Il problema: la manutenzione a calendario non basta
Un inverter è fatto quasi solo di semiconduttori e rame, che raramente si consumano. Due parti sì: i condensatori elettrolitici del bus DC e le ventole. Sono i materiali di consumo, e sostituirli in tempo è quasi tutta la manutenzione preventiva di un inverter.
Entrambi invecchiano con il calore, non con la data sul calendario. Un inverter in un locale fresco e pulito può conservare i condensatori il doppio del tempo dello stesso inverter in un quadro caldo accanto a un forno. Per questo un unico intervallo per tutti gli inverter arriva troppo presto per alcuni e troppo tardi per altri.
- Condensatori del bus DC: si seccano dall’interno. La loro vita dipende dalla temperatura del nucleo, che sale con l’aria circostante e con la corrente di ripple che li attraversa.
- Ventole: si guastano quando invecchia il grasso dei cuscinetti. Invecchia più in fretta con il caldo, solo mentre la ventola gira, e ancora più in fretta con la polvere.
La trappola del calendario
| Locale pulito | Quadro polveroso | |
|---|---|---|
| Temperatura | 25 °C | 45 °C |
| Carico | 60% | 90% |
| Ore al giorno | 8 | 24 |
| Ambiente | Pulito | Polveroso |
| Squilibrio di rete | 0% | 2% |
| Condensatori del bus DC | 15,0 annitetto della stima | 2,7 anni |
| Ventole | 15,0 annitetto della stima | 2,0 anni |
Stesso inverter, stesso calendario.
Stimalo per il tuo inverter
Inserisci le condizioni reali di funzionamento — l’aria intorno all’inverter, il carico, le ore di funzionamento, l’ambiente e la qualità della rete — per stimare quanto resta a ciascun componente.
Avanzato — se conosci i componenti (facoltativo)
Dalla scheda tecnica del componente. Se lasci vuoto, il calcolatore usa valori tipici scelti da Wertek.Tempo stimato al rinnovo
Stima, non garanzia. Si presume che l’inverter sia alimentato 24 ore al giorno, che funzioni le ore inserite con carico e temperatura costanti e che le ventole girino ogni volta che funziona. Gli inverter reali non lavorano così — ed è il tema dell’ultima sezione.
L’impatto in numeri
Prendi un inverter in un quadro a 35 °C, al 75 % di carico, in funzione 16 ore al giorno in un locale pulito. Il calcolatore dà 11,9 anni per i condensatori e 6,8 anni per le ventole. Ora cambia una cosa alla volta:
- Se il quadro lavora 10 °C più caldo, i condensatori scendono da 11,9 anni a 6,0 anni.
- Con il 2 % di squilibrio della tensione di rete, i condensatori scendono da 11,9 anni a 9,7 anni.
- Se il locale è polveroso, le ventole scendono da 6,8 anni a 4,8 anni.
Se questo inverter si ferma oggi, quanto costa alla tua linea ogni ora di fermo?
Leggi la targa prima di indovinare l’età
L’orologio dell’usura delle ventole parte quando l’inverter viene installato e funziona. I condensatori sono diversi: invecchiano anche sullo scaffale. Prima del primo avvio, scopri quanto tempo l’inverter è rimasto senza alimentazione.
Cosa invecchia sullo scaffale e cosa no
- Condensatori del bus DC: invecchiano senza alimentazione. Durante lo stoccaggio lo strato di ossido si degrada e la corrente di dispersione aumenta, tanto più in fretta quanto più caldo è il magazzino (Nippon Chemi-Con). È ciò che ripara la riformazione.
- Ventole: la loro vita si esprime in ore di funzionamento (L10), le ore in cui girano (ebm-papst, RS DesignSpark). Le fonti pubbliche consultate non danno una regola di durata a magazzino per le ventole; per la loro usura conta il tempo di rotazione.
