Quali parametri del motore misurare prima di collegare un nuovo inverter Yaskawa?

Prima di collegare un nuovo inverter Yaskawa, è necessario verificare prima di tutto la resistenza di isolamento del motore, la resistenza e la continuità degli avvolgimenti, l’induttanza degli avvolgimenti, lo stato meccanico dell’albero, la correttezza dei collegamenti nella morsettiera, i cavi motore, la messa a terra, la schermatura del cavo e i circuiti aggiuntivi di sensori ed encoder. Questa diagnostica consente di confermare se il motore è idoneo a una messa in servizio sicura e riduce il rischio di danneggiare il nuovo inverter di frequenza già al primo avvio.

Nella pratica, molti problemi attribuiti a un nuovo inverter non derivano dal dispositivo stesso, ma dal fatto che in precedenza non sono state eseguite misure affidabili sul motore. Questo riguarda in particolare le situazioni in cui l’azionamento ha lavorato in condizioni gravose, con sovraccarichi, umidità, surriscaldamento degli avvolgimenti o guasto del precedente circuito di potenza. In questo caso, la misura elettrica del motore prima della messa in servizio non è una formalità, ma un elemento di protezione dell’investimento e della continuità produttiva.

Prima di collegare un nuovo inverter Yaskawa, verifica lo stato reale del motore. Affida l’esecuzione delle misure elettriche, la diagnostica degli avvolgimenti e la verifica dei cavi per evitare il danneggiamento dell’azionamento già al primo avvio.

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Come controllare il motore prima del collegamento dell’inverter Yaskawa e quali misure sono le più importanti?

Perché la semplice sostituzione dell’inverter senza diagnostica del motore è rischiosa?

Il collegamento di un nuovo inverter a un motore con stato tecnico non verificato può causare gravi problemi già durante la prima alimentazione. Se gli avvolgimenti presentano un isolamento danneggiato, è presente un’asimmetria di fase o i cavi motore sono difettosi, il nuovo inverter di frequenza può andare in errore, non completare la procedura di identificazione del motore oppure, nei casi estremi, danneggiare il modulo di potenza.

Particolarmente pericolosi sono i guasti verso terra e il peggioramento dell’isolamento degli avvolgimenti, perché possono portare al sovraccarico e al danneggiamento dei transistor IGBT. Dal punto di vista della manutenzione, questo significa non solo un nuovo guasto, ma anche il costo della produzione persa, un intervento di assistenza aggiuntivo, un avviamento macchina più lungo e un rischio inutile per l’intero sistema di azionamento.

Per questo motivo la verifica dello stato del motore elettrico deve precedere ogni collegamento di un nuovo inverter Yaskawa, indipendentemente dal fatto che si tratti di una semplice applicazione con pompa, ventilatore o trasportatore, oppure di un sistema più esigente con encoder e controllo Closed Loop.

Cosa controllare meccanicamente prima di iniziare le misure elettriche del motore?

Prima di eseguire le misure elettriche, il motore deve essere completamente scollegato dall’alimentazione e separato dal carico meccanico. Questo è importante perché solo allora è possibile valutare in modo oggettivo lo stato dell’azionamento ed escludere l’influenza della macchina sui risultati dei test.

Il primo passo è controllare la libera rotazione dell’albero. Se la rotazione è fluida e non si percepiscono resistenze, attriti o funzionamento irregolare, si può procedere oltre. Se l’albero oppone resistenza, occorre verificare se il motore è dotato di freno elettromagnetico. È un aspetto importante, perché il freno non deve essere alimentato direttamente dall’uscita dell’inverter sui morsetti U, V, W. Tale componente richiede un circuito di comando separato, realizzato di solito tramite un relè di uscita dell’inverter correttamente configurato.

Nella fase di controllo meccanico vale la pena prestare attenzione anche a:

• stato dei cuscinetti ed eventuali giochi,
• tracce di surriscaldamento o grippaggio,
• danni alla ventola di raffreddamento,
• sporco e umidità sulla carcassa,
• tracce di riparazioni precedenti o interventi nella morsettiera.

Si tratta di operazioni apparentemente semplici, ma spesso già in questa fase si capisce se un ulteriore test del motore elettrico ha senso o se prima è necessario eseguire una riparazione o una rigenerazione.

Come leggere la targhetta e scegliere il collegamento a stella o a triangolo?

Prima di iniziare le misure dettagliate, è necessario analizzare la targhetta del motore e la disposizione dei ponticelli nella morsettiera. Un collegamento errato degli avvolgimenti in configurazione stella o triangolo rispetto alla tensione di uscita dell’inverter Yaskawa può causare un funzionamento non corretto dell’azionamento, una coppia troppo bassa, un sovraccarico di corrente o una degradazione accelerata dell’isolamento.

