住友重機械工業株式会社 PTC事業部

PTCワールドワイド 住友重機械工業株式会社

インバータのカタログや当社のギヤモータ等の中に頻繁に負荷特性という用語が出てきます。
代表的なものとして、次のものがあります。


■逓減トルク特性

一般に、定格回転数から低速になるに従い負荷のトルクが徐々に小さくなっていくようなものをさします。
特にこの低減巾が大きい物として、2剰低減負荷特性があり、汎用のファン、ポンプ等があります。

運転中のセンサレスインバータでセンサレスモード設定にしてある場合、その電流値は回転数の上昇につれ徐々に定格電流値に近ずいていきます。
この様な負荷特性の場合、比較的に標準モータと組み合わせての運転が可能になります。
但し、インバータ運転時にはモータに対してサージ電圧が加わる為この点の対策が必要です。特に400v級の場合注意くさい。

また注意点として、この様な負荷に対してインバータの最高周波数を変更し、基底周波数(60Hz又は50Hz)より高い回転数で運転を行うと運転時の電流値が定格を超えてしまう事があります。
最高周波数を変更する場合は十分に負荷容量を考慮してください。


■定トルク特性

常にどの回転数に対しても一定のトルクが掛かるような負荷が当ります。
代表的なものとして、一般的な押出し機やコンベア等が有ります。
運転中のトルクは回転数の設定に関わらず一定であり、多くの場合安定した負荷になります。
但し、押出し機でも定出力を採用する場合がありますので全てとはいえません。

運転中のセンサレスインバータをセンサレスモード設定に標準設定してある場合、その電流値は回転数の上昇に比例せず、一定を指します。
この様な負荷特性の場合、インバータ専用モータを使用し低速域での熱容量対策とトルク対策を行ってください。

V/F制御方式のインバータを用いて運転する場合、低速域でのトルクブースト調整が必要となります。その調整は負荷(製品)が変わると再調整が必要となる場合があり、この様な負荷特性に対しては「センサレスベクトル制御方式」のインバータをお奨めいたします。


■定出力特性

低速回転域において負荷が重く、回転数が上昇すると共に負荷トルクが減少していくものです。
基底回転までは定トルク特性で運転され、それ以上の回転数では出力一定になります。

例としては、以前お話いたしました反応釜のような攪拌機、ワインダー、テンションリール等の巻き取り機、工作機械等です。
反応釜などでは高速回転で溶液を混合し反応が進むに連れ濃度が増し、低速回転に落して最終処理を行いますがこの時には、負荷が大きくなります。
巻き取り機では、巻き始めの軸径が小さい時点では、軸は高速で回転し径も小さい為巻き取りの張力に対してもトルクは小さく、巻き径が大きくなると、軸回転数は低速になりますが、巻き径が大きくなる為、一定の張力を保持する為トルクが大きくなります。
工作機械では、主軸の動力が定出力ですが、これは厚削(荒削り)りの場合、中~低速で加工し高速回転で仕上げを行ったりします。

この様に定出力制御では、その回転範囲も広く、高速と低速では大きく負荷特性が変化する為、動力の選定には注意が必要です。
但し、上手く選定を行うと定トルク特性で動力の最大値を選定するよりも効率よくコンパクトで最適な選定が可能となります。

運転中のセンサレスインバータをセンサレスモード設定にを標準設定してある場合、その電流値は低速域で定格電流値に近く、回転数の上昇に連れ電流値が減少します。
この様な負荷の場合、多くは低速域で最大トルクとなり高回転域で負荷率が低く設備容量に無駄を招く場合があります。
この様な負荷特性に対し、当社サイクロ減速機等のギヤモータ(インバータモータ付シリーズ)を適用することで、最適な選定する事が可能になります。
是非ご相談ください。


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モータの電流値を基準にご紹介いたしましたが、センサレスベクトルインバータを運転の基準にしたのは少々理由があります。
昔は?直流モータ制御時の電流特性でお話いたしましたが、現在は多くの場合インバータにより運転される事が多く、同じ条件で比較した場合、センサレスインバータの電流値が近いものとなります。
但し、厳密に考えた場合直流モータの特性に比べ電流値と出力トルクの値の関係に多少誤差が発生しますので、その分を考慮ください。
また、センサー付の高級ベクトル制御器の場合はほぼ直流モータの特性に近いといえます。 
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動力の特性は大きく3種類で記載しましたが、多目的な生産に合わせ負荷形態の範囲を広く取る場合もあります。
特にインバータで速度を可変した場合、従来に比べセンサレスベクトル機を採用する事で、幅広い変速域を得る事ができ今後更にそれぞれの機械が多品種少量生産にあわせ万能化に進むと考えます。
機械の代表的な負荷特性も複雑になると思います。是非ご相談ください。

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