In qualità di responsabile tecnico che lavora giorno dopo giorno con VFD da 380 V, ho visto in prima persona come i problemi di sovracorrente possano far deragliare anche le operazioni industriali meglio gestite. Solo nell'ultimo trimestre, il nostro team di supporto ha risposto alle chiamate di tre diversi clienti del settore manifatturiero che avevano subito un inaspettato intervento di sovracorrente con un VFD da 380 V, uno dei quali si è addirittura concluso con un danno permanente all'unità, costando loro giorni di produzione e migliaia di riparazioni. La sovracorrente è uno dei guasti più comuni e più costosi con cui abbiamo a che fare, ma la buona notizia è che la maggior parte di questi problemi sono prevenibili con la giusta pianificazione, controlli di installazione e manutenzione ordinaria. Se ti affidi ai VFD da 380 V per alimentare motori per pompe, trasportatori, linee di imballaggio o qualsiasi altra attrezzatura industriale, capire come proteggere il tuo azionamento dalle sovracorrenti non è negoziabile.
Cominciamo dalle basi: cosa significa sovracorrente anche per un VFD da 380 V. A differenza dei cortocircuiti (che sono guasti estremi, con resistenza zero che provocano picchi di corrente istantanei), la sovracorrente è qualsiasi assorbimento di corrente superiore alla corrente continua nominale del convertitore per il suo carico. Per un sistema a 380 V, ciò può sembrare un motore che assorbe il 120% della sua corrente nominale durante l'avvio, o una corrente sostenuta del 110% durante il funzionamento intenso, o anche un picco temporaneo da un motore in stallo o un adattamento del carico errato. I VFD scattano per sovracorrente per un motivo: sono progettati per prevenire danni ai moduli di potenza interni (IGBT, condensatori e trasformatori) e impedire il surriscaldamento del motore. Ma se non affronti la causa principale, quel viaggio si ripeterà ancora e ancora, costandoti tempo di attività.
La prima linea di difesa contro le sovracorrenti è innanzitutto procurarsi il giusto VFD per la propria applicazione. Non lo sottolineerò mai abbastanza: sottodimensionare un VFD è l'errore numero uno che fanno i nuovi clienti, soprattutto quando lavorano con carichi dinamici. Un VFD da 5 CV potrebbe sembrare in grado di gestire un motore da 5 CV, ma se quel motore aziona un trasportatore pesante che necessita della coppia massima all'avvio o una pompa con una domanda di carico variabile, ti ritroverai con picchi di corrente che l'unità non è in grado di assorbire. Quando si dimensiona un VFD da 380 V, è necessario tenere conto della corrente nominale del motore, dei requisiti di coppia di avvio, della temperatura ambiente e persino dell'altitudine (le altitudini più elevate riducono il raffreddamento ad aria, quindi è necessario un convertitore più grande). Ecco perché il nostro team spesso guida i clienti a guardare prodotti comeIngresso monofase VFD da 5 CVper applicazioni più piccole e meno impegnative o ilAzionamento di frequenza trifaseper applicazioni gravose da 380 V con esigenze di carico continuo più elevate. Disponiamo anche di opzioni per la conversione di frequenza tra diversi standard di rete, comeConvertitore di frequenza da 50 Hz a 60 Hz trifase, che aiuta se la tua struttura si sposta da una regione all'altra o aggiorna l'alimentazione della rete senza sostituire i motori, un altro scenario in cui componenti non corrispondenti possono portare a sovracorrente.
Successivamente, le pratiche di installazione corrette sono determinanti per la protezione da sovracorrente. Ho lavorato con clienti che tagliavano gli angoli del cablaggio per risparmiare tempo, e questo quasi sempre si ritorce contro di loro. Per i VFD da 380 V, le dimensioni del cablaggio sono fondamentali: i cavi di alimentazione sottodimensionati causano una caduta di tensione, che costringe il motore ad assorbire più corrente per compensare, portando a una sovracorrente prolungata. La regola pratica è utilizzare la sezione del filo specificata nel manuale tecnico del VFD, che tiene conto della lunghezza del cavo, della corrente nominale e della tensione. Un altro errore comune è aggiungere troppi motori a un singolo VFD. Un cliente ha provato a far funzionare due motori da 3 CV su un VFD da 5 CV: quando entrambi i motori hanno raggiunto la velocità, la corrente era superiore del 15% alla potenza nominale dell'unità, innescando uno scatto da sovracorrente ogni mattina. I VFD sono progettati per alimentare un motore, generalmente; i carichi paralleli aggiungono corrente imprevista per la quale il sistema di protezione dell'unità non è calibrato. Inoltre, non ignorare i reattori di linea di ingresso e uscita: molte persone pensano che siano extra opzionali, ma i reattori di linea attenuano i picchi di tensione dalla rete e dal motore, riducendo i picchi di corrente che causano scatti di sovracorrente. Anche per ilConvertitore di frequenza VFDmodelli che vendiamo, i reattori di linea sono un componente aggiuntivo a basso costo che riduce il rischio di sovracorrente fino al 30% nei nostri test.
