Manutenzione dell’inverter ABB ACS800. Sostituzione dei condensatori elettrolitici, verifica dello stadio di uscita e pulizia dei sistemi di raffreddamento ABB ACS800

La manutenzione dell’inverter ABB ACS800 dovrebbe comprendere soprattutto il controllo e la pulizia del sistema di raffreddamento, la valutazione dei condensatori elettrolitici del circuito intermedio DC e la verifica dello stadio di potenza con i transistor IGBT e i relativi circuiti di comando. Una revisione regolare consente di individuare l’usura prima che si verifichi un guasto in grado di arrestare il motore, la macchina o un’intera sezione della linea di produzione. Nel caso di azionamenti in servizio da molti anni, la manutenzione preventiva dell’inverter ABB ACS800 non è quindi soltanto un intervento tecnico, ma anche un modo per ridurre il rischio di costosi fermi macchina.

ABB ACS800 è una famiglia di convertitori di frequenza industriali utilizzati per il controllo di motori elettrici trifase. Gli azionamenti utilizzano la tecnologia DTC, ovvero Direct Torque Control, che consente un rapido controllo della coppia e della velocità. In molte applicazioni non è necessario un encoder esterno sull’albero motore, anche se nelle applicazioni che richiedono un feedback particolarmente preciso può costituire un elemento del sistema di azionamento.

L’elevata durata del convertitore non significa tuttavia che i suoi componenti non siano soggetti a processi di invecchiamento. Condensatori elettrolitici, ventilatori, collegamenti elettrici, elettronica di controllo ed elementi a semiconduttore lavorano per molti anni sotto l’influenza di temperatura, correnti di carico, vibrazioni e contaminanti presenti nell’ambiente industriale.

Chiama: +48 717 500 983

Manutenzione dell’inverter ABB ACS800 – cosa controllare e perché?

Com’è costruito l’inverter ABB ACS800 e quali componenti si usurano?

Per pianificare correttamente la manutenzione del convertitore di frequenza ABB, è utile comprendere il flusso di energia di base attraverso il dispositivo. In un azionamento tipico, la tensione trifase raggiunge innanzitutto la sezione raddrizzatrice. Dopo il raddrizzamento alimenta il circuito intermedio DC, uno dei cui elementi più importanti è una batteria di condensatori elettrolitici.

I condensatori stabilizzano la tensione del bus DC, ne riducono l’ondulazione e immagazzinano l’energia necessaria durante le variazioni dinamiche del carico. Successivamente l’energia raggiunge lo stadio di uscita con transistor IGBT. Il corretto pilotaggio dei transistor consente di generare in uscita la tensione trifase richiesta dal motore.

A seconda della configurazione, il sistema può inoltre utilizzare un circuito di frenatura con resistenza di frenatura, che consente di dissipare parte dell’energia restituita al circuito DC durante la frenatura della macchina azionata.

Dal punto di vista della manutenzione, richiedono particolare attenzione:

• i condensatori elettrolitici del circuito intermedio DC,
• i transistor e i moduli IGBT,
• i circuiti di comando dei gate dei transistor,
• i ventilatori principali e ausiliari,
• i dissipatori e i canali di passaggio dell’aria,
• i sensori di corrente e i circuiti di misura,
• le schede dell’elettronica di controllo,
• i connettori, i cavi e i collegamenti del circuito di potenza.

L’usura di uno di questi elementi può influire sugli altri. Un ventilatore inefficiente aumenta la temperatura dei moduli di potenza, una temperatura elevata accelera l’invecchiamento dei condensatori e il peggioramento dei parametri del circuito DC può aumentare il carico sugli altri componenti elettronici.

Quali sintomi indicano che l’ABB ACS800 necessita di una revisione?

La diagnostica dell’inverter ABB ACS800 è particolarmente indicata se il dispositivo inizia a comportarsi diversamente rispetto al funzionamento precedente. Non bisogna attendere esclusivamente l’arresto completo dell’azionamento.

