これら 35 のインバーターの概念をマスターすると、専門知識を驚くべきレベルに高めることができます。
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インバータの VFD (可変周波数ドライブ) という用語は、電源の周波数と振幅を調整することによって AC モータを制御する機能を反映しています。アジア、特に中国と韓国では、日本の影響により、VVVF (Variable Voltage Variable Frequency Inverter) という用語が使用されました。 VVVF は Variable Voltage and Variable Frequency の略で、電圧と周波数の両方の調整を指しますが、CVCF (Constant Voltage and Constant Frequency) は固定の電圧と周波数を示します。
電源はACとDCに分類されます。ほとんどの DC 電力は、変圧、整流、フィルタリングを通じて AC から得られます。 AC 電力は全電力使用量の約 95% を占めており、単相および三相 AC 電力はさまざまな国の特定の電圧および周波数規格に従っています。たとえば、中国本土では、単相 AC は 220 V、三相 AC は 380 V で、どちらも 50 Hz です。インバータは、固定電圧および周波数の AC 電力を可変電圧または周波数の AC 電力に変換します。このプロセスには、AC から DC への整流と、DC から AC への反転が含まれます。後者のプロセスは特に「反転」と呼ばれます。 DC を固定周波数および電圧の AC に変換するデバイスはインバーターと呼ばれ、周波数と電圧を調整できるデバイスは可変周波数ドライブと呼ばれます。
インバータは模擬正弦波を出力し、主に三相非同期モータの速度制御に使用され、可変周波数速度コントローラとしても知られています。計測機器の試験装置など、高品質の波形が必要なアプリケーションでは、波形が調整されて標準的な正弦波が生成され、そのようなデバイスは可変周波数電源と呼ばれます。可変周波数電源は、通常、可変周波数ドライブより 15 ～ 20 倍高価です。インバータ機器において可変の電圧や周波数を生成する中心部品が「インバータ」であるため、この製品は「インバータ」と名付けられています。インバーターはエアコンや蛍光灯などの家電製品にも使われています。モーター制御アプリケーションでは、インバーターは電圧と周波数の両方を調整できますが、蛍光灯に使用されるインバーターは主に電源周波数を調整します。バッテリー (DC) 電力を AC に変換する車のデバイスも、「インバーター」という名前で販売されています。インバータの動作原理は、逆電圧や周波数変動、瞬時停電を抑えるため、コンピュータの電源などさまざまな分野で広く応用されています。
インバーターとは何ですか?
インバータは、パワー半導体デバイスのスイッチング動作を使用して商用周波数電力を別の周波数に変換するデバイスです。主回路（整流器モジュール、電解コンデンサ、インバータモジュール）と制御回路（スイッチング電源基板、制御基板）の２つの主回路で構成されます。制御基板にはCPUが搭載されており、インバータの動作ソフトウェアはCPUに組み込まれています。 Sanjing インバーターを除き、同じインバーター モデルのソフトウェアは通常固定されており、ソフトウェアは使用要件に基づいて調整できます。
PWM と PAM の違いは何ですか?
PWM (パルス幅変調) は、特定のパターンに従ってパルス列内のパルスの幅を調整し、出力と波形を調整します。 PAM (パルス振幅変調) は、パルス列内のパルスの振幅を調整して出力と波形を調整します。
電圧型インバータと電流型インバータの違いは何ですか?
インバータの主回路は、直流回路のフィルタリングにコンデンサを用いて直流電圧源を交流に変換する電圧型インバータと、直流回路のフィルタリングにインダクタを用いて直流電流源を交流に変換する電流型インバータの2種類に大別されます。
Why do the voltage and frequency of an inverter change proportionally?
The torque of an induction motor is produced by the interaction between magnetic flux and rotor current.定格周波数において、電圧が一定で周波数が低下すると、磁束が過剰になり、磁気回路が飽和してモーターが損傷する可能性があります。 Therefore, voltage and frequency must change proportionally.この制御方式は、ファンやポンプ用の省エネインバータで一般的に使用されています。
When an induction motor is driven by utility frequency power and voltage drops, current increases. For inverter-driven motors, if voltage decreases when frequency decreases, does current increase?
When frequency decreases (low speed), current increases to maintain the same power output. However, under constant torque conditions, current remains relatively stable.
モーターをインバータで運転する場合の起動電流とトルクはどのくらいですか?
