Comment tuer votre variateur de fréquence préféré

Par Lisa Eitel | 10 juillet 2018

Bien qu'il ne s'agisse pas d'une liste complète, voici quelques méthodes éprouvées que certains ont involontairement utilisées pour détruire les variateurs de fréquence (VFD).Évitez les situations suivantes pour aider votre VFD à vivre une vie longue et fructueuse.

Par Paul Avery | Ingénieur formation produit chez Yaskawa America • Division Drives and Motion

Vous avez autrefois aimé votre VFD. Brillant et nouveau, il a obtenu des remises de la part de la compagnie d'électricité locale si heureuse de voir votre installation devenir plus efficace (en consommant moins d'énergie dans des conditions de faible charge). Le VFD a également été récompensé pour avoir entraîné son moteur connecté d'une manière électriquement et mécaniquement plus douce que les alternatives. De plus, avec sa carte optionnelle Ethernet, il est connecté au réseau d'appareils en constante expansion de votre installation.

Mais maintenant, la fiabilité du VFD a joué contre vous, et vos collègues pensent qu'il ne tombera jamais en panne - et qu'ils n'ont plus besoin de vous. Alors maintenant, vous devez tuer ce VFD autrefois aimé avant qu'il n'y en ait plus. Un simple déclenchement sur une faille serait insuffisant car vous en avez besoin pour mourir. Mais comment?

Ce VFD est mort après que des rondelles conductrices soient tombées dans le haut du variateur et aient court-circuité le bus cc.

Un VFD acceptera toute puissance qui lui sera envoyée. Une tension suffisante de courte durée (sous la forme d'un pic de tension) dépassant la valeur nominale des condensateurs du bus :

Parfois, même des quantités de tension encore moindres - celles qui sont inférieures à la valeur de crête que les condensateurs peuvent supporter, mais présentes sur de plus longues périodes - peuvent tuer un lecteur. Cela est particulièrement vrai s'il n'y a aucun moyen pour le VFD de se déconnecter de la ligne entrante élevée. Ainsi, dans le cas de pointes, évitez l'utilisation de réactances de ligne ou de dispositifs de surcharge instantanée si vous voulez vraiment mettre fin à la tyrannie du VFD.

Partout où un VFD est sous-dimensionné pour la charge qu'il subira régulièrement, ce variateur (avec sa fonction de protection contre les surcharges) déclenchera très probablement des déclenchements fréquents. Tellement génial - comment tuer le VFD s'il se protège lui-même ?

Eh bien, la protection contre les surcharges est là pour empêcher les composants du variateur de supporter trop de courant pendant trop longtemps. Les paramètres clés ici sont le courant et le temps car dans certaines combinaisons, ils peuvent ne pas déclencher les dispositifs de surcharge instantanée tels que les fusibles. Même ainsi, le courant au fil du temps peut contribuer à des problèmes thermiques qui raccourcissent considérablement la durée de vie d'un VFD. Des cycles de chauffage à refroidissement excessifs se produisent lorsque le variateur s'arrête, est réinitialisé, puis s'arrête à nouveau. Ce cycle thermique induit la disparition prématurée des dispositifs VFD critiques tels que les IGBT.

En parlant de refroidissement, rien ne tue les disques comme trop de chaleur. Certains disques s'éteindront si l'un des ventilateurs de refroidissement tombe en panne. De plus, presque tous les principaux produits VFD disposent d'une sorte de surveillance de la température du radiateur. Si le disque devient trop chaud parce que le dissipateur thermique est recouvert d'huile et de saleté, le disque s'éteindra avant que les périphériques connectés au dissipateur thermique n'atteignent une panne thermique. Donc, pour assurer une disparition prématurée d'un VFD, faites simplement fonctionner le lecteur jusqu'à ce qu'il surchauffe et se déclenche, puis laissez-le refroidir... puis répétez ce processus encore et encore sans résoudre le problème sous-jacent.

