Wyłączający się falownik to jeden z najczęstszych problemów występujących w nowoczesnych instalacjach przemysłowych. W praktyce objawia się nagłym zatrzymaniem napędu, błędem pracy urządzenia lub całkowitym wyłączeniem maszyny. Choć awaria często kojarzona jest bezpośrednio z samym falownikiem, rzeczywista przyczyna problemu bardzo często znajduje się w jakości energii elektrycznej oraz parametrach całej instalacji.

W nowoczesnych zakładach przemysłowych pracuje coraz więcej urządzeń energoelektronicznych:

• falowników,
• serwonapędów,
• robotów,
• zasilaczy impulsowych,
• instalacji PV,
• układów automatyki.

To powoduje wzrost poziomu zakłóceń i coraz większą wrażliwość systemów na problemy jakości energii.

W artykule wyjaśniamy:

• dlaczego falownik się wyłącza,
• jakie są najczęstsze przyczyny problemu,
• jak jakość energii wpływa na pracę napędów,
• oraz jak ograniczyć ryzyko awarii i przestojów produkcyjnych.

Jak objawia się problem?

W praktyce problem może wyglądać różnie w zależności od typu instalacji i charakteru zakłóceń.

Najczęstsze objawy:

• nagłe zatrzymywanie silnika,
• resetowanie falownika,
• komunikaty overvoltage lub undervoltage,
• wyłączanie się urządzenia podczas rozruchu,
• błędy przy dużym obciążeniu,
• sporadyczne zatrzymania produkcji,
• wyzwalanie zabezpieczeń,
• niestabilna praca napędu,
• błędy komunikacji z automatyką.

Często problem występuje okresowo, co utrudnia jego jednoznaczną diagnozę.

Najczęstsze przyczyny wyłączania się falownika

Wahania napięcia w sieci

Jedną z najczęstszych przyczyn są niestabilne parametry napięcia zasilającego.

Zbyt wysokie lub zbyt niskie napięcie może powodować:

• błędy overvoltage,
• błędy undervoltage,
• przechodzenie falownika w tryb ochronny,
• wyłączenie napędu.

Problemy często pojawiają się:

• podczas dużych zmian obciążenia,
• przy pracy ciężkich maszyn,
• w instalacjach z dużą liczbą falowników,
• w sieciach obciążonych instalacjami PV.

Wyższe harmoniczne i zakłócenia w sieci

Nowoczesne instalacje przemysłowe generują duży poziom wyższych harmonicznych.

Źródłem zakłóceń mogą być:

• falowniki,
• prostowniki,
• spawarki,
• zasilacze impulsowe,
• roboty przemysłowe,
• systemy UPS,
• instalacje fotowoltaiczne.

Nadmierny poziom harmonicznych może prowadzić do:

• niestabilnej pracy napędów,
• przegrzewania urządzeń,
• błędów automatyki,
• zakłóceń komunikacji,
• wyłączania falowników.

W praktyce wiele problemów z falownikami wynika nie z uszkodzenia urządzenia, lecz z niewłaściwej jakości energii elektrycznej.

Przeciążenie instalacji

Falownik może wyłączać się również wskutek:

• przeciążenia silnika,
• nieprawidłowo dobranego napędu,
• zbyt dużego prądu rozruchowego,
• nieprawidłowych parametrów pracy.

Problem często pojawia się w aplikacjach o dynamicznie zmieniającym się obciążeniu.

Problemy podczas hamowania silnika

W wielu przypadkach falownik wyłącza się podczas hamowania.

Silnik zaczyna wtedy oddawać energię do magistrali DC falownika, co może powodować wzrost napięcia i błąd overvoltage.

Problem szczególnie często występuje w:

• suwnicach,
• windach,
• wirówkach,
• aplikacjach z dużą bezwładnością,
• maszynach pracujących dynamicznie.

Asymetria napięć fazowych

Nierównomierne napięcia pomiędzy fazami również mogą powodować:

• błędy napędów,
• przegrzewanie falownika,
• niestabilną pracę silników,
• wyłączanie zabezpieczeń.

Asymetria często pojawia się w rozbudowanych instalacjach przemysłowych z dużą liczbą odbiorników nieliniowych.