Tra i segnali di allarme rientrano:

• allarmi o arresti più frequenti durante carichi elevati,
• aumento della temperatura del convertitore o del quadro elettrico,
• funzionamento più rumoroso dei ventilatori, vibrazioni o arresto del ventilatore,
• flusso d’aria attraverso il dissipatore chiaramente ridotto,
• grande quantità di polvere, olio o altri contaminanti all’interno del dispositivo,
• problemi durante l’accelerazione o la frenatura del motore,
• funzionamento instabile con carico variabile,
• tracce di surriscaldamento su schede, cavi o connettori,
• odore insolito, scolorimenti o danni meccanici ai componenti del circuito di potenza.

Un singolo sintomo non determina ancora il guasto di un componente specifico. Ad esempio, il surriscaldamento può derivare sia da un dissipatore ostruito, da un ventilatore usurato, da una temperatura ambiente troppo elevata, sia da problemi presenti nello stesso stadio di potenza. Per questo motivo un’assistenza efficace dovrebbe comprendere misurazioni e analisi dell’intero azionamento, non soltanto la sostituzione dell’elemento indicato sulla base del primo sintomo.

Se l’ABB ACS800 funziona in modo instabile, si surriscalda o provoca arresti imprevisti della macchina, è opportuno eseguire una diagnostica prima del successivo avviamento a pieno carico. Fornisci al centro assistenza la sigla esatta dell’inverter, una foto della targhetta identificativa, una descrizione dell’applicazione e i codici di errore memorizzati.

Pulizia dell’inverter ABB ACS800 e del sistema di raffreddamento

La pulizia dell’inverter ABB ACS800 è uno degli elementi più importanti della manutenzione, soprattutto negli stabilimenti in cui nell’aria sono presenti polveri, fibre, nebbie d’olio o altri contaminanti. Il dissipatore può apparire pulito dall’esterno, mentre i suoi canali interni sono già parzialmente ostruiti.

I depositi presenti tra le alette del dissipatore limitano il flusso d’aria e peggiorano lo scambio termico. Il ventilatore deve lavorare in condizioni più difficili e la temperatura dei componenti a semiconduttore e dell’elettronica aumenta. Questo può causare allarmi termici e arresti, ma altrettanto importante è l’accelerazione a lungo termine dei processi di invecchiamento dei componenti.

Cosa dovrebbe comprendere la pulizia dei sistemi di raffreddamento ABB ACS800?

La pulizia professionale dei sistemi di raffreddamento ABB ACS800 non dovrebbe limitarsi al semplice soffiaggio dell’involucro con aria compressa. L’entità degli interventi dipende dalla struttura e dal livello di contaminazione del dispositivo, ma durante la revisione è opportuno verificare:

• la pervietà dei canali del dissipatore,
• lo stato delle prese e delle uscite d’aria,
• la quantità di contaminanti accumulati sull’elettronica,
• il funzionamento del ventilatore principale,
• lo stato dei ventilatori ausiliari e interni,
• rumori e giochi che possono indicare l’usura dei cuscinetti,
• i connettori e i cavi di alimentazione dei ventilatori,
• tracce di surriscaldamento locale.

Nel caso di dispositivi molto contaminati può essere necessaria un’accurata pulizia meccanica e una pulizia chimica opportunamente selezionata. Il metodo deve essere adatto all’elettronica industriale per evitare danni ai laminati, ai componenti elettronici, agli isolamenti o ai connettori.

Se il ventilatore presenta cuscinetti usurati, funziona in modo irregolare o non raggiunge la corretta portata, la sola pulizia non risolve il problema. In questa situazione è opportuno considerarne la sostituzione durante un fermo programmato anziché attendere un guasto durante la produzione.

Sostituzione dei condensatori nell’inverter ABB ACS800

La sostituzione dei condensatori in un inverter ABB è uno degli interventi fondamentali legati all’invecchiamento del convertitore. I condensatori elettrolitici del circuito DC sono esposti per tutta la durata di esercizio alla temperatura e alle correnti di ripple.

Con il passare del tempo l’elettrolita all’interno del condensatore perde gradualmente le proprie caratteristiche. Può verificarsi una riduzione della capacità e un aumento della resistenza equivalente in serie ESR. Di conseguenza, il condensatore filtra meno efficacemente la tensione del circuito intermedio e può generare più calore.

