周波数変換器用エネルギーフィードバック装置のサプライヤーは、中国の産業発展の現状において、電力・電気設備の一部として周波数変換器が工業生産にますます関与していることを改めて認識しています。しかし、多くのユーザーは周波数変換器の設置環境や安全性について十分な知識を持っておらず、これがコストと安全性の不安定化につながっています。周波数変換器の設置と選定を理解することで、ユーザーはコスト削減、ダウンタイムの削減、そして動作制御システムの安全性向上を実現できます。
低電圧インバータの設置場所と設置方法を選択する際には、コストが決定的な要因となることがよくあります。しかし、周波数変換器の設置に関する重要な決定よりもコストを優先すると、所有コストが上昇する可能性があります。また、予期せぬシャットダウンの可能性が高まり、安全上の問題が生じる可能性があります。
周波数変換器を新規施設に設置する場合でも、既存の施設に設置する場合でも、まず以下の環境および安全上の事項を考慮する必要があります。設置オプションに固有のリスクとメリットを理解した上で初めて、周波数変換器の性能を最適化することができます。
1、周波数変換器の環境問題
高温は周波数変換器の信頼性にとって最大の敵です。適切な管理が不十分だと、トランスミッション内のパワートランジスタの接合部に熱が蓄積し、部品の溶解や融解につながる可能性があります。過熱は周波数変換器のインテリジェントパワーモジュールにも悪影響を及ぼす可能性があります。これは、周波数変換器内で連携して動作する数百もの小さな個別部品やアセンブリにも影響を及ぼします。
環境の観点から、モーター制御センター（MCC）に周波数変換器を設置することは理想的な選択肢です。UL-845：MCC全体にわたる過熱管理の問題に対処するためのモーター制御センターの要件と試験手順。これは、MCCメーカーがMCCに設置された周波数変換器が損傷しないこと、または周波数変換器によって発生する熱がMCC内の他の機器に損傷を与えないことを証明する必要があることを意味します。
ただし、UL-845リストに記載されている適切な熱管理および組立設備は、MCCメーカーのみが対応できることを覚えておくことが重要です。UL-508a認証を取得しているキャビネットメーカーであっても、周波数コンバータをMCCに追加することはできず、UL-845在庫を維持することはできません。MCC内のユニットがUL-845リストに記載されていない場合、MCCリスト全体が無効となります。
周波数変換器をMCCではなく産業用制御キャビネット（ICP）内に設置する場合、エンドユーザーの熱管理に負担がかかります。ICPを密閉する必要がある場合、通常は空調設備を設置して内部温度を周波数変換器の設計限界（または他のICPコンポーネントの限界）内に維持する必要があります。一般的な目安として、周波数変換器は、その全電力の約3%を熱放射として周囲環境に放出します。
ICPを換気する際は、最高外気温時における総換気量が、内部温度を周波数変換器の設計限界範囲内に維持するのに十分な量である必要があります。さらに、循環する外気に塵や湿気が含まれている場合は、フィルターを使用して汚染物質を除去する必要があります。メンテナンスの不具合やフィルターの定期的な交換は、部品の過熱を引き起こす可能性があります。
ICPに設置される周波数変換器にとって、熱に関するもう一つの重要な課題は、正常な空気の流れを確保するために周波数変換器の周囲に十分なクリアランスを確保することです。周波数変換器の設計にはそれぞれ、内部の基板やコンポーネントを冷却するために不可欠な、上下左右を含む最小クリアランス要件があります。経験の浅いキャビネットメーカーの中には、スロット付きケーブルコンジットが障害にならないと誤解し、周波数変換器に近すぎる位置に配置してしまうケースがよく見られます。しかし、スロット付きケーブルコンジットは正常な空気の流れを阻害し、十分なクリアランスを確保できないため、周波数変換器の早期故障につながることがよくあります。
壁掛け式インバータには通常、冷却のためにインバータ筐体内の空気を循環させるファンが装備されています。また、周囲の空気中に存在する可能性のある物質（水蒸気、エンジンオイル、埃、化学物質、ガスなど）にも注意が必要です。これらの物質は周波数変換器に入り込み、損傷を引き起こしたり、残留物が蓄積して冷却効率を低下させたりする可能性があります。壁掛け式インバータでは、障害物が空気の流れを妨げないようにすることも同様に重要です。硫化水素などの特定のガスは、プリント基板や接続部品を腐食させる可能性があるため、使用を避ける必要があります。さらに、特定のトランスミッションを使用する場合は、相対湿度を最低値以上に維持する必要があります。相対湿度が低すぎると、空気が部品を通過する際に静電気の問題が発生するためです。
