マイクロ VFD がマクロ機能を獲得

基本的な小型 VFD は依然として存在しますが、OEM、愛好家、その他のエンド ユーザーがより新しく、非常に高性能なマイクロ VFD を使用するには、いくつかの説得力のある理由があります。 この機能はもともと InTech マガジン 2022 年 6 月号に掲載されました。

私たちはテクノロジーのトリクルダウン効果を目の当たりにしてきました。 高価な高級ブランド車から毎年最新の携帯電話に至るまで、最上位モデルにはほぼ必ず独自の機能が搭載されています。 しかし、早期採用者ではなく、倹約家で忍耐強い消費者は、最終的にはこれらと同じテクノロジーが低価格の製品で利用可能になることを目にするでしょう。このかなり普遍的なモデルは、産業オートメーションを含む多くの業界に広がっています。 AC 可変周波数ドライブ (VFD) ユーザーは、これまで主力製品でのみ利用可能だった新機能の恩恵を引き続き受けられます。

機械、ポンプ、その他の機器を含むアプリケーションでは、電気モーターの速度を制御する必要があることがよくあります。 かつては、ベース速度以下の最大トルクを維持しながら電気モーターの速度を変更する唯一の方法は、DC モーターと DC ドライブを使用することでした。 これは、最初の AC VFD は V/Hz モードでのみ動作し、ベース速度を下回る速度の低下に比例してトルクが失われるためでした。 しかし、磁束ベクトル AC VFD が利用可能になると、ゼロからベース速度までの全速度範囲にわたってモーターのトルクの 100% を生成できるようになりました。初期の磁束ベクトル AC VFD にはいくつかの問題がありました。 利用できる馬力範囲は限られていました。 ユニットは大きく、他の機器から離れた部屋に保管されていました。 ケーブルの長さが長いと電気的な問題が発生しました。 これらも高価なカスタム設計のドライブ システムでした。最終的にはトリクルダウン効果が発生し始め、磁束ベクトル VFD は多くの用途に使用できるパッケージ製品として販売されました。 単純な V/Hz 制御のみを必要とする基本的なアプリケーションには、低コストの VFD が依然として利用可能でした。2000 年代初頭までに、カスタム設計されたシステム ドライブの販売は減り、ほとんどがパッケージ化されていましたが、磁束ベクトル制御のサポートに加えて優れた機能を備えていました。 その他の人気のある機能には、高度なネットワーク機能、安全トルクオフなどの安全機能、比例・積分・微分 (PID) 制御、さらにはプロセスまたは機械の制御を可能にする拡張 I/O オプションを備えた内蔵プログラマブル ロジック コントローラー (PLC) などがあります。モーター制御に加えて制御も可能です。

ほんの数年前、市場にある最も低価格の VFD はまだ V/Hz 制御のみをサポートしており、基本的なものであり、相手先商標製品製造業者 (OEM) や愛好家にとって手頃な価格を維持するために低品質でした。 繰り返しになりますが、トリクルダウン効果が発生し、多くのハイエンド機能と向上した構築品質が低価格の VFD に搭載されています。OEM や愛好家の価格帯にある今日のエントリーレベルの VFD は、プロジェクトの設計と実装を大幅に容易にします。次のような機能を使用すると、より簡単になります。

