住友重機械工業株式会社 PTC事業部

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  SHI-Direct vol. 1005    2010/05/31
 

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    技術情報
         400V級モータのインバータ運転とサージ対策


        
                       http://www.shi.co.jp/ptc/
                       Sumitomo Drive Technologies




 


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 □◆ Webサイトからのお知らせ
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 1.サイクロ電子ブックカタログを機能UPしました
  しおり機能の搭載と更に高速化を実現しました!
  http://cyclo.shi.co.jp/cubook/catalogs/cyclo6000/

 2.ハイポニックギヤモータのCADデータ(dxfデータ)が4面図になりました!
  http://cyclo.shi.co.jp/dxf-download/

 3. 旧品情報コーナに生産終了機種のカタログをアップしました。
  「パラマックスMシリーズ」1992年版 
  「ハイポニック減速機」1992年版
  http://cyclo.shi.co.jp/document-download/

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 □◆ 技術情報:400V級モータのインバータ運転とサージ対策
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 400V級三相誘導モータのインバータ運転で近年トラブルが発生する
 事が有ります。そのケースとしては、

 1.既設の設備で400V級三相誘導モータ+インバータ運転をしていたものを
  インバータを最新型に更新したらモータの焼損事故を起こした。

 2.既設の三相誘導モータ(商用電源運転)をインバータを導入して
  回転数を可変させ使用していたらモータの焼損事故を起こした。

 共通することは、インバータが最新のタイプで既設(古い)モータを運転し
 400V級のモータであることです。

 また、配線距離も長い場合の発生確率が高く、
 その線サイズがインバータ運転を考慮した線サイズになっていない
 ケースが多くを占めます。
 発生は比較的早期が多くなっています。

 原因は、最近の400V級インバータに組み込まれているパワー素子
 とそのコントロールによるものです。その違いは、従来の400V級の
 インバータに比べインバータとモータ間に発生するサージ電圧が高かく
 電圧の立ち上がりが早いことにあり、モータの標準絶縁処理の耐圧レベル
 を超してしまうことがモータの焼損事故の要因となっています。

  故障したモータを見ると、オーバロードで焼損したものと異なり
 巻線の一部で焼損し短絡したような形跡が多く見受けられます。

  なお、200V級のモータの場合モータの標準的な絶縁レベル内に
 サージ電圧が収まり、400V級モータのマイクロサージ問題のような
 焼損事故が殆どありません。


  <<400V級三相誘導電動機をインバータ駆動する場合の注意点>>

 1.次の点にご注意ください

  1)400V級三相誘導電動機(モータ)をインバータで駆動する場合には
    モータ仕様に「400V級インバータ駆動用 絶縁強化仕様」の指示が
    必要です。
    これは、モータ巻線端部等に発生する「マイクロサージ電圧」に対する
    絶縁強化対策になっています。
    尚、200V級三相誘導モータではこの対策は不要です。

  2)既設の設備の、古くなったインバータを現在の製品に更新される場合は
    古くからご使用の400V級の三相誘導電動機(モータ)、および
    インバータ専用モータの中には「マイクロサージ電圧」の対策がされて
    いない場合があります。モータの仕様(必要に応じて詳細をモータメーカに
    お問合わせください)をご確認の上、未対策品であれば対策を検討して
    ください。

 2.「マイクロサージ電圧」とは、その対策は

  「マイクロサージ電圧」とは
  現在のインバータは高速スイッチングを行なって櫛形(矩形波)の電圧波形を
  出力しており、その波形の急峻な立上がりと、インバータとモータ間の配線
  (長さ)条件で生じるものです。また、線サイズにも関連しています。

  インバータに440Vの交流電圧が印加されている場合、
  インバータの直流回路部の電圧は約620Vになっています。インバータはこの直流
  電源を出力のパワー素子でON-OFF(スイッチング)してPWM波形(交流波形)を
  生成します。最大で、この620Vの約2倍の1200Vのサージ電圧が発生し、モータ
  絶縁レベルを超えてしまい、モータ(巻線)焼損事故(絶縁破壊)の原因と
  なります。

  従来のインバータではここまで高いサージ電圧の発生
  (サージの立ち上がりの早さが影響)がない為、トラブルは発生していません
  でした。これは搭載されているパワー素子の違い(世代)によるものです。

  このマイクロサージ電圧は、インバータとモータ間の配線長さが長くなるほど
  サージ電圧が高くなり、配線長で数十メータでトラブル発生レベルになります。

 3.400V級モータをインバータ駆動する際の対応策

  1)インバータ専用モータを使用する場合
    弊社の400V級インバータ専用モータは、現在標準で400V級
    インバータ駆動用絶縁強化仕様になっており、マイクロサージ電圧の発生
    にも安心してご使用になれます。
    当社のギヤモータは「AV」の記号が付いているモータです。

  2)標準モータを使用する場合
    「400V級インバータ駆動用絶縁強化モータ」仕様のモータをご使用
    下さい。

  3)既存のモータをそのまま使用になる場合
    インバータとモータ間に マイクロサージ電圧抑制用の専用フィルタを設置
    する方法があります。
    インバータのオプション品にて都度対応となりますので御照会ください。

   4.この他の対策として

  1)インバータのキャリア周波数を制御上問題ないレベルまで下げて運転する。

    2)インバータとモータ間にACリアクトルを挿入しサージレベルを下げる。
    サージ電圧の立ち上がりを遅くする効果が望めます。
    ただし長距離配線で効果が十分に出ない事が有ります。

    注意)ACLを挿入する事で電圧降下が生じる為トルクが下がります。
       モータの負荷率に余裕の無い場合は適用が難しい場合もあります。

  3)線サイズを上げることで緩和されます

  4)最新のインバータはこのマイクロサージを抑制した波形制御を行うものも
    出てきています。この様なインバータを採用する。
    当社HF430シリーズも抑制機能搭載タイプです。
    但し、インバータのみで対策とすることは十分ではありませんので、
    ご注意ください。


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   弊社PTC事業部Webページにて、「バックナンバー」で掲載しています。
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