周波数変換器を介してモーターを駆動することは、不可逆的な傾向となっています。
しかし、実際の使用では、周波数変換器とモーター間の不整合により問題が発生することがよくあります。
周波数コンバータを選択する場合、周波数コンバータによって駆動される機器の負荷特性を十分に理解することが重要です。
実務に役立てていただければと思い、関連情報をまとめましたので、皆様と共有してください。
生産機械は定出力負荷、定トルク負荷、ファンやウォーターポンプなどの負荷種類の3種類に分類できます。負荷の種類が異なれば、周波数変換器に対する要件も異なるため、特定の状況に応じてそれらを合理的に適合させる必要があります。
定電力負荷
工作機械、圧延機、抄紙機、プラスチックフィルム製造ラインの巻取機、巻出機などの主軸に必要なトルクは、一般に速度に反比例し、定出力負荷に属します。
負荷の定電力特性は、一定の速度変動範囲内で考慮する必要があります。速度が非常に低い場合、機械的強度によって制限され、低速では一定のトルク負荷となります。
モータが一定の磁束で速度を調整する場合は定トルク制御となります。弱磁力速度制御では定電力制御となります。
ファンとポンプの負荷
ファン、ウォーターポンプ、オイルポンプなどの機器はインペラとともに回転します。速度が低下すると、トルクは速度の 2 乗に応じて減少し、負荷に必要な電力は速度の 3 乗に正比例します。
必要な風量や流量が減少した場合、周波数変換器を使用して速度調整により風量や流量を調整することで大幅な省エネが可能です。
高速で必要な電力は速度とともに急激に増加するため、動作中にファンとポンプの負荷が定格周波数を超えないようにする必要があります。
定トルク負荷
TL は、どの速度でも一定または基本的に一定のままです。
インバータが定トルク特性で負荷を駆動する場合、低速時のトルクが十分であり、過負荷容量も十分であることが必要です。
低速での安定動作が必要な場合は、過度の温度上昇によるモータの焼損を防ぐため、モータの放熱性能を考慮する必要があります。
可変周波数ドライブを選択する際に考慮すべき問題
● AC モーターを周波数変換器で駆動すると、モーターの電流は 10 ~ 15% 増加し、温度上昇は約 20 ~ 25% 増加します。
● 周波数コンバータを使用して高速モータを制御する場合、大量の高次高調波が発生します。これらの高次高調波により、周波数コンバータの出力電流値が増加します。
したがって、周波数コンバータを選択する場合は、通常のモーターよりも 1 レベル高いものを選択する必要があります。
● 通常のかご形モータと比較して、巻線モータは過電流トリップの問題が発生しやすくなります。したがって、通常よりも少し容量の大きなインバータを選択することをお勧めします。
●周波数変換器を使用して歯車減速機を駆動する場合、歯車回転部の潤滑方法により使用範囲が制限されます。定格回転数を超えると油切れの恐れがあります。
● モータの定格電力は、モータの電流値に基づいて周波数変換器を選択する場合の参考値としてのみ使用されます。
● 周波数変換器の出力には高次高調波が豊富に含まれており、モーターの力率と効率性能が低下します。
● 周波数変換器を長いケーブルで動作させる必要がある場合は、ケーブルが性能に与える影響を考慮し、必要に応じて特別なケーブルを選択する必要があります。この問題を補うには、周波数コンバータを 1 つまたは 2 つのギア分高いレベルに設定する必要があります。
● 高温、頻繁なスイッチング、高地などの特殊な状況では、周波数コンバータの容量が低下する可能性があります。 1 レベル上の容量の周波数変換器を選択することをお勧めします。
● 同期モータを可変周波数駆動で駆動する場合、商用電源に比べて出力容量が 10 ~ 20% 減少します。
●コンプレッサーやバイブレーターなどのトルク変動の大きな負荷や、油圧ポンプなどのピーク負荷の場合は、電源周波数の使用条件を十分に把握し、より大きな歯車周波数変換器を選定する必要があります。
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