Una degradazione avanzata può causare:

• aumento dell’ondulazione della tensione DC,
• surriscaldamento eccessivo dei condensatori,
• funzionamento instabile dell’azionamento sotto carico elevato,
• maggiore sollecitazione degli altri componenti del circuito di potenza,
• guasto del condensatore,
• guasti secondari dei componenti elettronici adiacenti.

Per questo motivo, la manutenzione dei condensatori dell’inverter ABB dovrebbe comprendere più di una semplice ispezione visiva. L’assenza di rigonfiamenti o perdite non significa automaticamente che un condensatore utilizzato da molti anni mantenga ancora i parametri necessari durante il funzionamento dell’azionamento sotto carico.

La decisione sulla sostituzione preventiva deve essere presa tenendo conto dell’età del dispositivo, della sua storia operativa, della temperatura ambiente, del carico, delle condizioni di raffreddamento e delle raccomandazioni di manutenzione per la specifica variante ACS800. In condizioni industriali gravose, l’intervallo può essere più breve rispetto a un locale elettrico pulito e climatizzato.

L’inverter ABB ACS800 è rimasto a lungo in magazzino – è necessario riformare i condensatori?

Una situazione separata riguarda gli inverter e i moduli di azionamento ABB ACS800 che sono rimasti senza alimentazione per un lungo periodo. Durante lo stoccaggio, lo strato dielettrico dei condensatori elettrolitici può deteriorarsi. Per questo motivo, i dispositivi rimasti inattivi per un periodo prolungato possono richiedere una procedura di riformatura dei condensatori prima del normale avviamento.

Un inverter immagazzinato per lungo tempo non dovrebbe essere automaticamente collegato alla piena tensione di rete e utilizzato immediatamente per avviare la macchina. Il metodo di riformatura dipende, tra l’altro, dal periodo di stoccaggio e deve essere eseguito secondo la corretta procedura tecnica da una persona adeguatamente qualificata.

Il problema non riguarda soltanto gli azionamenti smontati dalle macchine. Il reparto manutenzione può avere in magazzino un ABB ACS800 di ricambio acquistato alcuni anni prima. Se il modulo deve fungere da riserva in caso di guasto produttivo, è opportuno controllare lo stato dei condensatori e la disponibilità del dispositivo all’avviamento prima che sia effettivamente necessario.

Verifica degli stadi di potenza dell’inverter ABB ACS800

Un altro elemento fondamentale della revisione è la verifica degli stadi di potenza dell’inverter. Nell’ACS800 assumono particolare importanza i transistor IGBT responsabili della commutazione della tensione di uscita che alimenta il motore.

Il guasto dello stadio di uscita può provocare l’arresto immediato della macchina. Alcuni problemi, tuttavia, si sviluppano gradualmente oppure si manifestano soltanto a una determinata temperatura, tensione del bus DC o corrente di carico elevata.

Durante la diagnostica possono essere eseguite sia misurazioni statiche dei semiconduttori, sia test che consentono di valutare il comportamento del circuito in condizioni più simili al funzionamento reale. L’ambito delle prove dovrebbe essere adeguato allo stato del dispositivo e alla natura del guasto segnalato.

Perché il controllo dei soli transistor IGBT può non essere sufficiente?

Il modulo IGBT è soltanto uno degli elementi dello stadio di uscita. Sono molto importanti anche i circuiti di comando dei suoi gate. Sono questi a garantire il corretto pilotaggio dei transistor nel momento appropriato.

Un problema al driver di gate, all’alimentazione del circuito di controllo o al segnale di comando può provocare un’apertura o una chiusura errata del transistor. Nel caso estremo, la conseguenza può essere un cortocircuito e la distruzione dei componenti di potenza.

Una verifica completa dell’azionamento ABB ACS800 dovrebbe quindi comprendere, a seconda del caso:

• moduli e transistor IGBT,
• circuiti di comando dei gate,
• alimentazione dei driver,
• circuiti di misura della corrente,
• sensori e catene di misura,
• stato del circuito intermedio DC,
• collegamenti elettrici dello stadio di potenza,
• tracce di surriscaldamento e di riparazioni precedenti.

