Fehlersuche an Elektromotoren und Frequenzumrichtern in Aufzugsanwendungen

Ein praktischer Leitfaden für Aufzugsmonteure

von Jeff Collins

Moderne Aufzugsanlagen sind für einen reibungslosen, zuverlässigen und energieeffizienten Betrieb maßgeblich auf Elektromotoren, Frequenzumrichter und hochentwickelte Steuerungssysteme angewiesen. Diese Technologien haben zwar den Fahrkomfort und die Effizienz deutlich verbessert, stellen Aufzugsmechaniker und -techniker aber auch vor neue Herausforderungen bei der Fehlersuche.

Für Aufzugsmonteure ist das Verständnis des Zusammenspiels von Motoren, Antrieben, Stromqualität, mechanischen Systemen und Steuerungslogik unerlässlich, um Ausfallzeiten zu minimieren und wiederkehrende Störungen zu vermeiden. Unternehmen wie Renown Electric Motors & Repair Inc. arbeiten eng mit Aufzugsfirmen in ganz Kanada und darüber hinaus zusammen, um alles zu diagnostizieren und zu reparieren – von veralteten Motor-Generator-Sätzen und Getriebe-/Getriebelosmaschinen bis hin zu modernen, frequenzumrichtergesteuerten Traktionssystemen mit Permanentmagnetmotoren.

Der moderne Aufzugsmaschinenraum hat sich verändert

Die traditionelle Fehlersuche bei Aufzügen konzentrierte sich oft auf Schütze, Relais, Bremsen und mechanischen Verschleiß. Moderne Aufzugssysteme verfügen über mehrere elektronische Komponenten, darunter:

• Frequenzumrichter und regenerative Antriebe
• Encoder und Rückkopplungssysteme
• Oberwellenempfindliche Elektronik wie Netz- und Lastdrosseln
• Hochfrequente Pulsweitenmodulation (PWM)-Schaltung ist oft verantwortlich für „Geister in der Maschine“.
• Vernetzte Steuerungen
• Abhängigkeiten von der Stromqualität, einschließlich Phasenungleichgewicht, Spannungseinbrüchen, Überspannungen und Unterbrechungen.

Das Ergebnis ist, dass viele „motorische Probleme“ eigentlich Folgendes sind:

• Probleme im Zusammenhang mit dem Laufwerk
• Probleme mit der Stromqualität
• Erdungsmängel
• Lagerstromschäden
• Fehlerhafte Programmierung
• Kühlungs- oder Umweltausfälle

Ebenso sind viele „Antriebsfehler“ in Wirklichkeit mechanische Probleme, die durch elektronische Symptome verschleiert werden. Eine erfolgreiche Fehlersuche erfordert die Betrachtung des gesamten Systems und nicht einzelner Komponenten.

Häufige Symptome von Aufzugsmotoren und Frequenzumrichtern

1. Fehlfunktionen der Frequenzumrichter

Typische Fehler sind:

• Überstrom
• Grundfehler
• Überspannung im Gleichstromzwischenkreis
• Übertemperatur
• Encoderverlust
• Phasenungleichgewicht am Ausgang
• Überschüssiger Gleichtaktstrom

Häufige Ursachen:

• Abgenutzte Motorisolierung
• Lose Motoranschlüsse
• Falsche Beschleunigungsparameter
• Probleme mit der Bremszeitsteuerung
• Übermäßige reflektierte Wellenspannung
• Mechanische Bindung in der Maschine
• Regenerationsprobleme während der Verzögerung
• Schlechte Erdungspraktiken
• Die Halterung des Encoders ist locker oder defekt.
• Verstopfte oder defekte Lüfter und Kühlkörper
• Problem mit der Stromversorgung/Wartung; die meisten Hersteller empfehlen eine Wartung alle fünf bis sieben Jahre.

Abgenutzte Schütze können zu einphasigen Betriebszuständen und Problemen mit der Spannungsqualität in Motoren und Mikrogrid-Sätzen führen.

Renown Electric weist darauf hin, dass viele Frequenzumrichterausfälle nicht auf katastrophale Elektronikdefekte zurückzuführen sind, sondern auf Wartungsprobleme, die sich im Laufe der Zeit durch vernachlässigte Inspektion und Prüfung verschlimmern. Tipp: Der Zustand Ihres Umrichters lässt sich oft an den Kondensatoren erkennen. Achten Sie auf Anzeichen von Ausbeulungen, weißliche/kreideartige (manchmal auch braune) Elektrolytaustritte oder andere Anzeichen von Überlastung. Überlastete Kondensatoren führen zu falscher Busspannung, Problemen mit der Rekuperation und instabiler Motorspannung. Prüfen Sie außerdem, ob Lüfter und Gebläse verschmutzt oder verstopft sind.

