エレベーター省エネ機器サプライヤーの皆様へ、周波数変換器は現在、空調、エレベーター、重工業など、様々な業界で広く使用されていることをお知らせいたします。以下では、エレベーターにおける周波数変換器の使用に関する基礎知識をご説明します。
1. 周波数変換器とは何ですか?
周波数変換器は、電力半導体デバイスのオン/オフ機能を利用して電力周波数源を別の周波数に変換する電気エネルギー制御装置です。
2. PWM と PAM の違いは何ですか?
PWMは英語でPulse Width Modulation（パルス幅変調）の略称で、パルス列のパルス幅を一定のパターンに従って変化させることで出力や波形を調整する方法です。PAMは英語でPulse Amplitude Modulation（パルス振幅変調）の略称で、パルス列のパルス振幅を一定の規則に従って変化させることで出力値や波形を調整する変調方式です。
3.電圧型と電流型の違いは何ですか？
周波数変換器の主回路は、大きく分けて電圧型と電流型の2種類に分けられます。電圧型は電圧源の直流を交流に変換する周波数変換器で、直流回路のフィルタリングはコンデンサです。電流型は電流源の直流を交流に変換する周波数変換器で、直流回路のフィルタとインダクタです。
4. 周波数変換器の電圧と電流が比例して変化するのはなぜですか?
非同期モータのトルクは、モータの磁束とロータを流れる電流の相互作用によって発生します。定格周波数において、電圧を一定に保ち、周波数のみを下げると、磁束が大きくなりすぎて磁気回路が飽和し、最悪の場合、モータが焼損する可能性があります。そのため、周波数と電圧は比例して変化させる必要があります。つまり、周波数を変化させる際には、周波数変換器の出力電圧を制御してモータの磁束を一定に保ち、弱磁化や磁気飽和現象の発生を回避する必要があります。この制御方法は、ファンやポンプなどの省エネ型周波数変換器によく用いられています。
5. 電気モーターを電力周波数源で駆動する場合、電圧が低下すると電流が増加します。周波数変換器駆動の場合、周波数が低下すると電圧も低下すると、電流は増加しますか?
周波数が低くなると（低速時）、同じ電力を出力する場合、電流は増加しますが、一定のトルクの条件では、電流はほとんど変化しません。
6.周波数変換器を使用して運転する場合、モーターの始動電流と始動トルクはどれくらいですか?
周波数変換器を使用して運転する場合、モーターの加速に応じて周波数と電圧が増加し、始動電流は定格電流の150%以下（機種によっては125%～200%）に制限されます。商用電源で直接始動する場合、始動電流は定格電流の6～7倍となり、機械的および電気的ショックが発生します。周波数変換器ドライブを使用すると、スムーズに始動できます（始動時間は長くなります）。始動電流は定格電流の1.2～1.5倍、始動トルクは定格トルクの70%～120%です。自動トルク増強機能を備えた周波数変換器の場合、始動トルクは100%を超え、全負荷で始動できます。
7. V/f モードとはどういう意味ですか?
回答4で説明したように、周波数が低下すると電圧Vも比例して低下します。Vとfの比例関係はモーターの特性を考慮して予め決定されており、通常、コントローラーの記憶装置（ROM）にはいくつかの特性が記憶されており、スイッチやダイヤルを使用して選択することができます。
8. Vとfが比例して変化すると、モーターのトルクはどのように変化しますか？
周波数が低下し、それに比例して電圧も低下すると、直流抵抗は変化しないまま交流インピーダンスが減少するため、低速時に発生する対地トルクが減少する傾向があります。そのため、低周波数におけるV/fが一定であれば、一定の始動トルクを得るためには出力電圧をわずかに上昇させる必要があります。この補正はエンハンスト始動と呼ばれます。この補正には、自動運転、V/fモードの選択、ポテンショメータの調整など、さまざまな方法があります。
9. マニュアルには速度範囲が 60 ～ 6 Hz (10:1) と記載されていますが、6 Hz 未満では出力がないのですか?
6Hz未満でも出力は可能ですが、モーターの温度上昇と始動トルクを考慮すると、最低運転周波数は約6Hzです。この周波数では、モーターは深刻な発熱問題を引き起こすことなく定格トルクを出力できます。周波数変換器の実際の出力周波数（始動周波数）は、機種によって0.5Hzから3Hzの範囲で異なります。
10. 60Hzを超える一般的なモーターの組み合わせで一定のトルクを要求することは可能ですか?
通常は不可能です。60Hz以上（50Hz以上でもモードはあります）で電圧が一定である場合、一般的に定出力特性となります。高速回転で同じトルクが必要な場合は、モーターとインバータの容量選定に注意する必要があります。
11. 「オープンループ」とはどういう意味ですか?
モータ装置には速度検出器（PG）が取り付けられており、実際の速度を制御装置にフィードバックして制御を行います。これは「閉ループ」と呼ばれます。PGを使用しない場合は「開ループ」と呼ばれます。汎用周波数変換器は主に開ループ方式を採用しており、一部のモデルではPGフィードバックのオプションも使用できます。
12. 実際の速度が指定された速度から外れた場合はどうすればよいですか?
オープンループの場合、周波数変換器が所定の周波数を出力しても、負荷運転時にはモータ速度は定格スリップ率（1%～5%）の範囲内で変動します。高い速度制御精度が要求され、負荷変動時でも所定の速度付近で動作させる必要がある場合は、PGフィードバック機能（オプション）付きの周波数変換器をご使用ください。
13.PG付きモーターをフィードバックに使用した場合、速度精度は向上しますか？
PGフィードバック機能を備えた周波数変換器は精度が向上しています。ただし、速度精度はPG自体の精度と周波数変換器の出力周波数の分解能に依存します。
14. 失速防止機能とはどういう意味ですか?
与えられた加速時間が短すぎて、周波数変換器の出力周波数が速度（電気角周波数）よりも大幅に変化した場合、周波数変換器は過電流によりトリップして運転を停止します。これをストールと呼びます。モーターがストールによって運転を継続するのを防ぐには、周波数制御のために電流の大きさを検出する必要があります。加速電流が高すぎる場合は、加速速度を適切に遅くします。減速時も同様です。この2つを組み合わせたものがストール機能です。
15.加速時間と減速時間が別々に与えられるモデルと、加速時間と減速時間が一緒に与えられるモデルの意味は何ですか？
機械の種類に応じて加速と減速を個別に指定できるため、短時間の加速や緩やかな減速、あるいは小型工作機械のように厳格な生産サイクルタイムが求められる状況に適しています。ただし、ファンの伝動装置のように加速時間と減速時間が比較的長い場合は、加速時間と減速時間の両方を同時に指定することもできます。
16. 回生ブレーキとは何ですか?
電動機運転中に指令周波数を下げると非同期発電機となりブレーキとして働き、これを回生（電気）ブレーキといいます。
17. エレベーターのエネルギーフィードバックとは何ですか?
エレベーターの既存の不要な直流電力を、使用可能で効果的な交流電力に変換します。同時に、変換された交流電力をエレベーター周辺のローカルエリアネットワークにフィードバックし、再利用するプロセスです。