Come sapere quanto tempo è rimasto stoccato
Confronta la data di produzione con la data in cui verrà alimentato. La data di produzione è sulla targa o codificata nel numero di serie; ad esempio ABB documenta quali cifre del suo numero di serie indicano anno e settimana. Contano anche gli inverter di ricambio a magazzino e quelli spenti in stabilimento: ciò che conta è il tempo senza alimentazione. Se la data non si può stabilire, trattalo come il caso peggiore e riformalo secondo la procedura del produttore.
Fonte: ABB p. 8
Come conservare un inverter di ricambio
I produttori di condensatori raccomandano di conservarli a temperatura e umidità normali, lontano dal sole diretto; il calore accelera l’aumento della corrente di dispersione (Nippon Chemi-Con). Mantieni l’inverter pulito e asciutto, senza condensa (ABB lo richiede prima della riformazione). La temperatura di stoccaggio cambia il limite: un produttore consente 12, 24 o 36 mesi senza alimentazione a seconda che sia stato stoccato a 50, 45 o 40 °C al massimo (Schneider Electric). E un produttore raccomanda, come buona pratica, di alimentare regolarmente gli inverter a magazzino — circa ogni sei mesi — alla tensione nominale (KEB).
Situazione → cosa fare
| Situazione | Cosa fare | Fonte |
|---|---|---|
| Meno di 1 anno senza alimentazione | Avviare senza riformazione. | ABB p. 7 · KEB America |
| Da 1 a 2 anni senza alimentazione (fino a 3 su alcuni modelli) | Riformare prima dell’uso: alimentare senza carico da 30 minuti a un’ora, come indica il produttore. Vedi riformazione | ABB pp. 6, 9 · KEB America |
| Oltre 2 anni (3 su alcuni modelli) | Riformare con un circuito controllato: corrente limitata o tensione aumentata gradualmente. Vedi riformazione | ABB pp. 6, 10 · KEB America |
| Data di produzione o di stoccaggio sconosciuta | Trattarlo come il caso peggiore: riformare secondo la procedura del produttore prima di alimentarlo. Vedi riformazione | Raccomandazione di Wertek |
Cosa annotare il giorno dell’entrata in servizio
La data di installazione — quando viene alimentato in servizio — e, se è stato riformato, la data e il metodo usato. Il calcolatore qui sopra conta la vita dalla data di installazione: senza di essa, ogni stima parte dal punto sbagliato.
In Wertek la targa dell’inverter conserva la data di installazione e la data di riformazione dei condensatori, nello storico dell’asset. La riformazione non rinnova i condensatori, quindi non azzera la loro vita stimata.
Rimasto più di un anno a magazzino? Riforma i condensatori prima di alimentarlo
L’orologio dell’usura parte quando l’inverter viene installato e alimentato, non quando è stato prodotto; ma un inverter su uno scaffale non è fermo per i suoi condensatori. I produttori di inverter chiedono di riformare i condensatori del bus DC prima della piena tensione se l’inverter è rimasto senza alimentazione per circa un anno o più. Saltarlo può distruggerli al primo avvio.
Perché un condensatore stoccato ne ha bisogno
Durante lo stoccaggio, lo strato di ossido che isola un condensatore elettrolitico in alluminio reagisce lentamente con l’elettrolita: la tensione che sopporta cala e la corrente di dispersione aumenta, tanto più quanto più caldo è il magazzino. Se si applica di colpo la piena tensione, il calore di quella corrente di dispersione può perforare il dielettrico e aprire la valvola di sicurezza del condensatore. Un trattamento in tensione controllato ricostruisce l’ossido e riporta la corrente di dispersione al suo livello.
