Antriebe mit variabler Frequenz (VFD) werden immer beliebter. Bei einem Gebläse und bei Pumpen können Kosten eingespart werden und bei mechanischen Anwendungen werden Feineinstellungen ermöglicht, die mit anderen Methoden nicht erreicht werden können. Und dennoch handelt es sich hier nicht um einfache Geräte, die man nach dem Anschließen sich selbst überlassen kann. Sie stecken voller Elektronik und es können eine Reihe verschiedener Probleme auftreten, angefangen bei Störungen in der Energieversorgung über Umgebungsrisiken bis hin zu Fehlbedienungen – und ein oder zwei Überraschungen. Außerdem stellen die von ihnen angetriebenen Motoren ein eigenes Problemfeld dar.
Dan Orchard arbeitet seit fast 24 Jahren als Wartungstechniker und begann in der Marine. Er arbeitet jetzt als Technischer Leiter bei INTIGRAL, Inc., einem Hersteller von isolierverglasten Fenstern in Walton Hills, Ohio, wo er täglich mit Motoren arbeitet – angefangen bei 304 PS bis zu einer Stärke von 0,06 PS – sowie Antrieben mit regelbarer Drehzahl. Durch diese jahrelange praktische Erfahrung lernte er eine Menge darüber, wie man Motoren am Laufen hält und was man tun kann, wenn sie ausfallen. Nachfolgend eine Liste mit Dans Empfehlungen und Dingen, die man besser nicht tut.
Man sollte mit den Grundwerten des Motors beginnen
Nicht den Motor einfach aus dem Karton nehmen, einbauen und aufs Beste hoffen. Bevor der Motor voll belastet wird, den Wicklungswiderstand von Phase-Phase und Phase-Erde messen. Herr Orchard verwendet ein Isolations-Multimeter Fluke 1587, um die Grundwerte zu ermitteln.
Den Anlaufstrom und den Betriebsstrom, die Betriebsspannung und die Unterschiede zwischen den Messdurchläufen messen.
Die Temperatur beim erstmaligen Anlauf, unbelastet, unter Last und nach einer gewissen Betriebszeit messen. Ein Motor kann warmlaufen, weil er stark belastet wurde, weil er sich in einem Hochtemperaturbereich befindet oder weil ein Problem aufgetreten ist. Eine genaue Bestimmung ohne die Normaltemperatur zu kennen, ist schwierig. „Es hilft mir sehr, wenn ich weiß, ob sie heiß laufen oder ob der Zustand normal ist“, sagt Orchard. „Oft stoßen wir erst auf Probleme, wenn die Temperatur deutlich ansteigt, da die Innentemperatur in der Nähe der Glashärteöfen in meinem Betrieb im Sommer bei über 50 °C liegt.“
Orchard misst die Temperatur mit einem Infrarot-Thermometer Fluke 61 oder einem Thermoelement, das an sein 1587 oder an eine Strommesszange angeschlossen ist und vergleicht häufig die Ergebnisse der verschiedenen Methoden.
Periodisch andere Messungen durchführen
Unter Berücksichtigung des Zeitplans für die vorbeugende Instandhaltung und der Kosten von unplanmäßigen Ausfallzeiten sollten außerdem Messungen von Stromstärke, Widerstand und Isolationswiderstand periodisch durchgeführt werden. Diese Messwerte sollten dann mit den vorangegangenen Werten verglichen werden. Weichen die Messdaten um mehr als 5 bis 10 Prozent voneinander ab, dann sollte eine Fehlersuche nach fehlerhaften elektrischen Verbindungen oder lockeren oder schlecht sitzenden mechanischen Anschlüssen durchgeführt werden. Liegt ein Lastanstieg vor, hat sich die Verwendungsdauer geändert oder sind die Umgebungstemperaturen gestiegen bzw. gefallen?
Untersuchen Sie, ob der Motor für die entsprechende Anwendung geeignet ist und auf das System ausgelegt ist oder ob über eine Aufrüstung nachgedacht werden muss.
Schutzmechanismen prüfen
Untersuchen Sie Schutzsysteme, Überlast-Schütze und Sicherungen. Sind Überlast-Schütze auf die Stromstärke bei voller Belastung bzw. zu hoch oder zu niedrig ausgelegt?
