周波数変換器を使用して複数のモーターを駆動する場合の注意事項

周波数変換器サポート機器のサプライヤーは、周波数変換器は複数、あるいは数十個のモーターを同時に駆動でき、すべてのモーターの速度は同じ周波数変換器の出力周波数によって制御されることを念頭に置いています。理論上、すべてのモーターの速度は同じであり、同時に速度を増減できます。

しかし、モーターの製造上の差異やモーターが担う負荷の大きさなどにより、各モーターの実際の動作速度は異なり、この差異を補正する機構はシステム内に存在せず、また、そのような機構を設置することもできません。そのため、機器間の接続がない状況では、この制御方法では確実に誤差が蓄積されてしまいます。

周波数変換器を電源として考えてみましょう。剛体接続されたシステムでは、わずかに高速で回転するモーターは負荷が重くなり、わずかに低速で回転するモーターは負荷が軽くなる場合があります。しかし、同じ周波数変換器で駆動されるため、負荷のスリップ率は増加し、低負荷のスリップ率は減少します。これにより、ある程度の自動補正能力が得られ、最終的には各モーターの同期運転を維持できます。ただし、負荷分布は不均一であるため、モーターを選択する際にはモーター出力を1段階増幅する必要があります。

したがって、周波数コンバータを使用して複数のモーターを駆動する場合は、次の点に注意してください。

1. モーターの出力は、あまり差があってはなりません。一般的には、2 レベル以上の差があってはなりません。

2. モーターは同じメーカーで製造されることが理想的です。同じ出力のモーターであれば、同じロットを使用することでモーター特性の一貫性が確保され、モーターのスリップ率(固定子の回転磁界速度と回転子の速度差)の一貫性が最大限に高まり、良好な同期性能が確保されます。

3. モータケーブルの長さを十分に考慮してください。ケーブルが長いほど、ケーブル間またはケーブルとアース間の静電容量が大きくなります。周波数変換器の出力電圧には高次高調波が豊富に含まれており、高周波容量接地電流を形成し、周波数変換器の動作に影響を与えます。ケーブルの長さは、周波数変換器に接続されるすべてのケーブルの合計長さに基づいて計算されます。ケーブルの合計長さが周波数変換器の許容範囲内であることを確認してください。必要に応じて、周波数変換器の出力端に出力リアクトルまたは出力フィルタを設置する必要があります。

4. 周波数変換器はベクトル制御モードではなくV/F制御モードでのみ動作するため、適切なV/F曲線を選択する必要があります。周波数変換器の定格動作電流は、すべてのモータの定格電流の合計の1.2倍以上である必要があります。

モータを保護するため、各モータの前にサーマルリレーを設置する必要があります。エアスイッチの設置は推奨されません。これにより、モータが過負荷状態になった場合でも主回路を継続的に開放することができ、周波数変換器の動作中に主回路が遮断されても周波数変換器自体への影響を回避できます。

急速ブレーキが必要なアプリケーションでは、停止時の過電圧を防止するために、ブレーキユニットと制動抵抗器を追加する必要があります。一部の低電力周波数変換器には既にブレーキユニットが内蔵されているため、制動抵抗器を接続するだけで済みます。