Les appareils industriels fonctionnent dans divers environnements. Chaque réglage présente des dangers uniques pour les appareils électriques tels que les VFD. Spécifications pour les types de boîtiers de la National Electrical Manufacturers Association (NEMA) qui peuvent résister à chaque type d'environnement. Par exemple, les boîtiers NEMA de type 1 de base conviennent aux environnements intérieurs qui ne sont pas trop poussiéreux. Ces boîtiers NEMA 1 ont des dessus solides pour protéger le VFD des chutes de débris, mais ont des côtés ventilés pour permettre à l'air de refroidissement de circuler jusqu'au variateur. Donc, si un environnement nécessite une protection contre les liquides (qu'il soit dirigé depuis un tuyau ou qu'il tombe d'en haut), l'utilisation d'un boîtier NEMA Type 1 entraînera sûrement une sieste de saleté très précoce pour le VFD. Pour les applications avec tuyau d'arrosage, un boîtier NEMA de type 4 est plus approprié… et pour la protection contre la pluie extérieure, il est préférable d'utiliser un VFD à boîtier NEMA de type 3R.

Il ne s'agit pas seulement d'un programme visant à protéger les emplois des électriciens : le fait d'avoir du personnel non qualifié ou sans connaissances pour effectuer le câblage VFD ou l'entretien préventif peut signifier la mort d'un entraînement merveilleux. Considérons simplement les choses qui peuvent très mal tourner lors du câblage initial et du fonctionnement du variateur.

Mettez 480 V sur un VFD 240 V — C'est peut-être parce que certains moteurs sont à double tension, ou peut-être parce que certaines personnes ne le savent pas, mais les VFD ne sont pas à double tension. C'est soit 240 ou 480 Vac ici dans (la plupart de) l'Amérique du Nord. Si vous avez de la chance et que vous essayez d'appliquer 240 V à un variateur 480 V et que vous découvrez l'erreur avant d'essayer de piloter un moteur, vous risquez de ne souffrir que d'un léger embarras. Cependant, si vous appliquez 480 V à un VFD fabriqué pour ne gérer que 240 V plus 10 % (~ 264 V), vous découvrirez rapidement quel appareil du VFD est le maillon le plus faible.

Commutez les câbles d'alimentation d'entrée et de sortie du VFD — Même si presque tous les principaux fabricants de VFD utilisent par défaut les bornes d'alimentation d'entrée à gauche et les bornes d'alimentation de sortie à droite, il arrive toujours que les services de réparation des fabricants reçoivent des disques endommagés où les connexions sont inversées. Certains des VFD d'aujourd'hui peuvent supporter d'être mis sous tension avec les fils d'alimentation inversés, mais le taux d'échec augmente si le bouton RUN est enfoncé.

Monophasé involontaire – La plupart des VFD d'aujourd'hui, mais pas tous, peuvent fonctionner avec une entrée monophasée… en particulier dans les tailles inférieures à 100 hp. Mais pour fournir une alimentation triphasée au moteur tout en n'obtenant qu'une alimentation d'entrée monophasée, les composants internes du VFD doivent être surévalués pour l'application, sinon la charge doit être réduite. Dans tous les cas, le VFD dans les applications monophasées doit être surdimensionné pour supporter l'augmentation de l'ondulation de la tension du bus et l'augmentation des courants d'entrée. Si votre véritable intention est de vous assurer que le VFD "achète la ferme" bien avant l'heure, alors ne surdimensionnez pas le variateur pour le moteur dans les applications monophasées... et attendez les défauts continus et les pannes éventuelles du variateur.

Ce VFD a été soumis à un incendie. Évitez de telles situations pour que votre VFD dure plus longtemps.

D'autres choses qui inciteront également un VFD à traverser la rivière Styx incluent le frapper avec un marteau, le percuter avec un chariot élévateur, l'allumer en feu ou court-circuiter délibérément le bus cc en laissant tomber des quartiers dans le haut du lecteur.

Bien sûr, cet article présente les pièges du VFD de manière ironique. Peu d'ingénieurs souhaiteraient du mal à leurs VFD. Ces disques améliorent et simplifient une vaste gamme de processus automatisés. Donc, en tant que service public, nous proposons les méthodes précédentes pour tuer VFD comme liste de ce qu'il ne faut pas faire. Avec un peu de soin et une prévoyance raisonnable, votre VFD préféré sera toujours là lorsque vous « quitterez enfin le bâtiment » – et par là, nous entendons prendre votre retraite.