低電圧可変周波数ドライブによる産業効率の向上

の 低電圧可変周波数ドライブ (VFD) は、単に VFD または可変速ドライブ (あSD) と呼ばれることもあり、現代の産業および商業業務において重要なコンポーネントです。その主な機能は次のとおりです。 速度とトルクを制御する モーターに供給される電力の周波数と電圧を変化させることにより、三相 AC 誘導モーターの動作を制御します。低電圧範囲（通常は以下）で動作することにより、 690ボルト(V) 、これらのデバイスは、製造、HVAC から水処理、マテリアルハンドリングに至るまで、電気モーターを使用するほぼすべての分野に広く導入されています。

コア機能と操作

の operation of a 低電圧可変周波数ドライブ 次の 3 つの主要な段階が含まれます。

1. 整流器: の incoming AC (alternating current) power from the mains is first converted into DC (direct current) power. This stage typically uses diodes or silicon-controlled rectifiers (SCRs).

2. DCバス: の converted DC power is then stored in a capacitor bank, which acts as a filter to smooth the power and provide a stable DC voltage.

3. インバータ: これが最も重要な段階です。 DC 電力は、絶縁ゲート バイポーラ トランジスタ (IGBT) などの高度なパワー エレクトロニクス スイッチを使用して、模擬 AC 電力に戻されます。と呼ばれる技術を使用してこれらのトランジスタを急速にオン/オフに切り替えることにより、 パルス幅変調 (PWM) 、VFD は、モーターの速度を正確に制御する可変周波数と電圧出力を作成できます。

アプリケーションにおける主な利点

の adoption of a 低電圧可変周波数ドライブ 従来のモーター制御方法に比べて、多くの重要な利点があります。

• エネルギーの節約: 多くの場合、これが最も魅力的な利点です。ポンプやファンなどのアプリケーションの場合、必要な電力は速度低下の 3 乗に比例します (親和性の法則)。モーターの速度を少しでも下げると、エネルギー消費が大幅に減少します。これにより、大幅なコスト削減と二酸化炭素排出量の削減につながります。

• プロセス制御の改善: VFD により、正確な無段階速度制御が可能になり、流量、圧力、温度、またはモーターが制御するその他の変数をより適切に制御できるようになります。これにより、製品の品質が向上し、プロセスの安定性が向上します。

• 機械的ストレスの軽減: A 低電圧可変周波数ドライブ ソフトスタート機能を提供し、モーターの速度を徐々に上げます。これにより、「ライン間」始動に伴う激しい機械的ショックや電気的ショックが排除され、モーター、ギア、ベルト、および被駆動機器の寿命が延びます。

• 低いピーク需要: VFD は起動時の大きな突入電流を排除することで、施設が全体的な電力需要を管理するのに役立ち、ピーク使用量に基づいた公共料金の削減につながります。

設計と選択に関する考慮事項

を指定する場合 低電圧可変周波数ドライブ 、エンジニアは、最適なパフォーマンスとシステム互換性を確保するために、いくつかの要素を考慮します。

• モーターの馬力 (HP) と電圧: の VFD must be sized to match the motor's nominal voltage and current ratings.

• エンクロージャの定格: の VFD's enclosure must be suitable for the operating environment (e.g., NEMA 1 for indoor/clean areas, NEMA 4X for washdown/corrosive areas).

• 制御方法: 最新の VFD は、次のようなさまざまな制御アルゴリズムを使用します。 ヘルツあたりのボルト (V/Hz) 、 センサーレスベクトル制御 (SVC) 、 or 磁束ベクトル制御 、 with the latter two offering greater torque control, especially at low speeds.

• 高調波の軽減: の switching process inside the VFD can create electrical harmonics that may distort the power quality of the electrical grid. Selecting a drive with built-in or external harmonic filters is often necessary to comply with power quality standards.

結論としては、 低電圧可変周波数ドライブ は産業技術の不可欠な部分であり、電動アプリケーションの全範囲にわたるエネルギー効率の高い動作と正確で動的なプロセス制御の基礎として機能します。