Poi c'è l'impostazione corretta dei parametri del VFD. Ogni VFD da 380 V dispone di impostazioni programmabili per i limiti di corrente e la regolazione errata di questi valori è un'altra delle principali cause di guasti da sovracorrente. Le impostazioni più importanti qui sono la corrente nominale del motore (Ir) e il limite di corrente (CL) sia per l'accelerazione che per il funzionamento. Se si imposta I su un valore troppo basso, il convertitore penserà che il motore stia assorbendo corrente in eccesso anche quando non lo è, provocando falsi interventi per sovracorrente. Se si imposta un tempo di accelerazione troppo breve, il motore assorbirà un'elevata corrente a rotore bloccato mentre accelera, il che può far scattare l'azionamento. Ad esempio, un motore da 10 CV e 380 V ha una corrente a rotore bloccato di circa 60 A, mentre la corrente nominale è di 12 A; se si imposta un tempo di accelerazione di 10 secondi invece dei 20 secondi consigliati per carichi pesanti, il picco di corrente a rotore bloccato durerà abbastanza a lungo da attivare la protezione da sovracorrente dell'unità. Diciamo sempre ai clienti di utilizzare i valori di targa del motore per Ir e di impostare il tempo di accelerazione in base al tipo di carico: 10 secondi per carichi leggeri (ventilatori) fino a 60 secondi per carichi inerziali pesanti (frantoi, trasportatori). Un'altra impostazione da verificare è la classe di intervento della protezione da sovraccarico: la Classe 10 scatta in 10 secondi al 150% di corrente, mentre la Classe 20 scatta in 20 secondi, il che è migliore per i motori che necessitano di tempi di avvio più lunghi.
La manutenzione ordinaria è l'ultimo pezzo del puzzle, perché la sovracorrente può essere causata anche da un'usura graduale che passa inosservata. Ogni trimestre consigliamo un semplice controllo del VFD e del sistema motore. Innanzitutto, ispeziona tutti i cavi per verificare che non siano corrosi, collegamenti allentati o sfilacciamenti: i cavi allentati causano resistenza, che porta a una caduta di tensione e un assorbimento di corrente più elevato, proprio come i cavi sottodimensionati. Successivamente, controlla i cuscinetti del motore: i cuscinetti usurati aumentano l'attrito del motore, quindi il motore deve assorbire più corrente per girare, provocando una sovracorrente prolungata. Abbiamo visto un motore di pompa con cuscinetti che avevano perso il 90% della lubrificazione, assorbendo il 20% di corrente in più rispetto al valore nominale, finché i cuscinetti non sono stati sostituiti e la corrente è tornata alla normalità. Inoltre, pulisci regolarmente le prese d'aria di raffreddamento e i dissipatori di calore del VFD: l'accumulo di polvere blocca il flusso d'aria, provocando il surriscaldamento dell'unità e i componenti surriscaldati hanno molte più probabilità di guastarsi o innescare falsi guasti da sovracorrente. Se operi in un ambiente polveroso, umido o esterno, questo controllo dovrebbe essere mensile, non trimestrale.
A volte la sovracorrente è un segno di un problema di fondo più grande, non solo di un problema di configurazione dell'unità. Le cause più comuni includono un motore in stallo (qualcosa che blocca il trasportatore o la pompa), un cortocircuito negli avvolgimenti o nei cavi del motore o persino un sensore mal configurato che indica al VFD di far funzionare il motore alla massima velocità quando non è necessario. Quando si verifica un intervento per sovracorrente, eseguire sempre un controllo post-guasto prima di ripristinare l'azionamento: innanzitutto scollegare l'alimentazione all'azionamento e al motore, quindi ruotare manualmente l'albero del motore per assicurarsi che non sia bloccato. Controllare la presenza di detriti nel carico, ispezionare tutti i cavi per eventuali danni e verificare che i valori sulla targhetta del motore corrispondano a quanto programmato nel VFD. Se nessuno di questi controlli rileva un problema, il problema potrebbe riguardare l'unità stessa oppure potrebbe essere necessaria un'unità di capacità maggiore per le attuali esigenze di carico.
In fin dei conti, proteggere un VFD da 380 V dalla sovracorrente significa abbinare il prodotto giusto alle proprie esigenze, installarlo correttamente, programmare correttamente le impostazioni e tenere sotto controllo la manutenzione di base. Abbiamo collaborato con clienti di ogni settore industriale per risolvere problemi di sovracorrente, dalle piccole officine manifatturiere ai grandi impianti di lavorazione alimentare, e le soluzioni seguono quasi sempre gli stessi passaggi fondamentali. Se hai a che fare con guasti ricorrenti da sovracorrente o stai aggiornando il tuo sistema e hai bisogno di una guida per scegliere il giusto VFD, indipendentemente dal fatto che sia ilVFD 220v trifaseper configurazioni più piccole o modelli per carichi pesanti per applicazioni a 380 V: il nostro team è qui per aiutarti a trovare la soluzione giusta e guidarti attraverso le migliori pratiche di configurazione e protezione. Contatta oggi stesso il nostro team di vendita per discutere della tua applicazione specifica e ottenere supporto su misura per mantenere il tuo VFD funzionante senza intoppi ed evitare costosi tempi di inattività.
Riferimenti
- Azionamenti a velocità variabile: guida all'applicazione e all'installazione. Pubblicazione degli standard NEMA ICS 2-2019
- Protezione da sovracorrente per azionamenti a frequenza variabile. Transazioni IEEE sulle applicazioni industriali, vol. 54, n. 3, maggio-giugno 2018
- Linee guida per il dimensionamento di motori e VFD per carichi industriali. Pubblicazione tecnica Allen-Bradley, pubblicazione IACH-TD001C-EN-P, 2022