In questa fase è necessario verificare:

• tensione nominale del motore,
• corrente nominale,
• frequenza,
• potenza,
• velocità di rotazione,
• modalità di collegamento degli avvolgimenti,
• presenza di sensori di temperatura e accessori aggiuntivi.

Solo dopo aver confermato questi dati è possibile pianificare in modo sicuro il collegamento dell’inverter Yaskawa e il successivo inserimento dei parametri del motore nel gruppo E, cioè Motor Parameters.

Come misurare la resistenza di isolamento del motore e cosa significa un risultato troppo basso?

La misura della resistenza di isolamento del motore è una delle prove più importanti prima della prima messa in servizio di un azionamento con un nuovo inverter. Nella diagnostica professionale viene eseguita con un analizzatore per motori, che offre una precisione e un campo di prova molto maggiori rispetto a un megohmmetro standard. Per i motori in bassa tensione si utilizza tipicamente una tensione di prova di 500 V o 1000 V DC, tuttavia l’analizzatore consente di eseguire prove in alta tensione fino a 15 kV, permettendo di rilevare microfessure dell’isolamento nei motori con tensioni più elevate.

Affinché il risultato sia affidabile, occorre rimuovere i ponticelli dalla morsettiera e testare ogni avvolgimento separatamente. La misura deve includere sia la resistenza rispetto alla carcassa, sia quella tra le fasi:

• U verso PE,
• V verso PE,
• W verso PE,
• U verso V,
• V verso W,
• U verso W.

Si assume che, per motori fino a 500 V, la resistenza di isolamento debba essere almeno di diverse decine di megaohm, mentre nelle unità moderne e asciutte si riscontrano spesso valori nell’ordine dei gigaohm. Un risultato troppo basso è un segnale di allarme. Può indicare:

• umidità negli avvolgimenti,
• invecchiamento del materiale isolante,
• sporco conduttivo,
• inizio di un guasto verso terra,

Se il risultato è basso o instabile, il motore non deve essere collegato subito al nuovo inverter. Prima occorre individuare la causa del problema, perché l’avvio dell’azionamento in queste condizioni può causare il danneggiamento immediato dell’elettronica di potenza dell’inverter.

Come controllare la resistenza e la simmetria degli avvolgimenti con un analizzatore?

Dopo il test di isolamento, l’analizzatore esegue una precisa misura della resistenza degli avvolgimenti con metodo a quattro fili, cioè con ponte Kelvin. A differenza di un multimetro, l’analizzatore elimina l’influenza della resistenza dei puntali di misura, consentendo di rilevare asimmetrie a livello di milliohm. Lo scopo della prova è confermare che ogni fase abbia continuità elettrica e che i valori di resistenza siano perfettamente bilanciati.

Nella pratica si confrontano:

• resistenza dell’avvolgimento U,
• resistenza dell’avvolgimento V,
• resistenza dell’avvolgimento W.

Le differenze tra le fasi non dovrebbero superare pochi punti percentuali. Scostamenti maggiori possono indicare:

• danneggiamento del conduttore,
• errore di collegamento nella morsettiera,
• surriscaldamento locale degli avvolgimenti,
• invecchiamento non uniforme dell’isolamento,
• inizio del danneggiamento di una fase.

Per il reparto manutenzione è un’informazione molto importante, perché anche se il motore funziona ancora, l’asimmetria della resistenza di solito influisce sulla stabilità di funzionamento, sull’assorbimento di corrente e sulla temperatura degli avvolgimenti dopo il collegamento all’inverter di frequenza.

Perché misurare l’induttanza degli avvolgimenti del motore prima dell’Auto Tuning?

La misura dell’induttanza degli avvolgimenti del motore viene spesso trascurata, ma è proprio questa misura che può rivelare problemi non sempre visibili con la sola misura della resistenza. L’asimmetria dell’induttanza degli avvolgimenti può indicare cortocircuiti tra spire, che portano al surriscaldamento del motore, a un funzionamento irregolare e a problemi di identificazione dei parametri durante la procedura Auto Tuning nell’inverter Yaskawa.

Se i valori di induttanza delle singole fasi differiscono in modo significativo, significa che il motore non deve essere considerato pienamente efficiente. In questa situazione, il nuovo inverter può:

• identificare in modo errato il modello del motore,
• segnalare errori durante l’autotuning,
• controllare l’azionamento in modo instabile,
• provocare un aumento della temperatura degli avvolgimenti e correnti asimmetriche.

Proprio per questo le misure elettriche complete del motore prima della messa in servizio dovrebbero includere non solo l’isolamento, ma anche i parametri di fase che influenzano il modello di controllo dell’azionamento.

Cos’altro verificare prima della prima messa in servizio dell’azionamento con un nuovo inverter Yaskawa?

Come controllare i cavi motore, la schermatura e la messa a terra di protezione?