2. Vorzeitige Motorlagerausfälle

Eines der am häufigsten übersehenen Probleme bei Aufzugsanwendungen sind Lagerschäden, die durch von Frequenzumrichtern induzierte Wellenspannungen und Gleichtaktströme verursacht werden.

Hochfrequentes Schalten in Frequenzumrichtern kann zu Funkenerosion (EDM) im Inneren von Lagern führen und Folgendes bewirken:

• Mattierte Lagerringe
• Lochfraß
• Flötenmuster * Hörbares Jaulen oder Knurren

Zu den Symptomen gehören oft:

• Erhöhte Vibration
• Geräusche bei bestimmten Geschwindigkeiten
• Wiederholter Lagerwechsel
• Encoderinstabilität

Wir haben bereits darüber geschrieben und die Bedeutung der Vermeidung von Wellenspannungs- und Lagerstromschäden in Frequenzumrichtersystemen durch geeignete Maßnahmen wie Gleichtakt-Drosseln und korrekte Erdung hervorgehoben. Tipp: Viele Ihrer unerklärlichen Fehlauslösungen, die lediglich einen Reset erfordern und keine weiteren offensichtlichen Probleme aufweisen, werden durch Gleichtaktströme und mangelhafte Erdung verursacht. Prüfen Sie die ordnungsgemäße Abschirmung, die Qualität der Erdungsbänder und eine dichte/korrekte Erdung des Gebäudes, um Fehlauslösungen und Spannungsspitzen in Ihren Motoren zu vermeiden.

3. Überhitzung des Motors

Aufzugsmotoren (Wechsel- und Gleichstrom), die entweder mit Frequenzumrichtern, Motorgeneratoren oder Sanftanlaufgeräten betrieben werden, können bei Betrieb mit oder unterhalb der Nenndrehzahl überhitzen.

Symptom	Mögliche elektrische Ursache	Mögliche mechanische Ursache
Überstromauslösung	Kurzgeschlossene Wicklung	Feste Lager
Motor überhitzt	Harmonics	Bremswiderstand
Encoderfehler	Störgeräusche	Kupplungslockerung
Vibration	Elektrisches Ungleichgewicht	Rollenführungen
Regenerationsfehler	Antriebstuning	Übermäßige Lastträgheit

Häufige Ursachen sind:

• Reduzierter Kühlluftstrom bei niedriger Geschwindigkeit
• Harmonische Heizung
• Spannungsungleichgewicht
• Falsche Spannung
• Falsche Trägerfrequenz
• Überlastung durch Bremswiderstand/Timing
• Übermäßige Anzahl an Starts pro Stunde

Infrarot-Thermografie und Wicklungsanalyse sind wertvolle Werkzeuge, um beginnende thermische Probleme zu erkennen, bevor es zu Isolationsfehlern kommt. Tipp: Die Spannungsmessung mit einem Multimeter liefert in der Regel nur den Effektivwert (RMS) der Spannung. Effektivwert und Spitzenwert unterscheiden sich meist erheblich. Daher empfehlen wir dringend die Verwendung von Netzqualitätsmessgeräten wie Spannungsmonitoren oder Netzqualitätsanalysatoren.

Den Unterschied zwischen elektrischen und mechanischen Problemen verstehen

Ein häufiger Fehler bei der Fehlersuche ist die Annahme, jeder Fehler sei elektrischer Natur. Erfahrene Aufzugstechniker wissen, dass Aufzugsysteme hochgradig integriert sind. Eine verschlissene Seilscheibe, eine falsch eingestellte Bremse oder ein Getriebeproblem können leicht wie ein elektrisches Problem erscheinen. Profi-Tipp: Achten Sie auf die Ausrichtung der Seilscheiben, schleifende Seilgreifer und federbelastete Rollenführungen oder prüfen Sie die korrekte Antriebseinstellung und Spannung. Im Allgemeinen reagiert der Motor einfach auf die Umgebungsbedingungen.

