エネルギー フィードバック デバイスのサプライヤーは、周波数変換器の動作中にまだ不十分なパフォーマンスが残っているため、コンポーネントの耐用年数が短くなり、メンテナンス コストが増加する可能性があることをお知らせします。
アプリケーション環境、電力網の品質、電磁干渉、および周波数変換器のその他の側面を分析し、注意すべきいくつかの問題と改善提案は、すべての人に役立つと思われます。
労働環境
周波数変換器の実際の用途では、コスト削減のため、多くの場合、産業現場に直接設置されます。作業場は一般的に、粉塵、高温、高湿度といった問題を抱えています。また、一部の産業用途では、金属粉塵や腐食性ガスなどの問題も発生します。現場の状況に応じて適切な対策を講じる必要があります。
1) 周波数変換器は制御盤内に設置する必要があります。
2) 周波数変換器は制御盤の中央に設置するのが最適です。周波数変換器は垂直に設置し、排気や吸気を遮る可能性のある大型部品を真上や真下に取り付けないようにする必要があります。
3) 周波数変換器の上端および下端と制御キャビネットの上部、下部、仕切り、または必要な大型コンポーネントとの間の最小距離は 300 mm 以上である必要があります。
4) 特別なユーザーが使用中にキーボードを取り外す必要がある場合は、インバーターの内部に大量のほこりが入らないように、インバーターパネルのキーボード穴をテープでしっかりと密閉するか、偽のパネルに交換する必要があります。
5) 周波数変換器内部のプリント基板や金属構造部品の多くは、湿気やカビの発生を防ぐための特別な処理が施されていません。そのため、過酷な動作環境に長期間さらされると、金属構造部品は錆びやすくなります。高温動作下では、導電性の銅棒がより深刻な腐食を受け、マイコン制御基板や駆動電源基板上の細線銅線に損傷を与える可能性があります。したがって、湿気や腐食性ガスを含む環境での使用には、使用する周波数変換器の内部設計に基本的な要件が必要です。
6) 周波数変換器を埃っぽい場所、特に多種の金属粉塵や綿状物質が存在する場所で使用する場合、一般的には制御キャビネット全体を密閉し、換気用の吸気口と排気口を特別に設計する必要があります。制御キャビネットの上部には保護ネットと保護カバーの排気口が必要です。制御キャビネットの底部にはベースプレート、吸気口、配線入口の穴があり、防塵ネットが装備されている必要があります。
電磁干渉
現代の産業用制御システムでは、マイコンやPLC制御技術が広く用いられています。システムの設計や変更の過程では、マイコン制御ボード上の周波数変換器による干渉に注意する必要があります。周波数変換器用に設計された一部のマイコン制御ボードはEMC国際規格に準拠していないため、周波数変換器の使用後に伝導干渉や放射干渉が発生し、制御システムの異常動作につながる可能性があります。以下の対策をご参考ください。
1）周波数変換器の入力端にEMIフィルタを設置することで、周波数変換器から電力網への伝導干渉を効果的に抑制できます。入力ACリアクトルとDCリアクトルを設置することで、力率の改善、高調波汚染の低減、そして良好な総合効果が得られます。モーターと周波数変換器間の距離が100mを超える場合、出力線の接地配線パラメータに起因する漏洩電流保護を解決し、外部放射干渉を低減するために、周波数変換器側にAC出力リアクトルを追加する必要があります。
一つの方法は、鋼管またはシールドケーブルにねじ山を設け、鋼管のシェルまたはケーブルのシールド層を接地に確実に接続することです。交流出力リアクトルを追加せずに鋼管のねじ山やシールドケーブルを使用すると、出力と接地間の分布容量が増加し、過電流が発生しやすくなります。
2）アナログセンサー検出入力とアナログ制御信号の電気的シールドと絶縁。周波数変換器で構成された制御システムの設計プロセスでは、特に制御距離が1mを超え、制御盤をまたいで設置されている場合は、アナログ制御をできるだけ使用しないことをお勧めします。周波数変換器は一般に複数の速度設定と周波数入出力の切り替え機能を備えているため、要件を満たすことができます。アナログ制御が必要な場合は、シールドケーブルを使用し、センサー側または周波数変換器側にリモート接地点を設けることをお勧めします。それでも干渉がひどい場合は、DC/DC絶縁対策を実施する必要があります。標準のDC/DCモジュールを使用することも、V/F変換を光学的に絶縁して周波数入力を使用することもできます。
3）マイコン制御基板の入力電源にEMIフィルタ、コモンモードインダクタ、高周波磁気リングなどを設置することで、伝導干渉を効果的に抑制できます。また、GSMやポケベルの基地局が周囲にあるなど、放射干渉が激しい状況では、マイコン制御基板に金属メッシュシールドカバーを追加してシールド処理を施すこともできます。
4) 良好な接地。モーターなどの大電流制御システムの接地線は、接地バスバーを介して確実に接地する必要があり、マイコン制御基板のシールドグランドは別途接地する必要があります。干渉が激しい特定の状況では、センサーとI/Oインターフェースのシールド層を制御基板の制御グランドに接続することをお勧めします。
電力網の品質
電圧フリッカーは、溶接機、電気アーク炉、製鉄所などの衝撃負荷でよく発生します。工場では、複数の可変周波数変換器やその他の容量性整流器負荷が稼働している場合、それらによって発生する高調波が電力網の品質に深刻な汚染を引き起こし、機器自体に相当な破壊的な影響を与えます。その影響は、連続的に正常に動作できなくなることから、機器の入力回路に損傷を与えることまで多岐にわたります。この問題を解決するには、以下の方法があります。
1) 溶接機、電気アーク炉、製鉄所などの衝撃負荷を扱う場合は、電力網の力率と品質を向上させるために無効電力静的補償装置を追加することをお勧めします。
2) 周波数変換器が集中している工場では、集中整流方式と直流共通バス電源の使用が推奨されます。12パルス整流モードの採用を推奨します。このモードの利点は、高調波が少なく省エネであることで、特に電動モーターが電力と発電の両方の用途で頻繁に始動と制動を行う状況に適しています。
3) 周波数変換器の入力側にパッシブ LC フィルタを設置すると、入力高調波が低減され、力率が向上し、信頼性が高くなり、良好な結果が得られます。
4) 周波数変換器の入力側にアクティブ PFC デバイスをインストールすると最良の結果が得られますが、コストが比較的高くなります。
本稿では、周波数変換器の実用化システムにおいて発生する問題を出発点として、外部干渉、使用環境、電力系統の品質といった実用化における悪影響要因が周波数変換器に与える影響について、的を絞った解決策と改善提案を提示する。これらの解決策は、周波数変換器の耐用年数を効果的に延ばすことができ、実際のエンジニアリングアプリケーションにおいて一定の参考価値を持つ。
もちろん、一般的には 1 つまたは複数の方法が採用されます。