Inverter – Lenze 4800 e 4900: i guasti più comuni e se vale la pena ripararli

Gli inverter Lenze 4800 e 4900 sono convertitori industriali in corrente continua progettati per pilotare motori in corrente continua. Sebbene oggi gli azionamenti a corrente alternata siano predominanti in molte applicazioni, in molti impianti industriali sono ancora in funzione sistemi con motori a corrente continua, soprattutto nell’industria siderurgica, nell’industria della carta, nell’industria pesante o nelle linee di processo più vecchie. In questi casi, i convertitori Lenze 4800 e Lenze 4900 sono da anni responsabili di un controllo stabile della velocità e della coppia.

In questo articolo parliamo dei guasti più comuni dei convertitori Lenze 4800 e 4900, dei parametri tecnici, delle differenze funzionali e rispondiamo alla domanda chiave: vale la pena riparare queste unità o è meglio optare per un aggiornamento?

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Lenze 4800 e Lenze 4900: caratteristiche tecniche e controllabilità

Le serie Lenze 4800 e Lenze 4900 sono convertitori DC con elettronica di controllo e software identici. Ciò significa che dal punto di vista della diagnostica, dell’assistenza e della configurazione, abbiamo a che fare con un’architettura di sistema molto simile.

Le unità possono essere alimentate con tensione alternata trifase:

• 400 V AC (intervallo consentito 340-460 V)
• 500 V AC (intervallo consentito 410-550 V)

Gamme di potenza:

• Serie 4900 – 400 V: da 6,7 kW a 504 kW
• Serie 4800 – 400 V: da 152 kW a 552 kW
• Serie 4900 – 500 V: da 13,1 kW a 630 kW
• Serie 4800 – 500 V: da 189 kW a 690 kW

Condizioni di temperatura operativa:

• 0…+45°C – fino a 85 kW (400 V) e fino a 105 kW (500 V)
• 0…+35°C – da 105 kW a 552 kW (400 V) e da 131 kW a 690 kW (500 V)

In pratica, questo significa che a capacità più elevate, il controllo della temperatura dell’armadio di controllo è fondamentale per l’affidabilità. Molti guasti ai moduli di potenza sono dovuti a un surriscaldamento superiore alle condizioni ambientali accettabili.

Sistemi di feedback – precisione di controllo

I Lenze 4800 e 4900 ottengono informazioni sui parametri attuali del motore attraverso:

• feedback del resolver (con emulazione dell’encoder per i sistemi master),
• encoder incrementale,
• Generatore di tacho DC,
• accoppiamento dalla tensione di armatura.

Il controllo della velocità può essere implementato con un’accuratezza superiore allo 0,5 ‰ con un carico variabile del 100% utilizzando il feedback del resolver o dell’encoder. Si tratta di un parametro che ancora oggi è pienamente sufficiente in molte applicazioni.

Inoltre, i convertitori consentono di memorizzare quattro serie di parametri utente, il che in pratica permette di cambiare rapidamente le modalità della macchina senza dover ricorrere a una lunga riconfigurazione.

Differenze funzionali – lavoro a quattro quadranti

Tutti i convertitori Lenze 4900 sono dispositivi a quattro quadranti: consentono di cambiare il segno della tensione e la direzione della corrente del carico. Di conseguenza, possono funzionare come:

• alimentazione durante l’avviamento del motore,
• carico di frenata.

Il Lenze 4800 funziona come convertitore a quattro quadranti solo con un’alimentazione di 500 V CA. A 400 V, funziona come un convertitore a due quadranti. Questo aspetto è importante quando si analizzano applicazioni che richiedono un’intensa frenata rigenerativa.

I guasti più comuni di Lenze 4800 e 4900: la diagnostica di servizio nella pratica

L’esperienza dell’assistenza dimostra che i guasti dei convertitori CC Lenze 4800 e 4900 sono spesso dovuti ad anni di funzionamento, a sovraccarichi o a problemi ambientali.

Danni ai moduli di potenza

• rottura dei tiristori/elementi semiconduttori,
• danni al circuito di commutazione,
• un’ondulazione eccessiva della corrente di uscita.

Consiglio tecnico pratico: prima di riavviare dopo un guasto, è fondamentale controllare le condizioni del motore a corrente continua (isolamento dell’indotto, condizioni delle spazzole, commutatore) – i danni secondari al convertitore sono spesso dovuti a problemi meccanici del motore.

Problemi con il sistema di feedback

• dissolvenza del segnale del resolver,
• errori dell’encoder incrementale,
• controllo instabile con accoppiamento dalla tensione di armatura.

Nella pratica, spesso la causa non è il convertitore stesso, ma cavi di segnale difettosi o interferenze EMC. Si consiglia di misurare il segnale con un oscilloscopio direttamente all’ingresso dell’elettronica di controllo.

Surriscaldamento e invecchiamento dei componenti

• degradazione dei condensatori elettrolitici,
• perdita di prestazioni degli elementi di misurazione della corrente,
• danni alle ventole e ai sistemi di raffreddamento.

Ti ricordiamo che per potenze superiori a 105 kW (400 V) e 131 kW (500 V), la temperatura di funzionamento consentita scende a 35°C. In molti vecchi armadi elettrici queste condizioni non sono soddisfatte.

Attivazione dei dispositivi di sicurezza

I modelli Lenze 4800 e 4900 sono dotati di funzioni di sicurezza avanzate:

• monitoraggio dei componenti del sistema e dell’azionamento,
• protezione I * t,
• Protezione da sovraccarico del motore I²t,
• monitoraggio della tensione e della frequenza di rete,
• Sincronizzazione automatica a 50-60 Hz.

L’attivazione frequente della funzione I²t può essere indicativa di un sovraccarico meccanico della macchina, piuttosto che di un guasto nel convertitore stesso.

Vale la pena riparare le Lenze 4800 e 4900?

Nella maggior parte dei casi – sì. Argomenti tecnici a favore della riparazione:

• elettronica di controllo originale di alta qualità,
• controllo preciso della velocità,
• funzionamento a quattro quadranti (in particolare la serie 4900),
• Grandi capacità: fino a 690 kW.

L’aggiornamento di un intero sistema CC a CA spesso comporta la sostituzione del motore, la modifica della meccanica e l’interferenza con il sistema host. In molti impianti, la riparazione di un convertitore Lenze 4800 o 4900 è una soluzione economicamente valida e tecnicamente sicura.

Quando prendere in considerazione l’adeguamento?

• mancanza di disponibilità di energia,
• Danni ripetuti dovuti al sovraccarico dell’applicazione,
• ricostruzione pianificata della linea di processo.

Gliinverter Lenze 4800 e 4900 DC sono ancora robusti convertitori industriali con un’elevata potenza e un’ottima precisione di controllo. Con una diagnostica corretta, un controllo della temperatura di esercizio e un’ispezione regolare dei sistemi di feedback, possono funzionare in modo affidabile per molti anni. Nella maggior parte dei casi, la loro riparazione è tecnicamente ed economicamente giustificata.

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