Anche un motore controllato correttamente non garantisce una messa in servizio senza problemi se il cavo motore è danneggiato o se sono presenti errori nella schermatura e nella messa a terra. Per questo, prima dell’avvio, è necessario controllare l’intero tratto tra l’inverter e il motore.

Devono essere verificati prima di tutto:

• continuità dei conduttori attivi,
• continuità della schermatura del cavo,
• stato dei morsetti e dei capicorda,
• corretto collegamento del conduttore di protezione PE,
• tracce di danni meccanici al cavo,
• segni di surriscaldamento o umidità nei collegamenti.

Una schermatura danneggiata o una messa a terra errata possono causare disturbi elettromagnetici, funzionamento non corretto dell’elettronica di comando, errori di comunicazione e problemi di avviamento difficili da individuare. In un ambiente industriale, dove lavorano in parallelo controllori PLC, pannelli HMI, moduli I/O, alimentatori e convertitori, tali irregolarità possono generare effetti che vanno ben oltre il solo sistema di azionamento.

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Come verificare i sensori di temperatura e l’encoder nelle applicazioni Closed Loop?

Se il motore è dotato di sensori di temperatura PTC, PT100 o PT1000, anche i loro circuiti devono essere controllati prima dell’avvio. Questo riguarda anche gli encoder utilizzati nelle applicazioni con retroazione, cioè nei sistemi Closed Loop.

Un sensore di temperatura non funzionante correttamente può causare falsi allarmi di surriscaldamento o, al contrario, la mancata reazione di protezione in caso di effettivo aumento della temperatura. A sua volta, un encoder difettoso o un cablaggio errato possono causare errori di tipo Encoder Error già al primo avvio.

Vale la pena controllare:

• continuità dei circuiti dei sensori,
• compatibilità del tipo di sensore con la configurazione dell’inverter,
• stato dei connettori, della schermatura e dei cavi di segnale,
• corretto montaggio e stabilità del segnale dell’encoder.

Senza questa verifica, anche un collegamento dell’inverter Yaskawa eseguito correttamente può concludersi con un errore di avviamento e una perdita di tempo non necessaria durante la messa in servizio della macchina.

Quali sintomi indicano che il motore non dovrebbe essere ancora collegato all’inverter?

Non tutti i motori, dopo una prima ispezione visiva, sono idonei a una messa in servizio immediata. Esistono sintomi che dovrebbero indurre a fermare il processo e a eseguire una diagnostica approfondita o una riparazione.

I segnali di avvertimento più frequenti sono:

• bassa resistenza di isolamento,
• differenze di resistenza degli avvolgimenti superiori a pochi punti percentuali,
• asimmetria dell’induttanza delle fasi,
• resistenza durante la rotazione dell’albero,
• tracce di surriscaldamento o odore di bruciato,
• cavo, schermatura o messa a terra danneggiati,
• sensore di temperatura difettoso,
• errori dell’encoder o assenza di un segnale stabile,
• ponticelli nella morsettiera non compatibili con la tensione dell’inverter.

In questi casi, la semplice messa in servizio dell’inverter non risolve il problema. Al contrario, può accelerare il guasto del motore, danneggiare il circuito di potenza e prolungare il fermo della linea di produzione.

Quando conviene affidare le misure elettriche del motore Yaskawa a un servizio specializzato?

Se il motore ha lavorato dopo un guasto, è rimasto a lungo inutilizzato, è stato smontato dalla macchina, ha subito allagamento, sovraccarico oppure deve collaborare con un nuovo inverter in un’applicazione produttiva importante, è preferibile affidare le misure elettriche del motore Yaskawa a un servizio specializzato. Questo vale anche nei casi in cui lo stabilimento non disponga di strumenti adeguati, di una procedura di misura o del tempo necessario per un’analisi completa.

Un servizio professionale comprende non solo la lettura dei valori, ma soprattutto la loro interpretazione, la valutazione del rischio e la raccomandazione delle azioni successive. È importante perché il risultato della misura, senza il giusto contesto, non indica sempre se il motore può essere avviato in sicurezza o se prima occorre eseguire una riparazione, rigenerazione o modernizzazione.

Se prevedete il collegamento di un nuovo inverter Yaskawa, vale la pena confermare prima lo stato reale del motore, dei cavi e degli accessori. Nell’ambito del servizio eseguiamo diagnostica dei motori elettrici, misure degli avvolgimenti, misura della resistenza di isolamento del motore, verifica dei sensori e dei circuiti aggiuntivi, nonché valutazione della preparazione dell’azionamento a una messa in servizio sicura. In questo modo riducete il rischio di danneggiare l’inverter e accorciate il tempo necessario per portare l’azionamento in funzione.

Se avete bisogno di supporto per misure, diagnostica o preparazione dell’azionamento alla messa in servizio, conviene eseguire queste attività ancora prima del primo avvio. È il momento più sicuro per rilevare problemi che successivamente generano costosi fermi macchina e ulteriori interventi di assistenza.

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