Falha do motor PM do compressor de ar VFD: 4 causas, 3 passos para corrigir

Olá a todos, hoje vou partilhar um caso de falha no terreno que envolve a resolução de problemas de arranque anormal de um compressor de ar VFD (Accionamentos VFD) com um motor de ímanes permanentes (PM). O problema é descrito da seguinte forma:

O compressor de ar utiliza o controlo vetorial através do VFD. Depois de o motor PM arrancar e a frequência atingir 5 Hz, o VFD reinicia automaticamente. Após o reinício, pára novamente a 5 Hz. O ecrã mostra “Host Starting”, com a frequência a piscar entre 60-200 Hz. Um som distinto de “clique” dos relés engatados é audível no interior da caixa, e a saída permanece em vazio.

Segue-se uma análise das causas potenciais, classificadas da mais provável para a menos provável, juntamente com os principais pontos de resolução de problemas (Resolução de problemas de VFD abordagem).

Erro de feedback do codificador no VFD do compressor de ar

Os motores de ímanes permanentes dependem do feedback do codificador para posicionamento e medição da velocidade. Muitos accionamentos de controlo vetorial começam a detetar sinais de feedback quando mudam para controlo em circuito fechado a 0-5 Hz:

• Se não for detectado qualquer sinal do codificador a 5 Hz, o VFD do compressor de ar acciona a proteção contra erros de feedback e entra num ciclo de reinício automático;
• Sequência de resolução de problemas recomendada:
  • Substituir ou ligar temporariamente um codificador em bom estado;
  • Inspecionar a fonte de alimentação do codificador, a cablagem, a blindagem e a ligação à terra;
  • Rodar manualmente o eixo do codificador na sala de controlo e observar se o feedback do painel de controlo se altera;
  • Se não houver feedback na sala de controlo, a porta de entrada do codificador VFD ou o acoplador ótico podem ficar danificados.

Nota crítica: A eletricidade estática e uma má ligação à terra da blindagem podem facilmente queimar as portas do codificador, o que requer um cuidado extra durante o inverno.

Falhas no motor ou no cabo

• A perda de fase, os curto-circuitos fase-fase ou o mau contacto dos terminais nos enrolamentos do motor podem acionar a proteção contra sobreintensidades durante o arranque;
• O esmagamento do cabo, os curtos-circuitos à terra ou uma má ligação à terra da blindagem também podem causar anomalias no arranque;
• Utilize um megôhmetro para testar a resistência do isolamento e inspeccione as caixas de terminais quanto a humidade ou carbonização.

Problemas com o próprio VFD do compressor de ar

Um som de “clique” está frequentemente relacionado com o funcionamento do circuito de pré-carga ou da unidade de limitação de corrente:

• Os condensadores de barramento CC envelhecidos podem causar flutuações de tensão graves durante o arranque;
• O envelhecimento dos circuitos de deteção de tensão ou das placas principais pode fazer com que os relés se activem repetidamente;
• Recomendações:
  • Verificar a capacidade e a ESR do condensador do barramento CC;
  • Observar as formas de onda da variação da tensão do barramento;
  • Verificar o funcionamento correto dos contactos do relé de pré-carga e da unidade de limitação de corrente.

Estes problemas representam normalmente falhas de envelhecimento após um funcionamento prolongado do VFD do compressor de ar.

Definições incorrectas dos parâmetros da VFD do compressor de ar

Estas falhas estão frequentemente relacionadas com o controlo do motor PM:

• Se um motor síncrono de ímanes permanentes for configurado por engano como um motor assíncrono, ou se forem introduzidos parâmetros incorrectos na placa de identificação do motor, a VFD não pode concluir o auto-teste vetorial;
• Um tempo de aceleração excessivamente curto ou definições de binário de arranque excessivas podem causar sobreintensidades ou paragens durante o arranque;
• Recomenda-se que volte a executar a regulação automática (motor PM), verificando os parâmetros do motor, a curva de binário e o modo de controlo vetorial;
• Para sistemas com codificadores absolutos ou incrementais, calibrar a direção do codificador e o ponto zero.

Abordagem de resolução de problemas (Lista de verificação de resolução de problemas de VFD)

Para identificar eficazmente os problemas, siga este método de eliminação:

• 1. desligar o motor original e ligar um motor de teste em bom estado:
  • Se o funcionamento for normal, o problema reside no motor original ou no seu cabo/codificador;
  • Se continuar anormal, o problema pode estar no VFD ou no circuito de controlo.
• 2) Se o VFD passar no auto-teste, alargar progressivamente o âmbito da resolução de problemas (cabo → codificador → motor → porta VFD).
• 3. utilizar um osciloscópio para registar pontos-chave (sinais do codificador, tensão do barramento, estado de disparo de E/S) para ajudar a diagnosticar o comportamento transitório.

Lógica de base para o diagnóstico de avarias em VFD de compressores de ar

Em geral, quando um VFD de compressor de ar reinicia automaticamente perto de 5 Hz, a causa raiz mais provável é um erro de feedback do codificador do VFD.
Além disso, esteja atento aos problemas do circuito de pré-carga causados pelo envelhecimento dos condensadores do barramento CC e às acções de proteção desencadeadas por definições incorrectas dos parâmetros do motor PM.

Princípios fundamentais do diagnóstico no local:

• Distinguir rapidamente entre “problemas internos do VFD” e “factores externos”;
• Utilizar eficazmente métodos de eliminação e ferramentas de osciloscópio;
• Validar sistematicamente o codificador, a placa principal e o motor seguindo os procedimentos recomendados pelo fabricante.

O domínio destes princípios fundamentais aumenta significativamente a eficiência dos engenheiros de campo na análise e manutenção de sistemas VFD de compressores de ar.