Un défaut de surtension de variateur, affiché OV, Ou ou F005 selon la marque, signifie que la tension du bus continu interne du variateur a dépassé sa limite de sécurité et que le variateur s'est mis en défaut pour se protéger.
Sur une vraie ligne de production, la cause n'est presque jamais le variateur. C'est la charge qui renvoie de l'énergie plus vite que le variateur ne peut s'en débarrasser. Ce guide explique pourquoi les défauts de surtension de variateur se produisent et comment les faire cesser.
Points clés
Dans chaque variateur de fréquence se trouve un bus continu : une batterie de condensateurs qui conserve la tension d'alimentation redressée que le variateur découpe ensuite en une sortie à fréquence variable pour le moteur. Le variateur surveille cette tension de bus en permanence.
Quand elle dépasse le seuil de déclenchement (sur un variateur 400 V, généralement autour de 800 V CC), le variateur se met en défaut et laisse le moteur s'arrêter en roue libre plutôt que de laisser la surtension endommager les condensateurs ou les transistors de sortie.
Le nom du défaut dépend de la marque : F005 sur un Allen-Bradley PowerFlex 525, OV ou Ou sur beaucoup d'autres, un code de surtension sur les variateurs Yaskawa et Mitsubishi. Le code change ; la physique, non.
1. La décélération d'une charge à forte inertie, de loin la plus fréquente. Quand une charge en rotation décélère plus vite qu'elle ne le ferait en roue libre, le moteur devient un générateur et renvoie de l'énergie dans le variateur.
Cette énergie n'a nulle part où aller sinon dans le bus continu, et la tension du bus monte. Un convoyeur chargé, un gros ventilateur, une centrifugeuse ou un volant d'inertie qu'on demande d'arrêter en quelques secondes se mettra en défaut de surtension à chaque fois.
2. Une alimentation trop haute ou instable. Si la tension du réseau est déjà haute, ou si l'usine subit des transitoires de commutation et des surtensions, le bus redressé se trouve près du seuil de déclenchement et de petits événements le font basculer. Mesurez la tension réelle d'alimentation.
C'est un travail sous tension dans l'armoire, il faut donc une personne qualifiée avec un appareil de mesure correctement classé et les EPI contre l'arc électrique exigés par votre site, ou lisez plutôt la surveillance du bus continu du variateur lui-même (voir plus bas). Un réseau nominal de 400 V qui fonctionne à 440 V fait passer le bus au repos d'environ 565 V à environ 620 V, ce qui laisse moins de marge pour l'énergie qu'une charge en décélération renvoie.
Une tension réseau haute seule déclenche rarement un variateur ; elle transforme un arrêt limite en défaut.
3. Une résistance de freinage absente ou défaillante. Les variateurs prévus pour des arrêts brusques utilisent une résistance de freinage qui dissipe l'énergie renvoyée sous forme de chaleur, commutée par un transistor ou un hacheur de freinage. Si la résistance est débranchée, coupée ou sous-dimensionnée, l'énergie n'a nulle part où aller et le bus monte.
4. La régénération d'une charge entraînante. Certaines charges entraînent le moteur même quand il devrait retenir : un convoyeur en descente, un palan qui descend une charge, un dérouleur sous tension. Le moteur génère en continu, et sans moyen de renvoyer ou de dissiper cette énergie, le variateur se met en défaut.
Allongez le temps de décélération. La solution la plus simple. Laissez plus de temps à la charge pour ralentir afin que l'énergie renvoyée arrive goutte à goutte au lieu d'inonder le bus. Si une décélération plus longue est acceptable pour le procédé, cela suffit à éliminer la plupart des défauts de surtension.
La sécurité d'abord : une résistance de freinage est raccordée au bus continu, qui reste chargé après la coupure de l'alimentation, et une résistance en service peut être assez chaude pour brûler.
Consignez l'alimentation du variateur, attendez au moins le temps de décharge indiqué sur l'étiquette d'avertissement du variateur (trois minutes sur un PowerFlex 525, cinq minutes sur les variateurs Yaskawa), puis mesurez entre DC+ et DC- et confirmez zéro volt avant de toucher la résistance ou son câblage. Un afficheur éteint ne signifie pas que le bus est déchargé.
Installez ou vérifiez une résistance de freinage dynamique. Quand le procédé exige un arrêt rapide, une résistance de freinage et un hacheur correctement dimensionnés dissipent l'énergie que la charge renvoie. Vérifiez que la résistance est raccordée, intacte et adaptée à la charge. C'est la réponse standard pour les arrêts à forte inertie.
Activez la régulation de bus du variateur. Beaucoup de variateurs peuvent allonger automatiquement la rampe de décélération quand le bus commence à monter. On échange un arrêt plus long contre l'absence de défaut. Utilisez-la comme alternative à une résistance de freinage, pas en même temps, et n'en attendez pas qu'elle règle une régénération continue. Un PowerFlex 525 déclenche un Stall Fault si le régulateur maintient la rampe pendant une minute entière.
Corrigez l'alimentation. Si la tension réseau est haute, corrigez la prise du transformateur ou la tension d'alimentation. Si les transitoires sont en cause, une inductance de ligne les lisse et donne plus de marge au bus.
Pour une régénération continue, dimensionnez en conséquence. Une charge entraînante exige soit une résistance de freinage prévue pour un service continu, soit un variateur régénératif à quatre quadrants qui renvoie l'énergie au réseau. Un variateur standard avec une petite résistance continuera de se mettre en défaut.