Entsprechen die Sicherungen den Anforderungen der Anwendung? Überlast-Schütze sind so konzipiert, dass sie vor Überlastung schützen, während Sicherungen und Leistungsschalter als Schutz vor Kurzschlüssen dienen. Sind sie auf die Last abgestimmt? Knallen die Sicherungen durch, ohne die Überlast zu unterbrechen? Haben die Sicherungen die richtige Stärke? Lösen die Sicherungen häufig aus, liegt die Versuchung nahe, diese durch stärkere Sicherungen auszutauschen. Wenn jedoch ein Kurzschluss über die Überlast selbst entsteht und die Sicherungen nicht auslösen, bedeutet dies, dass die Sicherungen zu stark sind und der Motor zu heiß wird. Das bedeutet eine intensive Nachkontrolle, Schmökern in Betriebsanleitungen (wenn diese vorhanden sind) oder die Datenanalyse des Typenschilds.
Keine Teile auswechseln, wenn eine Fehlersuche durchgeführt werden sollte
Mancher Techniker tauscht so lange Teile aus, bis die Störung behoben ist. Dies ist eine kostspielige Fehlersuche, da die Anschaffungskosten der meisten Motoren und Antriebe bei ca. 450 € und darüber liegen. Es ist nicht ungewöhnlich, dass der gleiche Motor/Antrieb, der bei einer Anwendung ausgefallen war, in einer anderen Anwendung problemlos funktioniert.
Hierdurch wird die Fehlersuche erschwert, da die Störung nur vorübergehend war. War es die Last, die Anwendung oder eine Kombination von Faktoren, was zu dem Ausfall geführt hat?
Auch die Verkabelung kann Probleme verursachen
Prüfen Sie die Leitung am Motor und nicht nur an der Wandverkleidung, die vielleicht dreißig Meter weit entfernt ist. Stromleitungen können versagen, wenn sie sich in stark beanspruchenden Bereichen (d. h. hohe Temperatur) befinden, sogar dann, wenn sie durch Kabelkanäle geschützt sind. Eine Spannungsprüfung an der Wandverkleidung anstatt am Motor kann dazu führen, dass ein einwandfrei funktionierender Motor ausgetauscht wird, wenn das Problem in der Verkabelung liegt.
Machen Sie sich mit Einrichtung und den Parametern des Antriebs vertraut. Prüfen Sie die Beschleunigungs-/Verzögerungszeiten. Liegt der Betrieb innerhalb der Netzfrequenz? Höher oder niedriger?
Auf den richtigen Motor achten
Es kommt vor, dass Motoren bei Anwendungen verwendet werden, für die sie nicht geeignet sind. Lastgeeignete Wechselrichter-Motoren haben große Auswirkungen auf die Lebensdauer eines Systems. Wenn zum Beispiel ein Standard-Motor bei 50 Hz läuft, führt dies oft zur Überhitzung. Ebenso kann der Betrieb bei 90 Hz oder 120 Hz über einen gewissen Zeitraum keine Probleme bereiten aber der Motor hält dies nicht lange durch.
Der Arbeitszyklus eines Motors hilft bei der Ermittlung der geeigneten Anwendungen. Ein Motor, der für einen achtstündigen Tagesbetrieb bei 5 Tagen die Woche ausgelegt ist, versagt frühzeitig, wenn er rund um die Uhr an sieben Tagen pro Woche betrieben wird.
Daten auf dem Typenschild sind eine große Hilfe bei der Fehlersuche. Auf dem Typenschild befinden sich die Betriebsangaben für den Motor, Arbeitszyklus und vieles mehr. Außerdem erhalten Sie hilfreiche Informationen über Schutzschaltungen und das Sicherungssystem.
Auf Probleme bei der Stromversorgung achten
Viele der Antriebsprobleme entstehen aufgrund von Spannungsspitzen, Phasenausfall oder Unterspannungen. Nach einer Stromstörung muss der Strom gemessen werden, damit ersichtlich wird, ob das Problem behoben wurde oder nicht. Wenn nach einem Ausfall der Strom nicht geprüft wird, werden die Antriebe in Mitleidenschaft gezogen. Wenn die Stromzufuhr nach einem Ausfall wieder hergestellt ist, führen die Maschinenführer aus Gewohnheit oft einen Neustart durch. „Auf einmal versagen Antriebe, Motoren brennen durch und all das wegen eines Ein-Phasen-Zustands ... weil viele Maschinen zu starten versuchen.“, sagt Orchard.
Die meisten neuen Antriebe verfügen über Einstellungen, bei denen das System nach einem Stromausfall nicht starten kann. Orchards Einstellungen über Phasenausfallanzeiger stellen sicher, dass ein fehlender Durchlauf von 480 V AC nicht übersehen wird und somit das Wartungspersonal bei der Fehlersuche unterstützt wird.
Zusammenfassung
Dan könnte noch viel erzählen. Sie können ihn auf dem Community-Forum Test Tool Talk auf Fluke Nation besuchen