Cosa chiedono i produttori di inverter
| Tempo senza alimentazione | Cosa chiede il produttore | Fonte |
|---|---|---|
| Meno di 1 anno | Nessuna riformazione necessaria. | ABB p. 7 |
| Da 1 a 2 o 3 anni, a seconda del modello | Accendere l’inverter per 30 minuti senza carico prima di usarlo. | ABB pp. 6, 9 |
| Oltre 2 o 3 anni, a seconda del modello | Un circuito di riformazione esterno sul bus DC, con corrente limitata (500 mA al massimo), per il tempo indicato dal produttore. | ABB pp. 6, 10 |
| 12, 24 o 36 mesi, se stoccato a 50, 45 o 40 °C al massimo | Applicare la tensione di rete per un’ora prima di avviare il motore, senza che nel frattempo sia possibile un comando di marcia. | Schneider Electric |
| Da 1 a 2 anni; oltre 2 anni | Far funzionare l’inverter per un’ora senza uscita di modulazione; dopo 2 anni, aumentare lentamente la tensione di ingresso con un trasformatore variabile. | KEB America |
I produttori non tracciano il limite nello stesso punto: per anni e modello di inverter, solo per anni o anche per temperatura di stoccaggio. Per questo l’unica procedura valida è quella del produttore del tuo inverter.
La procedura, in termini generali
- Prima di iniziare: scollegare e bloccare l’alimentazione, verificare l’assenza di tensione tra i morsetti di ingresso e DC e la terra, e non alimentare mai l’inverter mentre è collegato un circuito di riformazione (ABB, pp. 9, 11).
- Si applica tensione ai condensatori in modo controllato, mai la piena tensione di colpo: con corrente limitata — un produttore la limita a 500 mA, con una tensione DC da 1,35 a 1,45 volte la tensione nominale AC dell’inverter, o la aumenta gradualmente da zero (ABB, p. 10) — oppure aumentando lentamente l’ingresso con un trasformatore variabile (KEB).
- Il tempo dipende da quanto è rimasto stoccato: da 30 minuti o un’ora per stoccaggi brevi a tempi più lunghi, fissati dal produttore, per stoccaggi lunghi. Il motore non viene avviato e non si applica carico.
- Alla fine, attendere che i condensatori si scarichino — un produttore indica 5 minuti — e misurare il bus DC vicino a zero prima di toccare qualsiasi cosa (ABB, p. 11).
E se lo lascio semplicemente alimentato più a lungo?
Aiuta, ma solo dopo uno stoccaggio breve: è il metodo breve delle fonti. ABB: da 1 a 2 anni spento (fino a 3 in alcune serie), 30 minuti senza carico. KEB: da 1 a 2 anni, un’ora senza uscita verso il motore. Schneider Electric: superato il limite di stoccaggio, che dipende dalla temperatura, un’ora con tensione di rete prima dell’avvio.
Dopo uno stoccaggio lungo — oltre 2 o 3 anni, secondo la fonte — più ore non lo rendono sicuro, perché il problema è il primo istante: applicando di colpo la piena tensione su un ossido degradato passa una forte corrente di dispersione, il condensatore si scalda e può guastarsi in quel momento (KEB; ABB, p. 7). Ciò che lo evita è aumentare la tensione gradualmente o limitare la corrente: alimentatore DC con limite di corrente, resistenza in serie o trasformatore variabile (ABB, p. 10; KEB). Per questo le fonti cambiano metodo dopo un certo tempo invece di chiedere più ore.
Dove alimentare senza carico aiuta davvero, senza quella finestra, è nella prevenzione: alimentare gli inverter a magazzino circa ogni sei mesi alla tensione nominale (KEB), così non avranno mai bisogno della riformazione controllata.
Alta tensione. La riformazione la esegue personale qualificato, seguendo la procedura del produttore del tuo inverter: le sue tensioni, i suoi tempi e i suoi circuiti. Questa pagina spiega il perché; non è una procedura.
Dalla stima al controllo con Wertek
Il calcolatore presume che le condizioni non cambino mai. Gli inverter reali lavorano più caldi d’estate, cambiano carico con la produzione e si impolverano tra una pulizia e l’altra. Wertek trasforma la stima in un piano:
- Digitalizza la targa e la data di installazione: il dato da cui dipende ogni stima.
