調整可能なスピードドライブ、周波数コンバーター、またはACドライブとも呼ばれる可変周波数駆動（VFD）は、最新の産業および商業用アプリケーションで不可欠なデバイスです。 30kW VFDのサプライヤーとして、私は広範な使用と、これらのデバイスが電源グリッドに与える大きな影響を直接目撃しました。このブログでは、30kWのVFDがパワーグリッドにどのように影響するかのさまざまな側面を探ります。
パワーグリッドにプラスの影響
エネルギー効率
電源グリッドに対する30kW VFDの最も注目すべきプラスの影響の1つは、エネルギー効率への貢献です。従来の固定 - 速度モーターは、実際の負荷要件に関係なく、一定量の電力を消費します。対照的に、VFDは負荷に応じてモーターの速度を調整し、負荷が低いときに消費電力を減らすことができます。
たとえば、換気システムでは、ファンは常にフルスピードで走る必要がない場合があります。 30kWのVFDを使用することにより、夜間やオフのピーク時間など、需要が低い期間中にファンの速度が低下する可能性があります。これにより、電力網から引き出されるエネルギーが少なくなり、全体的なエネルギー節約につながります。業界調査によると、VFDの使用は、モーター駆動システムのエネルギー消費を最大30〜60％減らすことができます[1]。これは、個々のユーザーに利益をもたらすだけでなく、特にピーク需要期間中に電源グリッドの負担を緩和します。
力率補正
もう1つの肯定的な側面は、力率補正です。力率は、電力がどれほど効果的に使用されているかの尺度です。低電力要因とは、電力のかなりの部分が反応電力の形で無駄になっていることを意味します。ほとんどの産業用モーターは、比較的低い力率を持っているため、ライン損失の増加や容量の減少など、電力網に問題を引き起こす可能性があります。
30kW VFDは、制御するモーターの力率を改善するように設計されています。入力電流波形を調整することにより、VFDは力率を統一に近づけることができます（理想的には1）。これにより、電力グリッドを流れる反応性電力の量が減り、グリッドの全体的な効率が向上し、追加の発電容量が必要になります。
ソフト - 開始機能
30kW VFDはソフトスタート機能を提供します。これは、直接的なラインの開始のように、完全な電圧と電流を突然適用する代わりに、モーター速度を徐々に上昇させます。このソフト - スタート機能により、イングラッシュ電流が減少します。これは、従来のモーター開始方法の通常の動作電流よりも数倍高い場合があります。
高いイングラッシュ電流は、電源グリッドに電圧ディップを引き起こし、同じグリッドに接続された他の電気機器に影響を与える可能性があります。イングラッシュ電流を減らすことにより、30kW VFDは、電源グリッド内の安定した電圧レベルを維持し、他の電気デバイスの信頼できる動作を確保します。
パワーグリッドにマイナスの影響
高調波の歪み
電源グリッドに対する30kW VFDの主なマイナスの影響の1つは、高調波の歪みです。 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（通常は50 Hzまたは60 Hz）の倍数であるハーモニクスを導入できます。
ハーモニクスは、パワーグリッドにいくつかの問題を引き起こす可能性があります。トランスやケーブルなどの電気機器の加熱を増やすことができ、寿命を減らすことができます。ハーモニクスは、通信システムや制御回路など、他の機密の電気機器の通常の動作を妨害することもできます。さらに、高レベルのハーモニック歪みは、電力網の電圧歪みにつながり、電源の品質に影響します。
高調波の歪みを緩和するために、高調波フィルターを使用するなど、さまざまな技術を使用できます。パッシブフィルターやアクティブフィルターなど、さまざまな種類の高調波フィルターがあります。パッシブフィルターは比較的シンプルでコストがあります - 効果的ですが、特定の高調波をフィルタリングするように設計されています。一方、アクティブフィルターは、さまざまな高調波周波数に動的に調整でき、高調波の歪みを減らすのにより効果的ですが、より高価です[2]。
電磁干渉（EMI）
30kW VFDは、電磁干渉（EMI）を生成することもできます。 VFDの高周波数スイッチング操作は、近くの他の電子デバイスと干渉する可能性のある電磁場を生成できます。 EMIは、コンピューター、センサー、通信デバイスなどの敏感な機器に誤動作を引き起こす可能性があります。
EMIを減らすには、30kW VFDの設置に適切なシールドと接地技術を使用する必要があります。 VFDはウェルシールドエンクロージャーに設置する必要があり、ケーブルは電磁界の漏れを防ぐために適切に接地する必要があります。さらに、フェライトビーズを電源ケーブルと制御ケーブルで使用して、高い周波数ノイズを抑制できます。
緩和戦略
フィルタリングと補償
前述のように、高調波フィルターは、高調波歪みを減らす効果的な方法です。受動的でアクティブなフィルターに加えて、両方の利点を組み合わせたハイブリッドフィルターもあります。ハイブリッドフィルターは、特に高調波スペクトルが複雑なアプリケーションで、高調波緩和のためのより包括的なソリューションを提供できます。
力率補正コンデンサを30kW VFDと組み合わせて使用して、力率をさらに改善し、電源グリッドへの影響を減らすこともできます。これらのコンデンサは、反応性電力を補うために負荷と並行して接続できます。
適切な設置と試運転
30kW VFDの適切な設置と試運転は、パワーグリッドへのマイナスの影響を最小限に抑えるために重要です。 VFDは、適切な接地、ケーブルサイジング、換気など、メーカーの指示に従ってインストールする必要があります。試運転プロセス中に、最適なパフォーマンスを確保し、高調波の歪みとEMIを減らすために、VFDパラメーターを慎重に設定する必要があります。
アプリケーションと30kW VFDの必要性
30KW VFDには、さまざまな業界で幅広いアプリケーションがあります。 HVAC（暖房、換気、エアコン）業界では、ファンとポンプの速度を制御し、エネルギーを効率的に動作させるために使用できます。水処理業界では、ポンプの水の流れを制御するために30kWのVFDを使用して、正確な制御と省エネを確保できます。
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参照
[1]「エネルギー - 効率的なモーターシステム：産業用途でのエネルギー節約を達成するためのガイド」、国際エネルギー機関、2019年。
[2]「電力システムにおけるハーモニクス：原則、分析、フィルター設計」、MH Rashid、CRC Press、2011。