お気に入りの可変周波数ドライブを無効にする方法

リサ・エイテル著 | 2018 年 7 月 10 日

完全なリストではありませんが、可変周波数ドライブ (VFD) を破壊するために意図せず使用されている実証済みの方法をいくつか以下に示します。VFD を長く実りある寿命を延ばすために、次の状況を避けてください。

ポール・エイブリー著 | Yaskawa America の製品トレーニング エンジニア • ドライブおよびモーション部門

あなたもかつては VFD を愛用していました。 ピカピカで新しく、地元の電力供給会社からリベートを獲得しました。(軽負荷状態での電力消費量が減少することで)施設の効率が向上するのを見てとてもうれしく思いました。 また、VFD は、接続されたモーターを代替品よりも電気的および機械的に優しい方法で駆動したことでも賞賛を獲得しました。 さらに、イーサネット オプション ボードを使用すると、施設の拡大し続けるデバイスのネットワークに接続できます。

しかし今では、VFD の信頼性があなたに不利に働き、同僚は VFD が決して故障しないと考えており、あなたはもう必要ないと考えています。 したがって、VFD が増える前に、かつて愛した VFD を削除する必要があります。 故障する必要があるため、故障でつまずくだけでは不十分です。 しかし、どうやって？

この VFD は、導電性ワッシャーがドライブの上部に落ちて DC バスが短絡した後に機能しなくなりました。

VFD は、送られたあらゆる電力を受け入れます。 バス コンデンサの定格を超える十分な電圧が短期間で (電圧スパイクの形で) 発生すると、次のことが起こります。

場合によっては、さらに低い電圧（コンデンサが耐えられるピーク値を下回っていても、長時間にわたって存在する電圧）がドライブを停止させる可能性があります。 これは、VFD が高入力回線からそれ自体を切断する方法がない場合に特に当てはまります。 したがって、スパイクの場合、本当に VFD の横暴を終わらせたいのであれば、ラインリアクトルや瞬間過負荷装置の使用を避けてください。

VFD が定期的に受ける負荷に対して過小なサイズである場合、そのドライブ (過負荷保護機能付き) が頻繁にトリップを引き起こす可能性が高くなります。 とても素晴らしいです。VFD が自分自身を保護している場合、どうやって VFD を強制終了できますか?

過負荷保護は、ドライブ コンポーネントが過大な電流に長時間耐えることから保護するためにあります。 ここでの重要なパラメータは電流と時間です。これは、特定の組み合わせでは、ヒューズなどの瞬間的な過負荷デバイスが作動しない可能性があるためです。 それでも、時間の経過とともに電流が流れると、VFD の寿命を大幅に短縮する熱問題が発生する可能性があります。 ドライブがトリップし、リセットされ、再びトリップすると、過度の加熱から冷却までのサイクルが発生します。 この熱サイクルは、IGBT などの重要な VFD デバイスの早期終了を引き起こします。

冷却といえば、過度の熱ほどドライブを破壊するものはありません。 いずれかの冷却ファンが故障すると、一部のドライブがシャットダウンします。 さらに、ほぼすべての主要な VFD 製品には、何らかのヒートシンク温度監視機能が備わっています。 ヒートシンクに油や汚れがこびりついてドライブが熱くなりすぎると、ヒートシンクに接続されているデバイスが熱破壊に達する前にドライブがシャットダウンします。 したがって、VFD が早期に故障することを確実にするには、ドライブが過熱してトリップするまで動作させ、その後冷却するだけです。その後、根本的な問題を解決することなく、このプロセスを何度も繰り返します。

産業用機器はさまざまな環境で動作します。 各設定は、VFD などの電気機器に特有の危険をもたらします。 National Electrical Manufactures Association (NEMA) の概要による、各環境タイプに耐えることができるエンクロージャ タイプの仕様。 たとえば、基本的な NEMA タイプ 1 エンクロージャは、ほこりの少ない屋内環境に適しています。 このような NEMA 1 エンクロージャは、落下する破片から VFD を保護するために頑丈な上部を備えていますが、冷却空気がドライブに流れることを可能にする通気口のある側面を備えています。 したがって、液体 (ホースからの液体であっても、上からの落下であっても) からの保護が必要な環境の場合、NEMA タイプ 1 エンクロージャを使用すると、VFD が非常に早期にダート ナップを起こすことは確実です。 ホースダウン用途の場合は、NEMA タイプ 4 エンクロージャの方が適切です。また、屋外の雨よけの場合は、NEMA タイプ 3R 密閉型 VFD を使用するのが適切です。

これは電気技師の雇用を保護するための単なるプログラムではありません。無資格または無知識の担当者が VFD の配線や予防保守を行うと、素晴らしいドライブが破滅する可能性があります。 ドライブの初期配線と操作中に非常に問題が発生する可能性があることについて考えてみましょう。

240 V VFD に 480 V を加える —おそらく、一部のモーターが二重電圧であるため、または一部の人が気づいていないためかもしれませんが、VFD は二重電圧ではありません。 ここ北米（のほとんど）では 240 または 480 Vac です。 運が良ければ、480 V ドライブに 240 V を印加して、モーターを駆動する前にエラーを発見できれば、ほんの少し困惑するだけで済むかもしれません。 ただし、240 V プラス 10% (～264 V) のみを処理するように製造された VFD に 480 V を印加すると、VFD 内のどのデバイスが最も弱いリンクであるかがすぐにわかります。

VFD の入力と出力の電源リードを切り替える —ほぼすべての主要な VFD メーカーはデフォルトで入力電源端子が左側、出力電源端子が右側になっていますが、メーカーの修理部門に破損したドライブが届き、接続が逆になっていることは依然として日常茶飯事です。 現在の VFD の中には、電源リードを逆にしても電源投入に耐えられるものもありますが、RUN ボタンが押されると故障率が増加します。

意図しない単相化 – すべてではありませんが、今日の VFD のほとんどは、特に 100 馬力未満のサイズで単相入力で動作できます。 しかし、単相入力電力のみを取得しながらモーターに三相電力を供給するには、VFD の内部コンポーネントをアプリケーションに対して過大評価する必要があります。そうでない場合は、負荷を減らす必要があります。 いずれにせよ、単相アプリケーションの VFD は、バス電圧リップルの増加と入力電流の増加に耐えられるように、大型にする必要があります。 本当の目的が、VFD がその時期よりもずっと前に「ファームを購入」することである場合は、単相アプリケーションでモーターのドライブを大きくしすぎず、継続的な障害と最終的なドライブ障害が発生するのを待ちます。

この VFD は火災の対象となりました。 VFD を長持ちさせるには、このような状況を避けてください。

VFD にスティクス川を渡らせるその他の行為には、ハンマーで叩いたり、フォークリフトで突っ込んだり、火をつけたり、ドライブの上部にクォーターを落として DC バスを意図的に短絡させたりすることが含まれます。

もちろん、この記事では VFD の落とし穴を皮肉たっぷりに紹介しています。 VFD に悪影響を及ぼしたいと思うエンジニアはほとんどいません。 これらのドライブは、膨大な数の自動プロセスを改善し、簡素化します。 そこで、公共サービスとして、前述の VFD を強制終了する方法を、してはいけないことのリストとして提供します。 少しの注意と合理的な事前の考慮があれば、最終的に「建物を出る」とき、つまり引退するときも、お気に入りの VFD がまだそこにあります。