Działy Utrzymania Ruchu z reguły dysponują szerokim wachlarzem narzędzi diagnostycznych, jednak w przypadku zaawansowanych serwonapędów standardowe metody weryfikacji często okazują się niewystarczające. Powszechna praktyka opiera się na pomiarach statycznych, czyli weryfikacji rezystancji uzwojeń, symetrii faz oraz badaniu rezystancji izolacji. Doświadczenie serwisowe pokazuje jednak, że poprawny wynik tych pomiarów nie gwarantuje sprawności urządzenia. Silnik może posiadać idealną izolację i symetryczną rezystancję, a mimo to generować błędy sterowania, gubić pozycję lub powodować natychmiastowe wyłączenie falownika po starcie.
Przyczyną tego stanu rzeczy jest fakt, że multimetr weryfikuje jedynie ciągłość obwodów elektrycznych, a nie kondycję układu magnetycznego czy precyzję sprzężenia zwrotnego niezbędną dla algorytmów FOC. Aby skutecznie zdiagnozować przyczynę awarii serwonapędu, konieczne jest przeprowadzenie testów dynamicznych i analizy parametrów, które ujawniają się dopiero podczas pracy wirnika. Poniżej przedstawiamy techniczną analizę trzech najważniejszych obszarów, w których standardowa diagnostyka warsztatowa zawodzi.
Degradacja magnesów trwałych powoduje niestabilność pętli regulacji i błędy silnika
Serwosilniki generują moment obrotowy dzięki interakcji pola magnetycznego stojana z silnymi magnesami trwałymi umieszczonymi na wirniku. Kluczowym parametrem określającym sprawność tego układu jest siła elektromotoryczna, która jest wprost proporcjonalna do siły strumienia magnetycznego wirnika i prędkości obrotowej.
W warunkach przemysłowych magnesy ulegają degradacji na skutek długotrwałej pracy w wysokich temperaturach lub w wyniku udarów prądowych, które wytwarzają silne, przeciwne pole magnetyczne. Zjawisko demagnetyzacji prowadzi do trwałego obniżenia stałej napięciowej silnika. Sterownik serwonapędu, dążąc do utrzymania zadanego momentu obrotowego, musi skompensować słabszy strumień magnetyczny poprzez drastyczne zwiększenie natężenia prądu.
Skutkiem tego zjawiska rzadko jest fizyczne przegrzanie uzwojeń, gdyż nowoczesne falowniki posiadają zaawansowane modele termiczne. Zamiast tego dochodzi do niestabilności układu sterowania. Falownik wykrywa rozbieżność między modelem matematycznym silnika a jego rzeczywistym zachowaniem, co skutkuje błędami . W PLE Service weryfikujemy ten parametr poprzez test obciążeniowy.
Błąd kąta komutacji po wymianie łożysk uniemożliwia start napędu w trybie wektorowym
W silnikach serwo enkoder pełni funkcję wykraczającą poza proste zliczanie pozycji wału. Jego najważniejszym zadaniem jest dostarczanie informacji komutacyjnej, niezbędnej do sterowania wektorowego. Aby falownik mógł precyzyjnie sterować momentem, sygnał
z enkodera musi być idealnie zsynchronizowany z fizycznym położeniem biegunów magnetycznych wirnika.
Problemy z komutacją to jedna z częstszych przyczyn przyjęć urządzeń na serwis, zwłaszcza po samodzielnych próbach naprawy. Demontaż enkodera i jego ponowny montaż bez procedury zerowania skutkuje przesunięciem kątowym sygnału zwrotnego. Nawet minimalne odchylenie powoduje, że wektor prądu stojana nie jest prostopadły do strumienia wirnika.
Efektem błędu komutacji jest często natychmiastowe zatrzymanie pracy napędu. Sterownik, próbując wymusić ruch, podaje maksymalny prąd, co przy błędnym kącie nie generuje momentu obrotowego, lecz prowadzi do natychmiastowego błędu nadprądowego lub zablokowania wału. Diagnostyka w PLE Service obejmuje weryfikację poprawności sygnałów zwrotnych przy użyciu dedykowanych interfejsów, co pozwala na precyzyjne ustawienie fizycznej pozycji enkodera względem pola magnetycznego, przywracając pełną sprawność napędu.
Zużycie okładzin hamulca trzymającego świadczy o błędach w sekwencji sterowania
Hamulce elektromagnetyczne w serwonapędach to elementy zaprojektowane do pracy statycznej, blokowania wału po całkowitym zatrzymaniu silnika. W przeciwieństwie do hamulców roboczych, nie są one przeznaczone do wytracania energii kinetycznej wirującego wału.
Jeżeli weryfikacja serwisowa wykazuje mechaniczne zużycie okładzin ciernych i zwiększoną szczelinę powietrzną, przyczyna leży zazwyczaj w nieprawidłowej eksploatacji lub błędach sterowania nadrzędnego. Do uszkodzeń dochodzi najczęściej w wyniku zbyt wczesnego zamykania hamulca (przed osiągnięciem zerowej prędkości przez sterownik PLC) lub częstych zatrzymań awaryjnych pod pełnym obciążeniem. Inną przyczyną utraty momentu jest zaolejenie okładzin w wyniku utraty szczelności silnika.
Objawem takiej usterki może być opadanie osi wertykalnych po wyłączeniu zasilania, mimo poprawnej rezystancji cewki i słyszalnego działania zwory elektromagnesu. Jedyną miarodajną metodą weryfikacji jest test momentu trzymającego. W PLE Service przeprowadzamy próby obciążeniowe, sprawdzając, czy hamulec jest w stanie utrzymać moment znamionowy określony w specyfikacji technicznej, co eliminuje ryzyko montażu podzespołu niesprawnego mechanicznie.
Zaawansowana weryfikacja techniczna eliminuje ryzyko przestoju
Analiza powyższych przypadków prowadzi do wniosku, że poleganie wyłącznie na podstawowych przyrządach pomiarowych w diagnostyce serwonapędów jest obarczone wysokim ryzykiem błędu. Wymiana elementów falownika czy kabli w oparciu o domniemanie, że silnik jest sprawny, generuje niepotrzebne koszty i wydłuża czas przestoju maszyny.
Skuteczne utrzymanie ruchu wymaga podejścia opartego na twardych danych. Zlecenie diagnostyki do wyspecjalizowanego serwisu, dysponującego technologią do testów, kalibracji oraz prób obciążeniowych, pozwala na jednoznaczne wskazanie źródła problemu. Dzięki temu decyzje remontowe podejmowane są w oparciu o faktyczny stan techniczny urządzenia, a nie jedynie o jego podstawowe parametry elektryczne.
