Guasto del motore PM del compressore d'aria VFD: 4 cause, 3 passaggi per risolvere il problema

Salve a tutti, oggi condividerò un caso di guasto sul campo che riguarda la risoluzione di un avvio anomalo di un compressore d'aria VFD (Azionamenti VFD) con un motore a magnete permanente (PM). Il problema è descritto come segue:

Il compressore d'aria utilizza il controllo vettoriale tramite il VFD. Dopo che il motore PM si è avviato e la frequenza raggiunge i 5 Hz, il VFD si riavvia automaticamente. Al riavvio, si ferma nuovamente a 5 Hz. Il display visualizza “Host Starting” e la frequenza lampeggia tra 60-200 Hz. All'interno dell'involucro è udibile un distinto “scatto” dei relè che si innestano e l'uscita rimane a vuoto.

Di seguito è riportata un'analisi delle potenziali cause, classificate dalla più alla meno probabile, insieme ai punti chiave per la risoluzione dei problemi (Ricerca guasti VFD approccio).

Errore di feedback dell'encoder nel compressore d'aria VFD

I motori a magneti permanenti si affidano al feedback dell'encoder per il posizionamento e la misurazione della velocità. Molti azionamenti a controllo vettoriale iniziano a rilevare i segnali di retroazione quando si passa al controllo ad anello chiuso a 0-5 Hz:

• Se non viene rilevato alcun segnale dell'encoder a 5 Hz, il compressore d'aria VFD attiva la protezione da errore di retroazione ed entra in un ciclo di riavvio automatico;
• Sequenza consigliata per la risoluzione dei problemi:
  • Sostituire o collegare temporaneamente un encoder di qualità nota;
  • Ispezionare l'alimentazione dell'encoder, il cablaggio, la schermatura e la messa a terra;
  • Ruotare manualmente l'albero dell'encoder nella sala di controllo e osservare se il feedback del pannello di controllo cambia;
  • Se nella sala di controllo non è presente alcun feedback, la porta di ingresso dell'encoder VFD o l'optoaccoppiatore potrebbero essere danneggiati.

Nota critica: L'elettricità statica e una scarsa messa a terra dello schermo possono facilmente bruciare le porte dell'encoder, richiedendo una maggiore cautela durante l'inverno.

Guasti al motore o al cavo

• La perdita di fase, i cortocircuiti fase-fase o il cattivo contatto dei terminali negli avvolgimenti del motore possono attivare la protezione da sovracorrente durante l'avvio;
• Anche lo schiacciamento dei cavi, i cortocircuiti a terra o la scarsa messa a terra dello schermo possono causare anomalie all'avvio;
• Utilizzare un megaohmmetro per testare la resistenza dell'isolamento e ispezionare le morsettiere per verificare la presenza di umidità o carbonizzazione.

Problemi con il compressore d'aria VFD stesso

Un “clic” è spesso legato al funzionamento del circuito di precarica o del limitatore di corrente:

• L'invecchiamento dei condensatori del bus CC può causare gravi fluttuazioni di tensione durante l'avvio;
• L'invecchiamento dei circuiti di rilevamento della tensione o delle schede principali può causare l'attivazione ripetuta dei relè;
• Raccomandazioni:
  • Controllare la capacità del condensatore del bus CC e l'ESR;
  • Osservare le forme d'onda di variazione della tensione del bus;
  • Verificare il corretto funzionamento dei contatti del relè di precarica e del limitatore di corrente.

Questi problemi rappresentano in genere guasti da invecchiamento dopo un funzionamento prolungato del compressore d'aria VFD.

Impostazioni errate dei parametri del compressore d'aria VFD

Tali guasti sono spesso legati al controllo del motore PM:

• Se un motore sincrono a magneti permanenti viene erroneamente configurato come motore asincrono o se vengono inseriti parametri di targa del motore non corretti, il VFD non può completare l'autotest vettoriale;
• Un tempo di accelerazione troppo breve o una coppia di spunto eccessivamente elevata possono causare sovracorrenti o stalli durante l'avviamento;
• Si consiglia di eseguire nuovamente l'autotuning (motore PM), verificando i parametri del motore, la curva di coppia e la modalità di controllo vettoriale;
• Per i sistemi con encoder assoluti o incrementali, calibrare la direzione e il punto zero dell'encoder.

Approccio alla risoluzione dei problemi (lista di controllo per la risoluzione dei problemi dei VFD)

Per individuare efficacemente i problemi, seguite questo metodo di eliminazione:

• 1. Scollegare il motore originale e collegare un motore di prova noto:
  • Se il funzionamento è normale, il problema risiede nel motore originale o nel suo cavo/encoder;
  • Se l'anomalia persiste, il problema potrebbe risiedere nel VFD o nel circuito di controllo.
• 2. Se il VFD supera l'autotest, ampliare progressivamente l'ambito della ricerca guasti (cavo → encoder → motore → porta VFD).
• 3. Utilizzare un oscilloscopio per registrare i punti chiave (segnali dell'encoder, tensione del bus, stato di attivazione degli I/O) per aiutare a diagnosticare il comportamento transitorio.

Logica di base per la diagnosi dei guasti del compressore d'aria VFD

In generale, quando un compressore d'aria VFD si riavvia automaticamente vicino a 5 Hz, la causa principale più probabile è un errore di feedback dell'encoder VFD.
Inoltre, occorre prestare attenzione ai problemi del circuito di precarica causati dall'invecchiamento dei condensatori del bus CC e alle azioni di protezione innescate da impostazioni errate dei parametri del motore PM.

Principi diagnostici chiave in loco:

• Distinguere rapidamente tra “problemi interni al VFD” e “fattori esterni”;
• Utilizzare efficacemente i metodi di eliminazione e gli strumenti dell'oscilloscopio;
• Convalidare sistematicamente l'encoder, la scheda principale e il motore seguendo le procedure consigliate dal produttore.

La padronanza di questi principi fondamentali migliora significativamente l'efficienza dei tecnici sul campo nell'analisi e nella manutenzione dei sistemi VFD per compressori d'aria.