Phasenverlust am VFD-Eingang: Warum löst ein Phasenverlust einen Unterspannungsalarm aus? Eingehende Analyse und Techniken für den einphasigen Betrieb

Bei der Inbetriebnahme im industriellen Umfeld stoßen wir häufig auf ein trügerisches Fehlerphänomen: Der Frequenzumrichter hat eindeutig einen Phasenausfall am Eingang, löst aber stattdessen einen Unterspannungsalarm aus.

Ohne die zugrundeliegende Schaltungslogik zu verstehen, können Ingenieure dies fälschlicherweise auf Netzspannungsschwankungen zurückführen, was zu einer unnötigen Fehlersuche führt. Heute werden wir den Mechanismus hinter diesem Phänomen eingehend analysieren und Techniken zur Durchführung einer 3-Phasen-VFD bei extremen Stromengpässen einphasig zu betreiben, indem der Ansatz der “Überdimensionierung” genutzt wird.

Die Schwerlast-Illusion: Warum wird ein Phasenverlust am VFD-Eingang zu einem Unterspannungsfehler?

Bei Betrieb unter hoher Last führt ein Phasenausfall am VFD-Eingang zu einem raschen Absinken der Zwischenkreisspannung des Wechselrichters.

Kernlogik: Bei Phasenausfall steigt die Gleichspannungswelligkeit der Gleichrichterbrücke dramatisch an. Bei hoher Last können die Filterkondensatoren die Ladung nicht schnell genug wieder auffüllen, wodurch die durchschnittliche Gleichspannung abfällt. Wenn die Spannung unter den eingestellten Schwellenwert fällt, löst der VFD vorrangig einen Unterspannungsfehler (am EV510A als FU09 angezeigt) gegenüber einem Phasenausfallfehler aus.

Während einige ältere VFDs keine direkte Erkennung von Phasenverlusten haben, ist unser Baureihe EV510A verfügt über fortschrittliche Erkennungsalgorithmen. Der Benutzer kann diesen Schutz durch Konfiguration des Parameters P9-12 (Auswahl des Eingangs-Phasenausfallschutzes) aktivieren. Bei den Standardeinstellungen oder bei deaktiviertem Schutz zeigt sich der Phasenausfall bei hoher Last jedoch häufig zuerst als Unterspannung. Daher ist bei Auftreten eines Unterspannungsalarms im Schwerlastbetrieb sofort die Eingangsstromversorgung auf Phasenausfall zu überprüfen.

Industrielle Fallstudie: Leistungsabschaltungen mit der Dimensionierung von VFDs für einphasige Eingänge bewältigen

Dies ist ein klassisches Beispiel aus der Industrie. Um 2010 wurde durch Stromabschaltungen in der Industrie die dreiphasige Stromversorgung häufig auf eine zweiphasige reduziert (was effektiv zu einem Phasenverlust am VFD-Eingang führte). Um die Produktion aufrechtzuerhalten, wählten viele Fabriken eine Strategie der “Überdimensionierung”.

Methode: Kauf eines Hochleistungs-VFD (z. B. 45 kW oder 55 kW) zum Antrieb von Motoren mit geringer Leistung (z. B. 5,5 kW oder 7,5 kW).

• Das Prinzip: Trotz Phasenverlusten in der Eingangsleistung konnten die großen internen Kondensatoren des VFD die Zwischenkreisspannung glätten. Diese ausreichende Kapazität unterstützte den Betrieb von kleinen Lasten.
• Ergebnis: Selbst bei einem schwerwiegenden Phasenausfall am VFD-Eingang können mehrere kleine Motoren ihre normale Produktion fortsetzen. Dies zeigt, dass VFDs auch bei einphasiger Einspeisung zuverlässig arbeiten können, sofern die Derating-Prinzipien befolgt werden (typischerweise Derating um 50% oder mehr).

Laborgeheimnis: Überwachung der Zwischenkreisspannung für einphasige Prüfungen

In unserem Schulungszentrum herrschte ein ständiger Mangel an dreiphasigem Strom. Unsere Lösung bestand darin, die einphasig 220V zu einphasig 380V über einen Transformator, der die Klemmen R und T des VFD direkt versorgt.

Technischer Schlüssel: Die gleichgerichtete Gleichspannung einer einphasigen 220V beträgt nur etwa 310V. VFDs mit 380V (wie der EV200-T4) benötigen jedoch eine Zwischenkreisspannung von etwa 540V für den normalen Betrieb. Durch Aufladung auf einphasige 380V erreicht die gleichgerichtete Zwischenkreisspannung die 540V-Norm.

Während der Inbetriebsetzungsphasen mit geringer Last oder im Leerlauf hat dieser Phasenausfall am FU-Eingang keinen Einfluss auf die Funktionsprüfung. Sie können den Spannungsstatus in Echtzeit überwachen, indem Sie den Parameter d0-02 (Busspannung) überprüfen. Solange die Spannung stabil bleibt, kann die Inbetriebnahme normal fortgesetzt werden.

Schlussfolgerung

Letztendlich hängt das Auftreten von Phasenausfallfehlern am FU-Eingang vollständig von der Lastrate ab. Bei geringer Last maskieren große Kondensatoren das Fehlen einer Phase; bei hoher Last löst der Spannungsabfall im Zwischenkreis direkt den Unterspannungsschutz aus.

Wenn Sie vor Ort auf solche Netzqualitätsprobleme stoßen, empfehlen wir neben der Überprüfung der Verdrahtung dringend die Verwendung von Umrichtern mit unabhängigem Eingangsphasenausfallschutz, wie z. B. unsere EV510A-Serie. Diese Funktion ermöglicht es dem Benutzer, den Schutz über die Parameter P9-12 flexibel zu aktivieren oder zu deaktivieren. In Kombination mit der präzisen FU12-Fehlercodeanzeige wird ein optimales Gleichgewicht zwischen dem Schutz der Ausrüstung und der Aufrechterhaltung der Produktion erreicht.