Temperatura i warunki pracy

Falowniki są bardzo wrażliwe na:

• wysoką temperaturę,
• niewłaściwą wentylację,
• zabrudzenie,
• przeciążenie termiczne.

Przegrzewanie urządzenia może prowadzić do automatycznego wyłączenia napędu.

Falownik wyłącza się w instalacji PV

Częstym problemem są również wyłączenia falowników fotowoltaicznych.

Najczęstsze przyczyny:

• zbyt wysokie napięcie w sieci,
• asymetria napięć,
• przeciążenie lokalnej infrastruktury,
• dynamiczne zmiany parametrów sieci.

W praktyce falownik przechodzi w stan ochronny, aby zabezpieczyć instalację.

Jak diagnozować problem?

Skuteczna diagnostyka wymaga analizy nie tylko samego falownika, ale całej instalacji elektrycznej.

Kluczowe znaczenie mają:

• pomiary jakości energii,
• analiza napięć,
• pomiar THDi i THDu,
• monitoring asymetrii faz,
• analiza obciążeń dynamicznych,
• rejestracja zapadów i wzrostów napięcia.

W wielu przypadkach dopiero monitoring parametrów w czasie rzeczywistym pozwala wykryć rzeczywiste źródło problemu.

Jak ograniczyć problem wyłączania się falowników?

Sposób rozwiązania zależy od charakteru zakłóceń i parametrów instalacji.

Najczęściej stosowane działania:

• poprawa jakości energii,
• redukcja harmonicznych,
• kompensacja mocy biernej,
• stabilizacja napięcia,
• modernizacja instalacji,
• poprawa chłodzenia urządzeń,
• optymalizacja parametrów pracy napędów,
• zastosowanie filtrów aktywnych.

Filtry aktywne i poprawa jakości energii

W wielu zakładach przemysłowych problem wyłączających się falowników wynika z zakłóceń obecnych w sieci.

Filtry aktywne pozwalają:

• redukować wyższe harmoniczne prądu,
• poprawiać współczynnik mocy,
• ograniczać asymetrię prądów,
• stabilizować parametry pracy instalacji,
• zmniejszać ryzyko błędów falowników i automatyki.

Rozwiązania POWER QUALITY TECHNOLOGY od Elsta Elektronika wspierają poprawę jakości energii elektrycznej w nowoczesnych instalacjach przemysłowych.

Kondycjonery napięcia i stabilizacja sieci

Jeżeli problem wynika głównie z niestabilnego napięcia, skutecznym rozwiązaniem może być zastosowanie kondycjonera napięcia.

Urządzenia tego typu:

• stabilizują napięcie,
• ograniczają wahania parametrów sieci,
• poprawiają symetrię napięć fazowych,
• wspierają stabilną pracę falowników i automatyki,
• oferują rozbudowane mechanizmy logowania zdarzeń oraz danych pomiarowych,
• są dedykowane operatorom sieci dystrybucyjnej.

Dlaczego problem będzie coraz częstszy?

Nowoczesny przemysł wykorzystuje coraz większą liczbę urządzeń energoelektronicznych oraz systemów automatyki.

Rosnąca liczba:

• falowników,
• serwonapędów,
• instalacji PV,
• robotów,
• systemów ładowania EV,
• urządzeń impulsowych,

powoduje coraz większe obciążenie sieci oraz wzrost znaczenia jakości energii elektrycznej.

Dlatego problemy związane z wyłączaniem falowników będą pojawiać się coraz częściej, szczególnie w rozbudowanych instalacjach przemysłowych.

Podsumowanie

Wyłączający się falownik bardzo często nie jest problemem samego urządzenia, lecz objawem szerszych problemów związanych z jakością energii elektrycznej.

Wahania napięcia, wyższe harmoniczne, asymetria faz czy przeciążenie instalacji mogą prowadzić do:

• błędów overvoltage i undervoltage,
• zatrzymań produkcji,
• resetowania napędów,
• awarii automatyki,
• zwiększonej awaryjności urządzeń.

Dlatego skuteczna diagnostyka powinna obejmować analizę całej instalacji oraz parametrów jakościowych energii elektrycznej.