インバータでは、モータが加速すると周波数と電圧がそれに応じて増加し、起動電流が定格電流の 150% 以下に制限されます (モデルによっては 125% ～ 200%)。商用周波数電力を使用して直接オンライン起動すると、定格電流の 6 ～ 7 倍の起動電流が発生し、機械的および電気的ストレスが発生します。インバータ駆動モータは、定格電流の1.2～1.5倍の起動電流、定格トルクの70～120％の起動トルクでスムーズに起動（起動時間延長）します。自動トルクブースト機能付きインバータでは起動トルクが100%を超え、全負荷起動が可能です。
V/fモードとは何ですか？
When frequency decreases, voltage V also decreases proportionally. V と f の比例関係はモーターの特性に基づいて決定され、通常はコントローラーのメモリ (ROM) に保存されます。 Several characteristics can be selected via switches or potentiometers.
How does motor torque change when V and f are adjusted proportionally?
電圧が周波数に比例して低下すると、AC インピーダンスが低下し、DC 抵抗が変化しないため、低速でトルクが低下する傾向が生じます。低周波数で十分な始動トルクを補償して達成するには、出力電圧をわずかに増加させる必要があります。トルクブーストとして知られるこの補償は、自動調整、V/f モードの選択、ポテンショメータの設定など、さまざまな方法で実現できます。
If the manual specifies a speed range of 60~6Hz (10:1), does this mean no power output below 6Hz?
6Hz未満でも電力を出力できます。ただし、モータの温度上昇や起動トルクを考慮し、定格トルク出力を維持しつつ過度の発熱を避けるため、最低動作周波数を6Hz程度に設定しています。 The actual output frequency (starting frequency) of the inverter varies by model, typically ranging from 0.5Hz to 3Hz.
標準的なモーターの組み合わせで60Hz以上で一定のトルクを維持することは可能ですか?
一般的には不可能です。 Above 60Hz (or 50Hz in some modes), voltage remains constant, resulting in roughly constant power characteristics.高速で一定のトルクが必要な場合、モーターとインバーターの容量を慎重に選択することが重要です。
オープンループ制御とは何ですか?
モーターに速度検出器 (PG) が取り付けられ、実際の速度が制御装置にフィードバックされて調整される場合、これは「クローズドループ」制御と呼ばれます。 PG フィードバックを使用しない動作は、「開ループ」制御と呼ばれます。汎用インバータは通常、オープンループ制御を使用しますが、一部のモデルはオプションとして PG フィードバックを提供します。速度センサーレス閉ループ制御は、磁束の数学的モデルに基づいて実際のモーター速度を推定し、仮想速度センサーを備えた閉ループ制御システムを効果的に形成します。
実際の速度と設定速度に差がある場合はどうなりますか?
オープンループ制御では、インバータが設定周波数を出力していても、負荷がかかると定格滑り範囲(1%～5%)内でモータ速度が変化する場合があります。高速レギュレーション精度と負荷変化にもかかわらず設定速度に近い動作が必要なアプリケーションには、PG フィードバック付きインバータ (オプションで利用可能) を使用できます。
PGフィードバック付きモーターを使用すると速度精度は向上しますか?
PG フィードバックを備えたインバータにより、速度精度が向上します。ただし、実際の速度精度は PG の精度とインバータの出力周波数分解能に依存します。
失速防止機能とは何ですか？
設定した加速時間が短すぎると、インバータの出力周波数がモータの速度（電気角周波数）よりも大きく変化し、過電流が発生し、インバータがトリップして運転停止する場合があります。これを失速といいます。失速を防止し、モーターの動作を維持するために、インバーターは電流を監視し、周波数を調整します。加速時に過大な電流が流れると加速率が低下します。減速についても同様です。これらのメカニズムが一体となって、失速防止機能を構成します。
加速時間と減速時間を別々に設定できるインバータの意義とは共通の設定を使用するものは何ですか？
加速時間と減速時間を個別に設定できるインバータは、短時間の加速と緩やかな減速を必要とするアプリケーションや、生産リズムの要件が厳しい小型工作機械に適しています。対照的に、加速時間と減速時間が両方とも長いファン ドライブのようなアプリケーションの場合は、加速時間と減速時間の共通設定が適切です。
回生ブレーキとは何ですか?
モータ運転中に指令周波数を下げると、モータは非同期発電機モードに移行し、ブレーキとして機能します。このプロセスは回生 (電気) ブレーキとして知られています。
より大きな制動力は得られるのでしょうか？
モータから回生されたエネルギーはインバータのフィルタコンデンサに蓄えられます。コンデンサの容量と定格電圧の制限により、汎用インバータの回生制動力は定格トルクの10～20％程度となります。オプションのブレーキユニットを使用すると、これを 50% ～ 100% まで高めることができます。
インバータの保護機能とは何ですか?