La diagnostica prima della sostituzione di un costoso modulo di potenza è particolarmente importante. Installare un IGBT funzionante senza individuare la causa del guasto precedente può provocare un nuovo danneggiamento del componente dopo l’avviamento dell’inverter.

Se l’ABB ACS800 segnala errori relativi alla corrente, al circuito DC o allo stadio di potenza, non limitare la diagnostica alla sostituzione del modulo IGBT. Fai verificare anche i circuiti di comando dei gate, l’alimentazione e le catene di misura per ridurre il rischio di un nuovo guasto.

Assistenza dell’inverter ABB ACS800 – diagnostica, riparazione o ammodernamento?

Come si svolge una diagnostica professionale dell’inverter ABB ACS800?

Un’assistenza professionale dell’ABB ACS800 dovrebbe iniziare dall’identificazione del dispositivo e dalla raccolta di informazioni sul guasto. Il solo codice di errore è importante, ma spesso non è sufficiente per determinare la causa del problema.

Sono utili, tra l’altro:

• la sigla completa del tipo ACS800,
• il numero di serie e una foto della targhetta identificativa,
• la potenza e la tensione del dispositivo,
• i codici di errore e la cronologia degli allarmi,
• l’informazione sulla fase di funzionamento in cui si verifica il problema,
• la descrizione del motore e della macchina azionata,
• informazioni sulle riparazioni precedenti,
• il periodo di stoccaggio, se l’inverter è rimasto inutilizzato a lungo.

Dopo l’ispezione visiva si può procedere alle misurazioni dei circuiti di potenza, dei condensatori, degli elementi di controllo e del sistema di raffreddamento. Se la natura del dispositivo e la dotazione del banco di prova del centro assistenza lo consentono, dopo la riparazione è opportuno eseguire un test funzionale anziché concludere il lavoro immediatamente dopo la sostituzione dell’elemento danneggiato.

Questo approccio consente di distinguere un singolo guasto da un’usura più estesa dell’azionamento. È particolarmente importante nel caso di dispositivi che lavorano da molti anni in applicazioni caratterizzate da elevati costi di fermo.

Quando conviene riparare un ABB ACS800?

La riparazione dell’inverter ABB ACS800 è spesso giustificata se il dispositivo è adattato alla macchina esistente, l’impianto funziona stabilmente e il guasto può essere eliminato senza sostituire la maggior parte dei componenti principali.

L’assistenza può rappresentare una soluzione vantaggiosa, tra l’altro, quando il problema riguarda:

• il sistema di raffreddamento,
• i ventilatori,
• i condensatori,
• componenti selezionati dello stadio di potenza,
• gli alimentatori e l’elettronica ausiliaria,
• le schede di controllo o alcuni dei loro circuiti,
• i collegamenti e i componenti soggetti a usura.

La riparazione del dispositivo esistente può inoltre limitare l’entità delle modifiche alla macchina. Non è necessario ricostruire immediatamente il quadro, modificare l’impianto, adattare la comunicazione o analizzare nuovamente tutti i parametri del processo.

Negli stabilimenti che dispongono di numerosi ACS800 simili può inoltre essere vantaggioso combinare la riparazione con la rigenerazione dei dispositivi di ricambio. Ciò consente di creare una scorta di assistenza a rotazione e ridurre il tempo di reazione in caso di un ulteriore guasto.

Quando è meglio valutare l’ammodernamento o la sostituzione dell’ACS800?

Non tutte le riparazioni rappresentano la soluzione economicamente migliore. In un impianto in servizio da molti anni è necessario confrontare il costo dell’eliminazione del guasto attuale con la probabilità di ulteriori problemi e con la disponibilità dei ricambi negli anni successivi.

