Fallo del motor PM del VFD del compresor de aire: 4 causas, 3 pasos para solucionarlo

Hola a todos, hoy voy a compartir un caso de fallo de campo que implica la solución de problemas de arranque anormal de un compresor de aire VFD (Accionamientos VFD) con un motor de imán permanente (PM). El problema se describe a continuación:

El compresor de aire emplea un control vectorial a través del VFD. Después de que el motor PM arranque y la frecuencia alcance los 5 Hz, el VFD se reinicia automáticamente. Al volver a arrancar, se detiene de nuevo a 5 Hz. La pantalla muestra “Arranque del host”, con la frecuencia parpadeando entre 60-200 Hz. En el interior de la caja se oye un “clic” de los relés que se conectan y la salida permanece sin carga.

A continuación se ofrece un análisis de las posibles causas ordenadas de mayor a menor probabilidad, junto con los puntos clave para la solución de problemas (Solución de problemas de VFD enfoque).

Error de realimentación del codificador en VFD de compresor de aire

Los motores de imanes permanentes dependen de la realimentación del encóder para el posicionamiento y la medición de la velocidad. Muchos accionamientos de control vectorial empiezan a detectar señales de realimentación al cambiar a control en bucle cerrado a 0-5 Hz:

• Si no se detecta ninguna señal del codificador a 5 Hz, el VFD del compresor de aire activa la protección contra errores de realimentación y entra en un ciclo de reinicio automático;
• Secuencia recomendada para la resolución de problemas:
  • Sustituya o conecte temporalmente un codificador conocido;
  • Inspeccione la fuente de alimentación del codificador, el cableado, el blindaje y la conexión a tierra;
  • Gire manualmente el eje del codificador en la sala de control y observe si cambia la respuesta del panel de control;
  • Si no hay realimentación en la sala de control, el puerto de entrada del codificador VFD o el optoacoplador pueden resultar dañados.

Nota crítica: La electricidad estática y una mala conexión a tierra del blindaje pueden quemar fácilmente los puertos del codificador, por lo que es necesario extremar las precauciones durante el invierno.

Fallo del motor o del cable

• La pérdida de fase, los cortocircuitos de fase a fase o un mal contacto de los terminales en los devanados del motor pueden activar la protección contra sobrecorriente durante el arranque;
• El aplastamiento del cable, los cortocircuitos a tierra o una mala conexión a tierra de la pantalla también pueden provocar anomalías en el arranque;
• Utilice un megóhmetro para comprobar la resistencia del aislamiento e inspeccione las cajas de bornes en busca de humedad o carbonización.

Problemas con el propio VFD del compresor de aire

Un “chasquido” suele estar relacionado con el circuito de precarga o el funcionamiento de la unidad limitadora de corriente:

• El envejecimiento de los condensadores del bus de CC puede provocar fuertes fluctuaciones de tensión durante el arranque;
• El envejecimiento de los circuitos de detección de tensión o de las placas base puede hacer que los relés se activen repetidamente;
• Recomendaciones:
  • Compruebe la capacidad y la ESR del condensador del bus de CC;
  • Observar las formas de onda de variación de la tensión de bus;
  • Verificar el correcto funcionamiento de los contactos del relé de precarga y de la unidad limitadora de corriente.

Estos problemas suelen representar fallos por envejecimiento tras un funcionamiento prolongado del VFD del compresor de aire.

Ajustes incorrectos de los parámetros del VFD del compresor de aire

Estos fallos suelen estar relacionados con el control del motor PM:

• Si se configura erróneamente un motor síncrono de imanes permanentes como motor asíncrono, o si se introducen parámetros incorrectos en la placa de características del motor, el variador de frecuencia no podrá completar el autodiagnóstico vectorial;
• Un tiempo de aceleración excesivamente corto o unos ajustes de par de arranque poco razonables pueden provocar sobrecorriente o calado durante el arranque;
• Se recomienda volver a ejecutar el autotuning (motor PM), verificando los parámetros del motor, la curva de par y el modo de control vectorial;
• Para sistemas con encoders absolutos o incrementales, calibre la dirección y el punto cero del encoder.

Enfoque de la resolución de problemas (lista de comprobación de la resolución de problemas de VFD)

Para localizar eficazmente los problemas, siga este método de eliminación:

• 1.Desconecte el motor original y conecte un motor de prueba conocido:
  • Si el funcionamiento es normal, el problema reside en el motor original o en su cable/codificador;
  • Si sigue siendo anormal, el problema puede estar en el VFD o en el circuito de control.
• 2.Si el VFD supera la autocomprobación, amplíe progresivamente el alcance de la localización de averías (cable → codificador → motor → puerto del VFD).
• 3.Utilice un osciloscopio para registrar los puntos clave (señales del codificador, tensión del bus, estado del disparador de E/S) para ayudar a diagnosticar el comportamiento transitorio.

Lógica básica para el diagnóstico de averías en VFD de compresores de aire

En general, cuando un VFD de compresor de aire se reinicia automáticamente cerca de 5 Hz, la causa raíz más probable es un error de retroalimentación del codificador del VFD.
Además, esté atento a los problemas del circuito de precarga causados por el envejecimiento de los condensadores del bus de CC y las acciones de protección activadas por ajustes incorrectos de los parámetros del motor PM.

Principios clave del diagnóstico in situ:

• Distinguir rápidamente entre “problemas internos del VFD” y “factores externos”;
• Utilizar eficazmente métodos de eliminación y herramientas de osciloscopio;
• Valide sistemáticamente el codificador, la placa base y el motor siguiendo los procedimientos recomendados por el fabricante.

El dominio de estos principios básicos mejora significativamente la eficacia de los ingenieros de campo a la hora de analizar y mantener los sistemas VFD de los compresores de aire.