ちょっと、そこ！三相 VFD モーターのサプライヤーとして、これらのモーターの過熱保護が実際にどのように機能するかについて、私はたくさんの質問を受けてきました。そこで、このブログをまとめて、その内容をわかりやすくまとめてみようと思いました。
まず最初に、3 相 VFD モーターについて少し説明しましょう。これらはかなりクールな装備です。あらゆる場所で見つけることができます。たとえば、セメント工場のどこでそれらが使用されているかに興味がある場合は、以下をチェックしてください。セメント工場における可変周波数三相モーター。そして三相誘導電動機ここで扱うモーターの基本的なタイプについて詳しく説明します。また、可変速三相モーター速度制御機能について知りたい場合は、素晴らしいリソースです。
さて、過熱保護に入ります。なぜそれが必要なのでしょうか？さて、三相VFDモーターが動作すると熱が発生します。これは、電気コンポーネントと機械コンポーネントが連携して動作する性質にすぎません。しかし、温度が高くなりすぎると、さまざまな問題が発生する可能性があります。モーターの巻線が損傷し、モーターの効率が低下し、さらにはモーターの完全な故障につながる可能性があります。そして誰もそれを望んでいませんよね？
では、過熱保護はどのように機能するのでしょうか?いくつかの方法があります。
熱センサー
最も一般的な方法の 1 つは、熱センサーを使用することです。これらのセンサーは通常、モーター内部の巻線の近くに配置されます。温度の変化を検出するように設計されています。温度が事前に設定された限界に達すると、センサーはモーターの制御システムに信号を送信します。
三相 VFD モーターで使用される熱センサーには、主にサーミスターと熱電対の 2 種類があります。
サーミスタ
サーミスタは、温度によって抵抗値が変化する抵抗器です。 NTC (負の温度係数) と PTC (正の温度係数) の 2 種類があります。 NTC サーミスタは、温度が上昇すると抵抗が減少します。制御システムはこの抵抗の変化を監視できます。温度超過制限に相当する特定の値に達すると、システムはアクションを開始します。
一方、PTC サーミスタは温度とともに抵抗が増加します。温度が設定値を超えて上昇すると、抵抗の急激な増加が制御システムによって検出され、保護メカニズムが開始されます。
熱電対
熱電対はゼーベック効果に基づいて動作します。 2 つの異なる金属が 2 つの接合点で接合され、接合点間に温度差があると、電圧が発生します。 3 相 VFD モーターでは、温度を監視する必要がある場所に熱電対が配置されます。制御システムはこの電圧を測定します。温度が上昇すると電圧が変化し、過熱を示す特定のレベルに達すると、保護プロセスが開始されます。
過熱リレー
過熱保護を実装するもう 1 つの方法は、過熱リレーを使用することです。これらのリレーはモーターの電気回路に接続されています。内部にはバイメタルストリップが付いています。
バイメタル ストリップは、2 つの異なる金属が結合されて構成されています。各金属は異なる熱膨張係数を持っています。リレー周囲の温度が上昇すると、2 つの金属が異なる速度で膨張し、ストリップが曲がります。
ストリップが十分に曲がって特定の位置に到達すると、電気接点が開閉します。この接点状態の変化を利用して、アラームを鳴らしたり、モーターを停止したりすることができます。たとえば、過熱が発生したときに接点が開くようにリレーが設定されている場合、モーターに電力を供給する電気回路が遮断され、事実上モーターが停止します。
ソフトウェアベースの保護
最新の 3 相 VFD モーターでは、ソフトウェアも過熱保護において大きな役割を果たしています。 VFD (可変周波数ドライブ) には、温度を含むモーターの動作状態を継続的に監視するアルゴリズムが組み込まれています。
ドライブは、モーターに流れる電流、モーターの消費電力、周囲温度などの要因に基づいてモーターの温度を計算できます。計算された温度が安全限界を超えると、ドライブはモーターの速度を下げるか、モーターを完全に停止します。
このソフトウェアベースのアプローチにはいくつかの利点があります。特定のアプリケーション要件に応じて保護設定を簡単に調整できるため、より柔軟になります。また、モーターの温度に影響を与える可能性のある他の要因も考慮に入れることができ、より包括的な保護システムを提供します。
過熱保護が作動するとどうなりますか?
過熱保護が作動すると、モーターの制御システムが作動します。最も一般的な対応はモーターを停止することです。これは抜本的な対策のように思えるかもしれませんが、永久的な被害を防ぐために必要です。
ただし、一部のシステムにはモーターの速度を下げるオプションもあります。モーターを低速で動作させると、モーターの発熱が少なくなり、モーターが冷却されます。これは、一部の連続プロセス産業など、完全なシャットダウンが不可能なアプリケーションで役立ちます。
シャットダウンまたは速度の低下に加えて、システムはアラームを作動させることもあります。これは、モーター コントロール パネルの警告灯などの視覚的なアラーム、またはビープ音などの音声アラームの場合があります。アラームは温度超過の問題があることをオペレーターに警告するため、オペレーターは調査して問題を修正するための適切な手順を実行できます。
過熱保護システムの維持
三相 VFD モーターの過熱保護が効果的に機能するようにするには、定期的なメンテナンスが重要です。温度センサーと過熱リレーを定期的にチェックする必要があります。それらが清潔で正しく機能していることを確認してください。
ソフトウェアベースの保護も定期的に更新する必要があります。メーカーは、温度計算の精度を向上させ、保護メカニズムを強化するソフトウェア アップデートをリリースすることがよくあります。
また、モーターの使用環境にも注意してください。熱の蓄積を防ぐために、モーターの周囲に十分な換気があることを確認してください。周囲温度が高すぎる場合は、追加の冷却システムの設置を検討してください。
結論
それで、これで完成です！これが、3 相 VFD モーターの過熱保護の仕組みです。これは、モーターを高温から安全に保つために連携するセンサー、リレー、ソフトウェアの組み合わせです。
3 相 VFD モーターをご検討中の場合、または当社モーターの過熱保護やその他の側面に関する詳細情報が必要な場合は、お気軽にお問い合わせください。お客様のアプリケーションに最適なソリューションを見つけるお手伝いをいたします。お客様のモーターのニーズについて話し合い、どのように協力できるかを考えてみましょう。
参考文献
- 3 相 VFD モーターに関するメーカーのドキュメント
- モータ保護システムに関する電気工学教科書
- モーターの温度と安全規制に関する業界標準