ちょっと、そこ！ VFD（可変周波数駆動）サプライヤーとして、私はこれらの気の利いたデバイスがモーターの機械的応力に大きな影響を与えることを直接見ました。それでは、VFDがモーターの機械的応力にどのように影響するかを掘り下げましょう。
とにかくVFDとは何ですか？
機械的ストレス部分にジャンプする前に、VFDとは何かをすばやく見てみましょう。 VFDは、供給される周波数と電圧を変化させることにより、電気モーターの速度を制御するデバイスです。これは、モーターの調光スイッチのようなもので、ニーズに応じて速度を調整できます。あなたが実行しているかどうか三相VFD産業用セットアップまたはa単相モーターの可変速度駆動小規模なアプリケーションの場合、VFDは多くの柔軟性を提供します。
VFDが機械的ストレスを減らす方法
ソフトスタート
VFDが機械的ストレスを減らす最大の方法の1つは、ソフトスタートを使用することです。モーターがライン全体に直接開始されると（VFDなし）、電流の巨大なイングラッシュが発生します。この突然のサージは、ベアリング、シャフト、カップリングなど、モーターの成分に多くの機械的ストレスを引き起こす可能性があります。それは車の中のガスペダルに足を叩くようなものです - それはエンジンとドライブトレインに多くの負担をかけます。
VFDを使用すると、モーターは徐々に開始します。 VFDは周波数と電圧をゆっくりと上昇させ、モーターが動作速度にスムーズに到達できるようにします。この穏やかなスタートにより、機械コンポーネントのストレスが軽減され、モーターの寿命が延長され、メンテナンスコストが削減されます。たとえば、コンベアベルトシステムでは、ソフトスタートにより、ベルトがけいれんし、滑車やベアリングの摩耗や裂け目を減らすのを防ぎます。
速度制御
VFDが機械的ストレスに役立つ別の方法は、正確な速度制御を提供することです。多くのアプリケーションでは、モーターは常にフルスピードで実行する必要はありません。たとえば、換気システムのファンは、ほとんどの場合、半速で走るだけでいいかもしれません。 VFDを使用してモーターの速度を調整することにより、ファンブレードとモーター自体の機械的ストレスを減らすことができます。
モーターをより低い速度で走らせると、回転部分に作用する遠心力も減少します。これらの力は、ベアリングとシャフトに振動やストレスを引き起こす可能性があります。速度を抑えることにより、これらの問題を最小限に抑え、より信頼性の高い操作を確保できます。 a3.7KW VFDこの範囲のモーターの速度を制御する必要があるアプリケーションには、最適です。
トルク制御
また、VFDはトルク制御を提供します。これは、機械的ストレスを減らすために重要です。トルクは、モーターが生成する回転力です。ポンプやコンプレッサーなどの一部のアプリケーションでは、モーターの負荷が異なる場合があります。 VFDがなければ、モーターは必要以上のトルクを生成する必要がある場合があり、これにより機械的ストレスが増加する可能性があります。
VFDは、負荷に基づいてモーターのトルク出力を調整できます。負荷が軽い場合、VFDはトルクを減らし、モーターの成分に対する応力を軽減します。負荷が増加すると、VFDは需要を満たすためにトルクを増やすことができます。この動的なトルク制御は、モーターを効率的に走らせ続け、摩耗を減らすのに役立ちます。
機械的ストレスの潜在的な増加
ハーモニクス
VFDは機械的ストレスを減らすという点で多くの利点を提供しますが、いくつかの問題を導入することもできます。これらの1つはハーモニクスです。 VFDは、パワーエレクトロニクスを使用して、着信AC電源をDCに変換し、変数周波数でACに戻ります。このプロセスは、基本周波数の倍数である電気周波数であるハーモニクスを生成できます。
これらの高調波は、モーターに追加の熱と振動を引き起こす可能性があります。熱はモーターの巻線の温度を上げる可能性があり、断熱寿命を減らし、故障のリスクを高めることができます。振動は、モーターの成分、特にベアリングとシャフトに機械的なストレスを引き起こす可能性もあります。ただし、最新のVFDには、ハーモニック含有量を減らし、これらの問題を最小限に抑えるために、組み込みのフィルターが付属していることがよくあります。
共振
別の潜在的な問題は共鳴です。共鳴は、VFD出力の周波数が運動の固有周波数またはそれが駆動している機械システムと一致するときに発生します。これが起こると、振動を増幅し、過度の機械的応力を引き起こす可能性があります。
共鳴を避けるために、VFDとモーターを適切にサイズして選択することが重要です。 VFDは、共鳴周波数に陥ることを避けるために、広範囲の周波数にわたって動作できる必要があります。さらに、機械システムは、VFDの動作範囲外の固有周波数を持つように設計する必要があります。
実世界の例
VFDが機械的ストレスにどのように影響するかについてのいくつかの実際の例を見てみましょう。
HVACシステム
HVAC（暖房、換気、エアコン）システムでは、VFDは一般にファンとポンプの速度を制御するために使用されます。 VFDを使用することにより、システムは実際の需要に基づいて気流と水の流れを調整できます。これはエネルギーを節約するだけでなく、ファンとポンプの機械的ストレスを軽減します。
たとえば、大規模なオフィスビルでは、換気ファンはVFDによって制御できます。オフピーク時間中、建物内の人が少ない場合、ファンはより低い速度で走ることができます。これにより、ファンブレードとモーターへのストレスが軽減され、エネルギーも節約できます。
産業用ポンプ
産業用アプリケーションでは、ポンプは液体を移動するためによく使用されます。 VFDを使用して、必要な流量に基づいてポンプの速度を制御できます。これにより、ポンプのインペラ、ベアリング、シールの機械的ストレスを軽減するのに役立ちます。
たとえば、水処理プラントでは、VFDを使用して、処理プロセスを介して水を移動するポンプの速度を制御できます。水流量に応じて速度を調整することにより、ポンプはより効率的に動作し、機械的ストレスが少なくなります。
結論
結論として、VFDはモーターの機械的応力に大きな影響を与える可能性があります。一方では、ソフトスタート、速度制御、トルク制御など、多くの利点を提供します。これにより、モーターのコンポーネントのストレスが軽減され、寿命が延びています。一方、彼らは慎重に管理する必要があるハーモニクスや共鳴などの問題を導入できます。
モーターアプリケーションにVFDを使用することを検討している場合は、適切なVFDを選択し、適切にインストールおよび構成されていることを確認することが重要です。 VFDサプライヤーとして、私はあなたが正しい選択をし、あなたのモーターがスムーズかつ効率的に動作するようにするためにここにいます。ご質問がある場合、またはVFDの購入に興味がある場合は、特定のニーズと、アプリケーションに最適なソリューションを取得するために協力する方法についてお気軽にご連絡ください。
参照
- フィッツジェラルド、AE、キングスレー、C。、およびウマンズ、SD（2003）。電気機械。マグロウヒル。
- Krause、PC、Wasynczuk、O。、およびSudhoff、SD（2002）。電気機械と駆動システムの分析。 Wiley-Interscience。
- チャップマン、SJ（2012）。電気機械の基礎。マグロウヒル。