これらの新しく利用可能になった機能は、さまざまな方法でユーザーに利益をもたらします。単相から三相へ。単相入力と三相出力を備えた VFD は、OEM または愛好家にとって機能を比較するときに「簡単」です。 ほとんどの愛好家は、店やガレージに三相電源を用意していませんが、三相モーターを制御する必要がある場合があります。 OEM にとって、この機能は単相電源接続用に設計するオプションを提供し、三相電源を利用できる顧客だけでなく、より多くの顧客にアピールする可能性があります。 VFD は位相コンバータではありませんが、モーター制御用に 120 VAC または 230 VAC 単相を三相出力に変換できます。 単相モーターではなく三相モーターを選択する利点は長くなるので列挙することはできませんが、通常、速度制御の向上により、ユーザーは三相モーターが最良の選択であると納得するのに十分です。トルク。センサーレスベクトル制御により、トルクを失うことなくモーター速度を非常に低速まで下げることができます。 V/Hz 制御 (スカラー制御とも呼ばれる) のみを備えた一般的な低コスト VFD では、モーターは速度の低下に比例して出力トルクを失います。 たとえば、ベース速度が 1,725 rpm、全負荷トルク定格が 100% の速度で 1.5 lb-ft の 0.5 hp モーターは、66% の速度で 1.0 lb-ft しか提供できません。 センサーレスベクトル制御テクノロジーを使用すると、非常に低速でモーターのトルク出力の 100% を生成することができます。センサーレスベクトルテクノロジーが利用可能になる前は、設計者は同じ馬力のより低い rpm モーターを使用して、より低い固定速度を達成することができました。 DC モーターとドライブを使用できます。 前者は調整できず、多くの場合フレーム サイズが大きくなり、高コストの機械的な変更が必要になる場合があります。 後者は堅牢ですが、ブラシの交換などのより高度なメンテナンスが必要であり、多くの小型 DC ドライブはアナログで低技術です。 通常、少なくとも同じ価格帯では、通信やより高度な制御オプションを提供しません。ネットワーキング。高度なネットワーキングは多くの理由から利点です。 多くの VFD (入手可能な最初の VFD に遡っても) は、ある種のシリアル通信をサポートしていましたが、特殊なケーブルが必要だった場合があります。 現在、多くの VFD は一般にイーサネット通信をサポートしているため、VFD の設定がより便利になり、複数の VFD がインストールされて別の PLC によって制御されている場合、それらを簡単にネットワーク接続できます。 製造プラントのネットワーク上に接続された多数の VFD を監視および制御するヒューマン マシン インターフェイスおよび監視制御およびデータ収集システムの機能は、エンド ユーザーと OEM にとって同様に魅力的であり、高度な操作を提供し、故障を回避するための予防的なメンテナンスをサポートします。

シンプルで低コストのアプリケーションでマイクロ VFD を使用することには、技術的な欠点はほとんどありません。 従うべき良いルールは、モーターの速度を調整する必要がまったくないと確信できる場合は、VFD を購入しないことです。 ただし、モーター速度の調整が必要になる可能性が少しでもある場合は、より新しい、低コスト、高機能の VFD を最優先に検討する必要があります。懸念されるのは、コンタクターやスターターと比較して VFD のサイズが追加されることかもしれません。しかし、現在のモデルの中には手のひらサイズで、モーターコンタクタと過負荷の組み合わせとほぼ同じスペースを消費するものもあります (図 2)。 これらのマイクロ VFD には、PLC、PID 制御、センサーレス ベクトル制御、高度なネットワーク サポート、および I/O 拡張が組み込まれており、そのコストはモーター コンタクタと過負荷の組み合わせに匹敵しますが、その他の利点が追加され、コストが削減されます。地域。 これらは、洗浄エリアに適した NEMA 4X パッケージに統合されて提供されます (図 3)。OEM マシンは、多くの場合、アクロス ザ ライン モーター スターター アセンブリを制御する小型 PLC を使用します。 従来の設計では通常、三相電源が必要ですが、多くのエンド ユーザーは、このマシンが単相設備で動作することを望んでいます。 OEM は、2 つの別々の設計を作成する代わりに、PLC とモーター スターター アセンブリを、単相電源入力を受け入れることができる 1 つの新しい VFD に置き換えることができます。 このソリューションにより、OEM は問題を解決します。 コストが削減されます。 コンポーネントが減り、潜在的な顧客が増えます。

Kevin Kakascik は、AutomationDirect のテクニカル マーケティング エンジニアです。 20 年間のキャリアを通じて、機械 OEM、エンターテイメント業界のシステム インテグレータ、マテリアル ハンドリング システム インテグレータの制御エンジニアリングの職を歴任してきました。 彼はコンピュータ サイエンスとエンジニアリング技術の学士号と、電気工学技術の準学士号を取得しています。

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