Die Bedeutung der vorausschauenden Wartung

Eine der größten Veränderungen in der Branche ist der Übergang von reaktiver Reparatur zu vorausschauender Instandhaltung. Anstatt auf den Ausfall einer Maschine zu warten, nutzt die vorausschauende Instandhaltung Technologien wie:

• Schwingungsanalyse * Analyse der Motorstromsignatur
• Wicklungsanalyse
• Infrarot-Thermografie * Ultraschallbasierte intelligente Schmierung
• Online-Überwachung

Diese Technologien dienen der frühzeitigen Erkennung von sich entwickelnden Fehlern. Dies ist besonders wichtig bei Aufzügen, da Ausfallzeiten folgende Auswirkungen haben:

• Zufriedenheit der Mieter
• Gebäudebetrieb
• Einhaltung der Barrierefreiheit
• Notfallreaktionsfähigkeit

Viele Systeme nutzen heute die Stromsignaturanalyse (CSA) mithilfe von KI, um detaillierte Einblicke in den Zustand von Motoren und Systemen zu gewinnen. Die Kombination von Motor-CSA mit PMT-Daten ermöglicht es, viele häufige Probleme von Motoren und Antrieben frühzeitig zu erkennen, bevor es zu einem Totalausfall kommt. Tipp: Es gibt keine Universallösung für die Maschinenüberwachung. Um das volle Potenzial dieser Technologien auszuschöpfen, ist wahrscheinlich ein hybrider Ansatz erforderlich. Selbst diese Technologien benötigten Experten, um Ausfälle vorherzusagen. Zu verstehen, was man sieht und hört, ist ein wesentlicher Bestandteil einer effektiven Fehlersuche.

Arbeitsablauf zur Fehlerbehebung für Aufzugsmonteure

Schritt 1 – Beginnen Sie mit der Geschichte

Bevor Sie das Gerät berühren:

• Ist das Problem schon einmal aufgetreten?
• Begann es nach der Modernisierung?
• Wurde kürzlich ein Motor oder ein Antrieb ausgetauscht?
• Trat das Problem saisonal auf?
• Sind Fehler lastabhängig?

Viele zeitweise auftretende Aufzugsprobleme lassen sich auf Folgendes zurückführen:

• Frühere unsachgemäße Reparaturen
• Fehlerhafte Parameterklonierung
• Schlechte Erdungspraktiken
• Umweltverschmutzung

Schritt 2 – Überprüfung der Stromqualität

Eine unzureichende Stromversorgung kann Folgendes verursachen:

• Gleichstrombusfehler
• Antriebsinstabilität
• Überhitzung
• Belästigungsreisen

Prüfen Auf:

• Spannungsungleichgewicht
• Lose Anschlüsse
• Kontaktflächen
• Harmonics
• Erdungsprobleme
• Phasenverlust
• Versorgungsstörungen

Selbst geringfügige Spannungsungleichgewichte können die Erwärmung des Motors drastisch erhöhen und seine Lebensdauer verkürzen.

Schritt 3 – Überprüfen Sie das mechanische System

Beheben Sie niemals Fehler an einem Frequenzumrichter, ohne ihn vorher zu überprüfen:

• Bremsbetrieb
• Getriebezustand
• Riemenscheibenverschleiß
• Seilspannung
• Lagerzustand
• Ausrichtung
• Lüftung

Mechanischer Widerstand zeigt sich oft zuerst auf elektronischer Ebene.

! Feldspulen an Gleichstrommaschinen können mit der Zeit spröde werden und durchbrennen, üblicherweise aufgrund von Überspannung oder mangelhafter Luftzirkulation im Maschinenraum.

Schritt 4 – Motor analysieren

Erweiterte Tests können Folgendes umfassen:

• Megger-Prüfung
• Vergleich der Stoßwellen
• Wicklungswiderstand
• Motorstrom Signaturanalyse
• Rotorstabanalyse
• Teilentladungsprüfung

Eine seriöse Motorenwerkstatt nutzt Wicklungsanalysen – sowohl intern als auch vor Ort –, um den Zustand der Isolierung zu beurteilen und frühzeitig Fehler zu erkennen, bevor es zu Ausfällen kommt. Wichtiger Hinweis: Ein Isolationsmessgerät zeigt nur an, ob ein Motor einen Erdschluss hat, nicht aber Kurzschlüsse zwischen den Phasen. Ihr Motor kann den Isolationsmessungstest bestehen, aber dennoch nicht unter Last laufen. In diesem Fall ist ein Stoßspannungstest oder ein leistungsfähigeres Isolationsmessgerät wie der MTR-105, der speziell für Motorenprüfungen entwickelt wurde, erforderlich.

Schritt 5 – Laufwerksparameter überprüfen

Fehlerhafte Programmierung von Frequenzumrichtern stellt weiterhin eine Hauptursache für Probleme dar.