Les vraies causes matérielles d'un défaut de surtension sont rares : un circuit de mesure de la tension de bus défaillant, ou un transistor de freinage bloqué ouvert. Ne soupçonnez le variateur qu'après avoir confirmé que la tension d'alimentation est dans la plage et que la décélération et le freinage sont corrects. Sur la plupart des lignes, remplacer un variateur pour un défaut de surtension revient à remplacer la mauvaise pièce.
Un défaut de surtension pendant la mise en service est normal. Le même variateur qui se met en défaut de surtension à chaque arrêt est une décision de dimensionnement qui n'a jamais été prise : la décélération est trop agressive pour l'inertie, ou le freinage manque. Les équipes qui éliminent ces défauts ne se contentent pas de les réinitialiser, elles enregistrent quel variateur déclenche, sur quel cycle, à quelle fréquence, et s'en servent pour la correction.
C'est ce que capte une GMAO connectée aux automates : chaque déclenchement sur l'équipement, si bien qu'une surtension récurrente devient un ordre de travail pour ajouter une résistance de freinage plutôt qu'une réinitialisation chaque nuit. Si les défauts variateur vous volent du temps de production, découvrez comment Fabrico suit les temps d'arrêt et comment les récidivistes ressortent tôt.
Fabrico est un logiciel d'OEE, de suivi des temps d'arrêt et de maintenance. Nous ne vendons ni pièces ni prestations de réparation.
À lire aussi : les codes défaut PowerFlex 525, où F005 correspond à la surtension, et les codes défaut des variateurs Yaskawa.
Chaque variateur affiche sa tension de bus continu en direct, par exemple le paramètre b005 [DC Bus Voltage] sur un PowerFlex 525. Au repos, le bus se situe près de 1,4 fois la tension réseau, soit environ 565 V sur une alimentation de 400 V. Observez-le pendant un arrêt normal.
S'il monte vers le niveau de déclenchement uniquement pendant la décélération du moteur (810 V CC sur un PowerFlex 525 de 380 à 480 V), la charge régénère et la solution est le temps de décélération ou le freinage. S'il est déjà haut moteur à l'arrêt, regardez l'alimentation, pas la charge.
Sur un PowerFlex 525, P042 [Decel Time 1] règle la rampe d'arrêt et vaut 10 secondes par défaut, A437 [DB Resistor Sel] active une résistance de freinage externe et règle son niveau de protection, et A550 [Bus Reg Enable] active ou désactive le régulateur de bus. Il est activé en sortie d'usine.
Sur les variateurs Yaskawa, L3-04 (Stall Prevention during Deceleration) joue le même rôle et est aussi activé par défaut, et le manuel de l'option de freinage Yaskawa indique de le régler sur 0 quand une résistance de freinage ou une autre option de freinage est installée. Modifiez un réglage à la fois et enregistrez le résultat sur le variateur.
Variateur consigné et bus vérifié à zéro volt, contrôlez la résistance elle-même : mesurez sa valeur et comparez-la à son étiquette et à la résistance minimale donnée dans le manuel du variateur, et cherchez des traces d'échauffement et des bornes desserrées.
Vérifiez ensuite que le variateur sait que la résistance est là. Sur un PowerFlex 525, une résistance raccordée à un variateur dont A437 [DB Resistor Sel] est encore à 0 (Disabled) n'est jamais mise en circuit, et le variateur se met en défaut de surtension exactement comme si la résistance manquait.
Quelle est la cause d'un défaut de surtension de variateur ? Presque toujours une décélération trop rapide d'une charge à forte inertie, si bien que le moteur renvoie de l'énergie dans le bus continu. Une tension d'alimentation trop haute, une résistance de freinage absente ou une charge entraînante sont les autres causes.
Comment empêcher un variateur de se mettre en défaut de surtension ? Allongez le temps de décélération, installez ou réparez une résistance de freinage dynamique correctement dimensionnée ou, si aucune résistance n'est installée, activez la régulation de la tension de bus, et vérifiez que l'alimentation n'est pas trop haute.
Quel est le seuil de surtension sur un variateur 400 V ? En général autour de 800 V sur le bus continu, mais la valeur exacte figure dans le manuel du variateur. Le bus vaut environ 1,4 fois la tension alternative d'alimentation, donc une tension réseau haute réduit la marge dont le variateur dispose pour l'énergie régénérée.
Un défaut de surtension signifie-t-il que le variateur est défectueux ? Rarement. Il signifie en général que le système renvoie plus d'énergie que le variateur ne peut en dissiper. Vérifiez l'alimentation, le temps de décélération et le freinage avant de soupçonner le variateur.
Les défauts de surtension se regroupent autour d'un profil de décélération ou d'un problème d'alimentation, donc ils se répètent. Tant que chaque déclenchement n'est pas enregistré avec sa durée, ils restent invisibles dans les chiffres des temps d'arrêt ; une fois enregistrés, le suivi de la disponibilité désigne le variateur et l'équipe où la rampe doit être modifiée.
Fabrico est une plateforme MES et OEE dans le cloud pour les industriels, avec un suivi de l'OEE vérifié par vision par ordinateur, la connectivité aux automates, des capteurs IoT et la gestion de la maintenance (GMAO) intégrée.
Connexion
Blog