- Un piano di manutenzione che crea gli ordini di lavoro alla loro scadenza.
- I tecnici ricevono gli ordini nell’app mobile, registrano il lavoro e li chiudono.
Proteggi i tuoi inverter critici
Registrare l’inverter e la sua targa in Wertek è gratuito. Gli ordini di lavoro programmati sono inclusi nei piani a pagamento.
Su cosa si basa la stima
Condensatori del bus DC: il calore dentro il condensatore
La vita di un condensatore elettrolitico in alluminio dipende soprattutto dalla sua temperatura interna. I produttori di condensatori pubblicano la regola: più il nucleo lavora fresco, più dura — circa il doppio per ogni 10 °C in meno. Le loro guide di stima si fermano anche a 15 anni.
In un inverter questa temperatura sale con tre cose: l’aria intorno all’inverter, il carico (più corrente significa più ripple che scalda il condensatore dall’interno) e lo squilibrio della tensione di rete, che fa passare ripple aggiuntivo nel bus DC. Anche le ore da fermo ma alimentato invecchiano il condensatore, solo più lentamente.
Ventole: il grasso dei cuscinetti
Ciò che di solito mette fine a una ventola è il grasso dei cuscinetti. I produttori di ventole indicano la vita come L10 — le ore dopo le quali una ventola su dieci si è guastata — e la regola del settore è che la vita del grasso si dimezza circa ogni 15 °C in più.
Il grasso invecchia solo mentre la ventola gira, quindi le ore di funzionamento contano quanto il calendario. La polvere la accorcia ancora; non esiste una legge pubblica su quanto, quindi questo effetto è un’ipotesi propria di Wertek, pensata per essere corretta con dati di campo.
Cosa è pubblico e cosa è di Wertek
Le due regole sopra — il calore accorcia la vita dei condensatori e del grasso delle ventole — sono pubbliche, e le fonti sono collegate qui sotto.
Wertek completa il resto con ipotesi proprie, pensate per un inverter industriale tipico: quanto l’aria dentro l’inverter è più calda di quella intorno, quanto carico e squilibrio di rete scaldano i condensatori, la vita nominale tipica dei componenti quando non la inserisci, e quanto la polvere accorcia la vita di una ventola. Vengono corrette man mano che si registrano le sostituzioni. Se conosci i tuoi componenti, inserisci i loro valori nominali nei campi avanzati.
Fonti
Tutte pubbliche. La pagina usa la regola descritta da ogni fonte; le altre ipotesi sono proprie di Wertek.
- Nippon Chemi-Con — Vita dei condensatori elettrolitici in alluminio: la vita raddoppia ogni 10 °C, riscaldamento da ripple, tetto di 15 anni.
- ebm-papst — Formula L10 della vita meccanica delle ventole; la vita del grasso come limite abituale.
- RS DesignSpark — Perché la vita L10 conta nelle ventole; esempio svolto del grasso la cui vita si dimezza ogni 15 °C.
- Power Monitors — Come lo squilibrio di tensione della rete aumenta il ripple del bus DC di un inverter.
- ABB — Capacitor reforming instructions (3BFE64059629 Rev H) — Istruzioni di riformazione dei condensatori per inverter con condensatori elettrolitici sul bus DC: quando riformare, metodi in base al tempo senza alimentazione, come leggere la data di produzione nel numero di serie.
- Schneider Electric — FAQ FA337087 — Tempo di stoccaggio prima della riformazione per gli inverter Altivar Process, in base alla temperatura di stoccaggio.
- Nippon Chemi-Con — Technical note (§8 Storage) — Nota tecnica sullo stoccaggio dei condensatori elettrolitici in alluminio: perché la corrente di dispersione aumenta e il trattamento in tensione che riforma il dielettrico.
- KEB America — VFD storage and capacitor reforming — Stoccaggio e riformazione dei condensatori degli inverter: soglie per anni senza alimentazione e, come buona pratica, alimentare gli inverter a magazzino circa ogni sei mesi.