È opportuno valutare un ammodernamento soprattutto quando:

• l’inverter presenta una storia di guasti ricorrenti,
• più componenti fondamentali sono usurati contemporaneamente,
• la disponibilità dei ricambi diventa un limite per la manutenzione,
• lo stabilimento desidera standardizzare il proprio parco azionamenti,
• è previsto un ammodernamento più ampio della macchina o della linea,
• il costo del fermo è significativamente superiore al costo di una sostituzione programmata,
• sono necessarie funzioni o interfacce disponibili negli azionamenti di nuova generazione.

La decisione non deve necessariamente limitarsi alla scelta tra una riparazione immediata e l’acquisto immediato di un nuovo inverter. Spesso la strategia migliore consiste nel riparare l’impianto esistente e successivamente preparare un ammodernamento programmato durante un futuro fermo tecnico.

Nella scelta del dispositivo sostitutivo non si deve considerare soltanto la potenza in kilowatt. Sono importanti anche tensione, corrente, caratteristiche del carico, capacità di sovraccarico, metodo di controllo del motore, frenatura, comunicazione industriale, ingressi e uscite, feedback, condizioni ambientali e modalità di installazione.

Se non sai se sia più vantaggioso riparare l’ABB ACS800, acquistare un dispositivo sostitutivo o modernizzare l’azionamento, fornisci la sigla dell’inverter e i dati dell’applicazione. Confrontare le opzioni prima del guasto consente di pianificare la sostituzione invece di prendere decisioni costose sotto la pressione della produzione ferma.

Come preparare l’ABB ACS800 per la spedizione al centro assistenza?

Più informazioni riceve il centro assistenza insieme al dispositivo, più facilmente è possibile riprodurre le condizioni in cui si è verificato il problema. Prima della spedizione è opportuno preparare:

• una foto della targhetta identificativa,
• la sigla completa del tipo,
• una descrizione del sintomo,
• i codici di errore,
• l’informazione se l’inverter si avvia,
• l’informazione se il guasto compare immediatamente o soltanto sotto carico,
• una descrizione degli ultimi interventi eseguiti sulla macchina,
• i dati del motore, se il problema può essere correlato al suo controllo,
• informazioni sul periodo di stoccaggio del dispositivo.

Se il guasto si è verificato improvvisamente, non bisogna ripetere più volte i tentativi di avviamento senza determinarne la causa. In caso di cortocircuito o problema nel circuito di potenza, ulteriori inserzioni possono aumentare l’entità dei danni.

Come ridurre il costo del fermo causato dal guasto dell’inverter?

Per il reparto manutenzione, il costo della riparazione dell’inverter rappresenta spesso soltanto una piccola parte del costo complessivo del guasto. Un onere molto maggiore può derivare dall’arresto della produzione, dal mancato rispetto del piano produttivo, dal fermo degli operatori, dalla perdita del materiale già presente nel processo o dalla necessità di interventi di assistenza fuori dagli orari standard.

Per questo motivo, la gestione dei sistemi di azionamento ABB più datati dovrebbe basarsi sulla combinazione di diverse attività:

• manutenzione programmata,
• pulizia periodica del raffreddamento,
• controllo dei condensatori e dei componenti soggetti a invecchiamento,
• verifica dello stadio di potenza durante le revisioni più approfondite,
• mantenimento di dispositivi o ricambi verificati,
• diagnostica dei sintomi anomali prima che fermino la produzione,
• pianificazione dell’ammodernamento dei dispositivi con rischio operativo crescente.

Negli stabilimenti che dispongono di un numero maggiore di inverter, è inoltre una buona soluzione creare un registro dei dispositivi con indicazione del modello, dell’età, della data dell’ultimo intervento di assistenza e dell’applicazione. In questo modo è possibile dare priorità alle revisioni degli azionamenti che gestiscono macchine critiche per la produzione.

Hai bisogno di diagnostica, riparazione, rigenerazione o manutenzione di un ABB ACS800? Invia la sigla dell’inverter, una foto della targhetta identificativa e una descrizione del problema. Possiamo inoltre aiutarti nella valutazione di un dispositivo di ricambio, nella scelta dei componenti, nell’acquisto di ricambi non più necessari o nella pianificazione dell’ammodernamento del sistema di azionamento. —> Richiedi la riparazione

Chiama: +48 717 500 983