Zu den kritischen Einstellungen gehören:

• Motor FLA
• Beschleunigungs-/Verzögerungsrampen
• Aktuelle Grenzwerte
• Encoder-Skalierung

Hier ist der aus dem Bild extrahierte Text, zur besseren Lesbarkeit formatiert:

• Trägerfrequenz
• Bremslogik
• Drehmomentverstärkungseinstellungen
• Richtige Spannungseinstellung für Feld und Anker bei Gleichstrommaschinen
• Gate-Zündschaltungen

Parametersicherungen sind bei Modernisierungsprojekten unerlässlich. Profi-Tipp: Die Überprüfung der korrekten Spannung kann einen Motor retten, lange bevor die Isolierung durchbrennt. Achten Sie auf Anzeichen von Rissen oder Brüchigkeit der Wicklungen oder übermäßiger Wärmeentwicklung, um die Fehlersuche zu erleichtern.

Online-Überwachung verändert die Aufzugswartung

Die Aufzugsbranche setzt zunehmend auf Online-Zustandsüberwachungssysteme.

Moderne Überwachungstechnologien können:

• Lagerdefekte frühzeitig erkennen
• Trendvibrationswachstum
• Überwachung der Wicklungsverschlechterung
• Phasenungleichgewicht identifizieren
• Ausfälle vor dem Abschalten vorhersagen

Ein gutes Programm zur vorausschauenden Instandhaltung integriert Technologien wie:

• Bewegungsverstärkung
• Die Schwingungsanalyse
• Ultraschallfettung
• Wicklungsanalyse
• Infrarotinspektion

Die Zukunft der Aufzugswartung bewegt sich in Richtung:

• Kontinuierliche Überwachung
• KI-gestützte Diagnostik
• Predictive Analytics
• Fehlerbehebung aus der Ferne
• Zustandsorientierte Instandhaltung

Auch die akademische Forschung erzielt zunehmend starke Ergebnisse mit maschinellen Lernmodellen zur Vorhersage und Klassifizierung von Elektromotorfehlern.

Häufige Fehler bei der Fehlersuche an Aufzugsmotoren und Frequenzumrichtern

Teile austauschen, ohne die Ursache zu ermitteln

Einer der häufigsten und kostspieligsten Fehler ist der Austausch von Motoren, Antrieben oder Komponenten, ohne die Ursache des Ausfalls zu kennen. Ein defekter Frequenzumrichter kann beispielsweise durch mangelhafte Erdung, Probleme mit der Netzqualität, Isolationsfehler des Motors oder mechanische Belastungsprobleme verursacht sein. Ohne eine gründliche Ursachenanalyse sind wiederholte Ausfälle nahezu unvermeidlich.

Mechanische Mitwirkende ignorieren

Nicht alle elektrischen Probleme haben ihren Ursprung in der Elektrizität. Mechanische Defekte wie verschlissene Lager, Bremswiderstand, Seilscheibenfehlausrichtung, Seilspannungsungleichgewicht, Getriebeprobleme oder übermäßige Vibrationen können ungewöhnliche elektrische Signale erzeugen, die wie Motor- oder Antriebsfehler aussehen. Für eine effektive Fehlersuche muss das Aufzugssystem als komplettes elektromechanisches System und nicht als System isolierter Komponenten betrachtet werden.

Mangelhafte Erdungs- und Abschirmungspraktiken

Unsachgemäße Erdung, Kabelführung und Abschirmung tragen maßgeblich zu Störungen und unzuverlässigem Betrieb moderner Aufzugsanlagen bei. Fehler in der Encoder-Rückmeldung, Kommunikationsstörungen, sporadische Auslösungen und unregelmäßiges Antriebsverhalten lassen sich häufig auf elektrisches Rauschen, fehlerhafte Potentialausgleiche oder unsachgemäße Schirmungsanschlüsse zurückführen. Hochfrequentes Rauschen, das von Frequenzumrichtern erzeugt wird, kann empfindliche Steuerschaltungen leicht stören, wenn bei der Installation die entsprechenden Verfahren vernachlässigt werden.

Vorbeugende Wartung überspringen

Viele Ausfälle von Frequenzumrichtern und Motoren entwickeln sich schleichend. Staubablagerungen, verschmutzte Kühlwege, lose Anschlüsse, verschlissene Kondensatoren, Feuchtigkeitseintritt und blockierte Belüftung können die Lebensdauer der Geräte erheblich verkürzen. Regelmäßige Inspektionen, Thermografie, Reinigung, Drehmomentprüfung und Zustandsüberwachung sind daher unerlässlich für langfristige Zuverlässigkeit und minimale Ausfallzeiten.

