;
    • Beobachten Sie die Wellenformen der Busspannungsschwankungen;
    • Überprüfen Sie die korrekte Funktion der Kontakte des Vorladungsrelais und der Strombegrenzungseinheit.

Bei diesen Problemen handelt es sich in der Regel um Alterungsausfälle nach längerem Betrieb des Luftkompressor-VFDs.

Falsche Luftkompressor-VFD-Parametereinstellungen

Solche Fehler hängen oft mit der PM-Motorsteuerung zusammen:

  • Wenn ein Permanentmagnet-Synchronmotor fälschlicherweise als Asynchronmotor konfiguriert wird oder wenn falsche Motortypenschildparameter eingegeben werden, kann der VFD den Vektorselbsttest nicht abschließen;
  • Eine zu kurze Beschleunigungszeit oder ein unangemessenes Startdrehmoment kann zu Überstrom oder zum Stillstand während des Starts führen;
  • Es wird empfohlen, das Autotuning (PM-Motor) erneut auszuführen und die Motorparameter, die Drehmomentkurve und den Vektorregelungsmodus zu überprüfen;
  • Bei Systemen mit Absolut- oder Inkrementalgebern kalibrieren Sie die Geberrichtung und den Nullpunkt.

Ansatz zur Fehlersuche (VFD-Checkliste zur Fehlersuche)

Befolgen Sie diese Eliminierungsmethode, um Probleme effizient zu erkennen:

  • Trennen Sie den Originalmotor ab und schließen Sie einen Testmotor an, der als einwandfrei gilt:
    • Wenn der Betrieb normal ist, liegt das Problem beim Originalmotor oder seinem Kabel/Geber;
    • Wenn die Anomalie weiterhin besteht, kann das Problem beim VFD oder beim Steuerkreis liegen.
  • Wenn der VFD den Selbsttest besteht, erweitern Sie schrittweise den Umfang der Fehlersuche (Kabel → Geber → Motor → VFD-Anschluss).
  • Verwenden Sie ein Oszilloskop zur Aufzeichnung von Schlüsselpunkten (Encodersignale, Busspannung, E/A-Triggerstatus), um die Diagnose des transienten Verhaltens zu unterstützen.

Kernlogik für die VFD-Fehlerdiagnose von Luftkompressoren

Wenn ein Druckluftkompressor-VFD automatisch bei 5 Hz wieder anläuft, ist die wahrscheinlichste Ursache ein Fehler im VFD-Encoder-Feedback.
Achten Sie außerdem auf Probleme mit der Vorladeschaltung, die durch alternde Zwischenkreiskondensatoren verursacht werden, und auf Schutzmaßnahmen, die durch falsche PM-Motorparametereinstellungen ausgelöst werden.

Die wichtigsten Grundsätze der Vor-Ort-Diagnose:

  • Unterscheiden Sie schnell zwischen “internen VFD-Problemen” und “externen Faktoren”;
  • Effektiver Einsatz von Eliminierungsmethoden und Oszilloskopwerkzeugen;
  • Führen Sie eine systematische Validierung des Encoders, der Hauptplatine und des Motors gemäß den vom Hersteller empfohlenen Verfahren durch.

Die Beherrschung dieser Kernprinzipien erhöht die Effizienz der Techniker vor Ort bei der Analyse und Wartung von Druckluftkompressor-VFD-Systemen erheblich.

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