保護機能は次のように分類できます。
(1) 過電流ストール防止、回生過電圧ストール防止などの異常状態を自動修正します。
(2) 異常を検出するとパワー半導体へのPWM制御信号を遮断し、モーターを自動停止します。例としては、過電流遮断、回生過電圧遮断、半導体冷却ファンの過熱保護、瞬停保護などがあります。
クラッチを連続負荷で使用するとインバータの保護機能が働くのはなぜですか?
クラッチが負荷を接続すると、モーターは無負荷状態から高スリップ領域に急速に移行します。その結果、大電流が発生し、インバータが過電流によりトリップし、動作が停止します。
同じ施設内で大型モータを起動すると、なぜ運転中にインバータが停止してしまうのでしょうか？
モータ起動時にはモータの容量に応じた突入電流が発生し、トランスのステータ側で電圧降下が発生します。大型モーターの場合、この電圧降下は、同じ変圧器に接続されている他の機器に大きな影響を与える可能性があります。インバータはこれを不足電圧または瞬間的な電力損失と誤って解釈し、その保護機能 (IPE) が作動して停止する可能性があります。
インバータの分解能とは何ですか?またそれが重要である理由は何ですか?
デジタル制御のインバータの場合、周波数コマンドがアナログ信号であっても、出力周波数は離散的なステップで提供されます。このステップの最小単位をインバータ分解能と呼びます。通常、インバータの分解能の範囲は 0.015Hz ～ 0.5Hz です。たとえば、0.5 Hz の分解能では、23 Hz を超える周波数を 23.5 Hz または 24.0 Hz に調整でき、その結果、ステップ モーター動作が可能になります。これは、連続巻線制御などのアプリケーションでは問題になる可能性があります。このような場合、約 0.015Hz の分解能により、4 極モーターの場合、各ステップが 1r/min 未満に対応し、十分な適応性が確保されます。インバータのモデルによっては、コマンド分解能と出力分解能が区別されるものがあります。
インバータの設置方向に制限はありますか?
内部部品や背面の冷却効果を考慮したインバーター設計。ユニットの向きは換気にとって重要です。パネル取付型または壁掛けユニット型インバータの場合は、縦置きでの垂直設置を推奨します。
ソフトスターターを使用せずにモーターを固定周波数インバーターに直接接続することは可能ですか?
非常に低い周波数では、これは可能です。ただし、設定周波数が高い場合は、商用周波電力から始まるダイレクトオンラインと同様の状態となります。これにより、過剰な起動電流 (定格電流の 6 ～ 7 倍) が発生する可能性があり、過電流保護のためにインバータがトリップするため、モータは起動できなくなります。
モーターを 60Hz を超えて動作させる場合、どのような注意が必要ですか?
60Hz を超えて動作する場合は、次の点を考慮してください。
(1) 機械および関連機器がそのような速度での動作に耐えられることを確認してください (機械的強度、騒音、振動など)。
(2) モーターは定出力範囲に入り、その出力トルクは仕事量を維持する必要があります (ファンやポンプの場合、シャフト出力は速度の 3 乗に比例して増加するため、わずかな速度の増加にも注意が必要です)。
(3) ベアリングの寿命に影響を与える可能性があるため、慎重に検討する必要があります。
(4) 中容量から大容量のモーター、特に 2 極モーターの場合、60Hz を超えて使用する前にメーカーにご相談ください。
インバーターでギアモーターを駆動できますか?
減速機の構造と潤滑方法に応じて、いくつかの考慮事項が適用されます。通常、歯車構造は最大 70 ～ 80Hz まで耐えることができます。オイル潤滑の場合、低速で連続運転するとギヤを損傷する恐れがあります。
インバータは単相モータを駆動できますか?単相電源で動作できますか?
一般に、それは実現不可能です。速度コントローラーまたはスイッチスタート機構を備えた単相モーターの場合、速度を動作点以下に下げると補助巻線が過熱する可能性があります。コンデンサスタートタイプ、コンデンサランタイプの場合、コンデンサ爆発の可能性があります。インバータは通常、三相電源を必要としますが、一部の小容量モデルは単相電源でも動作します。
インバーター自体はどのくらいの電力を消費しますか?