Annahme: Neue Ausrüstung beseitigt bestehende Probleme

Modernisierung löst nicht automatisch die zugrundeliegenden Systemprobleme. Neue Antriebe und Motoren erfordern weiterhin eine ordnungsgemäße Inbetriebnahme, Parametereinstellung, Berücksichtigung von Oberschwingungen, Überprüfung der Erdung, Bremskoordination und Lastanalyse. Die Installation neuer Technologie in einem bestehenden mechanischen System ohne Behebung der zugrundeliegenden Mängel kann alte Probleme lediglich auf die neuen Geräte übertragen.

Probleme mit der Stromqualität übersehen

Spannungsunsymmetrie, Oberschwingungen, Spannungsspitzen, mangelhafte Netzstromversorgung und fehlerhafte Transformator- und Drosselspulenkonfigurationen können Motoren und Frequenzumrichter gleichermaßen beeinträchtigen. Viele intermittierende Fehler haben ihren Ursprung vor der Aufzugsanlage. Eine korrekte Netzqualitätsanalyse wird immer wichtiger, da Gebäude zunehmend mit elektrischer Last, Notstromaggregaten und energieeffizienten Geräten ausgestattet werden. Achten Sie besonders auf Phasenunsymmetrie; es ist nicht ungewöhnlich, dass in Gebäuden eine stark belastete Phase eine der drei Phasen zum Ausfall bringt.

Versäumnis, den Zustand der Ausrüstung zu analysieren und zu überwachen

Die Fehlersuche anhand einer Momentaufnahme kann sich entwickelnde Probleme übersehen. Die Analyse von Vibrations-, Temperatur- und Stromsignaturdaten, Isolationszustand und Antriebsfehlerhistorie ermöglicht es Technikern, Verschleißerscheinungen zu erkennen, bevor es zu schwerwiegenden Ausfällen kommt. Technologien für die vorausschauende Instandhaltung entwickeln sich zu einem der wertvollsten Werkzeuge, um ungeplante Ausfallzeiten zu reduzieren und die Lebensdauer von Anlagen zu verlängern.

Sich ausschließlich auf Fehlercodes verlassen

Fehlercodes sind lediglich Anhaltspunkte – keine endgültigen Diagnosen. Eine Fahrt kann auf Überstrom, Überspannung oder einen Encoderausfall hinweisen, die eigentliche Ursache kann jedoch mechanischer Natur sein.

Blockierungen, Probleme mit der Rückspeisung, mangelhafte Erdung oder instabile Stromversorgung können die Ursache sein. Erfolgreiche Fehlersuche kombiniert Fehlerhistorie mit praktischen Feldtests, Betriebskenntnissen und Erfahrung.

Für viele Anlagen ist eine Hybridstrategie, die moderne Überwachungstechnologien mit erfahrenen Fehlersuchspezialisten kombiniert, am effektivsten. Fortschrittliche Tools können Trends und Anomalien frühzeitig erkennen, doch die korrekte Interpretation dieser Ergebnisse erfordert weiterhin erfahrene Techniker, die sowohl das elektrische als auch das mechanische Verhalten von Aufzugsanlagen verstehen. Diese Kombination trägt dazu bei, wiederkehrende Ausfälle zu reduzieren, die Betriebszeit zu verbessern und unnötige Komponentenaustausche zu vermeiden.

Fazit

Moderne Aufzugsanlagen vereinen Elektrotechnik, Elektronik, Mechanik, Software und Netzqualität in einer eng integrierten Maschine. Für eine effektive Fehlersuche ist es unerlässlich zu verstehen, wie all diese Systeme zusammenwirken.

Die besten Aufzugstechniker sind heutzutage nicht mehr nur Mechaniker oder Elektriker – sie sind Systemdiagnostiker. Viele Betriebe unterstützen die Aufzugsbranche weiterhin mit:

• Reparatur von Motoren und Generatoren
• Laufwerksdiagnose und -reparatur
• Vorausschauende Wartungsprogramme
• Wicklungsanalyse
• Reparatur von Riemenscheiben und Getriebe
• Außendienstunterstützung
• Lösungen für veraltete Ausrüstung
• Online-Überwachungstechnologien

Da sich Aufzugsysteme ständig weiterentwickeln, werden diejenigen Fachleute, die sich mit Diagnose, vorausschauender Wartung und Fehlerbehebung auf Systemebene beschäftigen, am besten in der Lage sein, Ausfallzeiten zu minimieren, die Zuverlässigkeit zu verbessern und die schwierigen Probleme zu lösen, die andere nicht lösen können.