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

インバータに関した技術情報をお送りしてきましたが、インバータの機能、性能が格段に向上し、現在ではあまり気にされない基本パラメータの中に三相誘導電動機の制御に関係する重要な設定項目があります。
今回は、基底周波数と基底周波数電圧を取り上げます。

<基底周波数・基底周波数電圧>

基底周波数とは、三相誘導電動機を運転する場合の基準となる周波数でこれを基準として設計されています。汎用三相誘導電動機では、電源周波数の50Hz 又は60Hzで設計されていますが、定トルク用三相誘導電動機では定トルク範囲の最高周波数で一般に60Hzで設計されています。

汎用の三相誘導電動機はこの200V/50Hz、200V/60Hz、220V/60Hzの電源により運転されることを前提に設計されています。
モータの出力トルクはモータ内部の磁束量(大きさ)で決まり、その値は、に印加される電圧と周波数に依存します。定格電圧で発生した磁束量状態で定格回転数(定格すべり)した時に定格トルクが発生し、定格電流が流れます。
電圧が規定より高くなり過ぎると磁気飽和現象により無効電流が流れ、電流値が高くなる現象が発生します。
つまり、定格トルク時にを発生させるためには、この電圧V(V)/周波数f(Hz)の比を一定に保たなければならないと言うことです。

インバータはモータの速度を可変させるため、周波数を可変しますが、この時上記のV/fの比率を周波数の変化とともに保つことで、定トルク運転が可能となります。

モータ設計基準周波数に対し、インバータの基本パラメータで基底周波数を小さく設定した場合、V/fの比が大きくなり過励磁状態を招き、過大な励磁電流が流れ「過電流トリップ」につながります。また、電圧を下げるとトルク不足となり運転に支障を来たすことになります。


次に、インバータ運転でよく頂くお問い合わせで、200V/50Hz地区なのでインバータのパラメータを200V/50Hzにてもよいのか?というものです。
現在、汎用の三相誘導電動機と定トルク用三相誘導電動機のインバータ運転条件は、基底周波数において定格トルク運転できることを前提にしているため、200V/60Hz、220V/60Hzの設定で運転するように記載されています。
これは、インバータで運転した場合その出力波形には高調波電流分を含むため、モータに流れる電流は定格トルクを発生させた場合、定格電流+高調波電流分となり電流値を増加します。50Hz定格の条件では、電流値、定格トルクが大きくなるため定格トルク連続運転では、モータの焼損事故を招く要因となります。
この為、インバータ運転での推奨の基底周波数は60Hzの設定としています。
また、汎用モータを50Hz基底周波数で運転する場合は、モータの焼損を防ぐため連続トルクを下げた運転が必要になります。
特に近年ではセンサレスベクトル制御インバータを使用する場合は、その出力波形が改善されており汎用モータの定トルク運転も多くの場合200V/60Hz、220V/60Hzで運転可能になっています。
詳細はインバータとモータの組み合わせを、カタログ等参照又はご照会ください。

<<インバータ運転でのポイント!>>

200V/60Hzで運転を行うため、50Hzでも60Hz地区の定格トルクと同じ値になり、商用電源による運転時より、トルクは減少します。 この為、動力計算時にこの情報を考慮し、減速機で60HzをMAXとした減速比を選定するか、又は動力の余裕度を考慮します。 設計時に50Hzの定格トルクで運転している既設のライン等を改造して、インバータ運転化する場合も注意が必要です。

注1)
初期にはインバータ用モータで特殊に200V/50Hz対応の3定格対応の物が在りそれに合わせインバータも200V/50Hz調整を行った物も在りましたが現在、ほとんどのインバータ専用モータはインバータ運転では2定格での運転(200V/60Hz、220V/60Hz)になっています。

注2)
インバータは現在大きく V/F制御タイプとセンサレスべクトル制御に分類されます。
V/F制御タイプでの定トルク運転の場合センサレスタイプに比べ定格を減定格する必要があります。
詳しくはメーカのインバータのカタログ等で必ず確認してください。   

---メモ---

■V/f(V/H)制御で運転する場合低速域や始動時にトルク不足になる場合があります。
以前皆さんの中にはトルクブーストを調整した記憶はありませんか?
V/f一定で制御した場合、低速域では電圧が低くなるため、モータの一次巻線で電圧ドロップ分の値(比率)が大きくなり、この為トルク不足をまねきます。
この電圧ドロップ分を補正していたのがトルクブーストです。

■AFモータ インバータ運転用に設計された住友の三相誘導電動機
V/f制御、センサレスベクトル制御に定トルク運転対応

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