消費電力はインバータの機種、動作状態、使用頻度によって異なります。正確な値を指定することは困難です。ただし、60Hz 未満のインバータ効率は約 94% ～ 96% であり、これを損失の推定に使用できます。回生ブレーキ内蔵インバータ（FR-Kシリーズなど）の場合、制動損失を考慮すると消費電力が増加しますので、制御盤設計の際に注意が必要です。
なぜ 6 ～ 60Hz の全範囲で連続動作ができないのでしょうか?
ほとんどのモーターは、冷却のためにシャフト上の外部ファンまたはローターエンドリング上のブレードを使用します。速度が低下すると冷却効果が低下し、モーターが高速時と同様の発熱に耐えられなくなります。この場合は、低速負荷トルクを低減するか、インバータとモータの大容量化や専用モータの採用が必要です。
ブレーキ付モータを使用する場合の注意点は何ですか？
ブレーキ励磁回路にはインバータの入力側から電力を供給する必要があります。インバータが電力を出力しているときにブレーキが作動すると、過電流によりシャットダウンする可能性があります。したがって、ブレーキはインバータの出力が停止した後に作動するようにしてください。
力率改善コンデンサを使用したモータをインバータで駆動するとモータが起動しないのはなぜですか?
力率改善コンデンサにはインバータ電流が流れます。充電電流によりインバータ内で過電流 (OCT) が発生し、起動が妨げられる場合があります。これを解決するには、コンデンサを取り外してモーターを動作させます。力率を向上させるには、インバータの入力側にACリアクトルを設置することが効果的です。
インバータの寿命はどれくらいですか？
インバータは静的デバイスですが、フィルタ コンデンサや冷却ファンなどの消耗部品が含まれています。これらの部品を定期的にメンテナンスすると、インバータは 10 年以上使用できます。
インバーター内の冷却ファンはどのような方向に配置されていますか?また、冷却ファンが故障した場合はどうなりますか?
小容量インバータの中には冷却ファンを備えていないものもあります。ファン付きモデルの場合、空気の流れは通常、下から上に流れます。インバータを設置する際は、ユニットの上下に吸排気を妨げるような機器を置かないでください。熱に弱いコンポーネントをインバータの上に配置しないでください。ファンの停止や冷却ファンの過熱を検知し、ファンの故障を防ぎます。
フィルタコンデンサの寿命はどのようにして判断すればよいのでしょうか？
コンデンサーとして使用されるフィルターコンデンサーは、時間の経過とともに静電容量が徐々に減少します。定期的に静電容量を測定し、定格容量の85％に達した時点でコンデンサの寿命と考えてください。
インバータの設置方向に制限はありますか?
インバータは通常、パネル内に収容されます。ただし、完全に密閉されたパネルはかさばり、スペースを消費し、コストがかかります。緩和策には次のようなものがあります。
(1) 実機に必要な冷却を行うためのパネル設計。
(2) アルミニウム製ヒートシンク、フィン、冷却剤を使用して冷却面積を拡大。
(3) ヒートパイプの活用。
さらに、裏面露出型のインバータモデルも開発しました。
コンベヤベルトの速度を80Hzまで上げるにはインバータ容量はどのように選べばよいでしょうか？
コンベアベルトの消費電力は速度に比例します。 80Hz で動作させるには、インバーターとモーターの両方の電力を 80Hz/50Hz に比例して増加させる必要があります。つまり、容量が 60% 増加する必要があります。
保守点検時の注意事項
(1) 感電を避けるため、入力電源をオフにした後、少なくとも 5 分間待ってから検査を開始してください (充電表示 LED が消灯したことを確認してください)。
(2) 保守・点検・部品交換は有資格者が行ってください。作業を始める前にすべての金属製品（時計、ブレスレットなど）を取り外し、絶縁された工具を使用してください。
(3) 感電や製品の破損を防ぐため、インバータを勝手に改造しないでください。
(4) インバータの保守を行う前に、入力電圧を確認してください。 220V級インバータに380V電源を接続すると破損（コンデンサ、バリスタ、モジュールの爆発など）の原因となります。
インバータは主に半導体素子で構成されており、温度、湿度、塵埃、振動などの使用環境を厳しくし、部品の寿命による故障を防ぐために日常点検が必要です。
検査項目：
(1) 日常点検：インバータが正常に動作することを確認してください。インバータの動作中に入力電圧と出力電圧をチェックするには、電圧計を使用します。
(2) 定期点検：インバータの停止時にのみアクセスできるすべてのエリアを点検します。
(3) 部品の交換：部品の寿命は設置条件に大きく影響されます。