これは、回路基板にコンフォーマルコーティングが施されていない低電圧インバータにとって特に重要です。400馬力を超えるモーターを搭載した周波数コンバータは、壁面への設置には大きすぎるため、床に固定できる独立した構造物に設置するしかありません。これらのキャビネット設置型インバータでは、ヒートシンクを冷却するために別途空気通路が必要です。
周波数変換器のパフォーマンスを最適化するには、ユーザーはさまざまなインストール オプションに固有のリスクと利点を理解する必要があります。
2、適切な周波数変換器の安全性
周波数変換器の設置方法と設置場所を決定する際には、アークの安全性に特に注意する必要があります。MCCに周波数変換器を設置する最も説得力のある理由は、その安全性がMCC全体の設計と一致していることです。MCCに周波数変換器を設置する際、すべての人員安全問題はMCC全体の意思決定プロセスに関係します。MCCに耐アーク性能を持たせるには、周波数変換器のキャビネットもアークに耐えられる必要があります。
アークフラッシュ保護に加えて、MCC の設置に関連するその他の人員安全上の問題もあります。UL-845 MCC ユニットでは、周波数コンバーターはリストにあるテスト済みの直列組み合わせになっている必要があり (MCC メーカーが実行する必要があります)、そのレベルは MCC 短絡定格を満たすか上回る必要があります。
MCCの全体的な仕様が現場の条件を満たしていれば、MCC内のすべてのユニットがシステムに接続されていることが保証されます。ユーザーが周波数変換器にアクセスするために必要なヒューマンマシンインターフェース（HMI）は、特に指定がない限り、通常、MCCの形で機器ユニットのキャビネットドアの外側に配置されています。つまり、オペレーターがディスプレイ画面で周波数変換器の読み取り、調整、プログラミング、または障害診断を行う際に、機器ユニットのキャビネットドアを開けてキャビネット内の安全上の危険にさらす必要はありません。
ICP内に周波数変換器を設置する場合、複数の安全上の問題も考慮する必要があります。ユーザーが調達指示書で短絡電流定格（SCCR）を要求していない場合、一部のICPメーカーは5kA定格のICPを提供してくれます。これは、ユーザーは5kAを超える潜在的故障電流（AFC）を持つ電力システムにICPを接続することができないことを意味します。しかし、実際には、産業用途、特に480V電源を使用する場合、5kAのAFCを達成することはほとんど不可能です。さらに、アークフラッシュ安全性とロックアウト/タグアウトの要件は、通常、ICPのメイン回路遮断器を切断し、ICP内のすべての操作または接続をロックおよびタグ付けしてから作業を進めることを意味します。
キャビネット扉を貫通する複数の遮断器を管理するのは非常に困難です。システムの一部を停止し、同時にシステム全体も停止する必要がある場合、MCCや独立した周波数変換器よりもICPを使用する方が賢明です。また、壁掛け型やキャビネット設置型の周波数変換器では、SCCR（過電流保護）も非常に重要です。可能であれば、周波数変換器はコンビネーションユニットの形で購入することをお勧めします。メインの遮断器と過電流保護装置が周波数変換器セットに統合されているためです。これにより、SCCRの問題やその他の電気安全上の問題が解決されます。
大型周波数変換器に関連するもう一つの課題は、通常、それらが重量が重いことです。例えば、保守技術者は工具、クレーン、さらにはフォークリフトを使用することが多く、周波数変換器と作業員が危険にさらされます。特殊なトラックのようなアセンブリを採用したシャーシ設計は、インバータキャビネットの底部に配置された内部レールと組み合わせることができ、重い機器コンポーネントを簡単かつ安全に移動できます。周波数変換器の設置におけるアクセス性、安全性、保守性、適合性は、設計・計画段階ではすぐには明らかにならない長期的な影響を及ぼします。さまざまな設置オプションに固有のリスクとメリットを理解することで、ユーザーはインバータのライフサイクル全体を通してパフォーマンスを最適化し、ダウンタイムと安全リスクを軽減することができます。