今日の競争の激しい産業環境では、エネルギー消費とプロセス制御の最適化は利点であるだけでなく、必要不可欠です。この変革の中心となるのは強力なデバイスです。周波数変換器、可変周波数ドライブ (VFD) とも呼ばれます。
A周波数変換器は、一般に交流ドライブまたは可変周波数ドライブ (VFD) と呼ばれ、交流 (AC) モーターの速度とトルクを制御するように設計された高度なパワー エレクトロニクス デバイスです。これは、モーターに供給される電力の周波数と電圧を変更することで実現されます。従来の固定速度アプリケーションでは、主電源に直接接続されたモーターが一定速度で動作するため、特にバルブやダンパーなどの機械装置によって流量や圧力を調整する必要があるシステムでは、大量のエネルギーが無駄になることがよくあります。
基本動作 可変速ドライブの基本動作は 2 段階の変速プロセスで構成されます。
まず、入力される固定周波数 AC 電力 (50/60 Hz など) は、整流器と呼ばれるコンポーネントによって直流 (DC) に変換されます。次に、DC 電力は平滑化およびフィルタリングされてから、インバータ セクションによって AC 電力に「反転」されます。
最も重要なことは、この新しい AC 出力の周波数と電圧は、インバーターのマイクロプロセッサーによって正確に制御できることです。この機能により、オペレータはモーターの速度をプロセス要件に正確に合わせることができ、これがエネルギー節約の可能性の基礎となります。
整流器: 三相または単相 AC 入力を DC に変換します。
DC バス (フィルタ付き): コンデンサとインダクタを使用して遷移を蓄え、平滑化する DC 電源。
周波数コンバータ: 周波数コンバータの中核。絶縁ゲート バイポーラ トランジスタ (IGBT) は、DC 電源を非常に高い周波数でオン/オフするために使用されます。
マイクロプロセッサーユニット (MPU): 全体の動作を制御し、制御アルゴリズムを実行し、検出ユニットからの信号を処理する頭脳です。
制御インターフェース: パラメーターの設定、監視、およびより広範な制御システムへの統合が可能です。
大幅なエネルギー節約 (20 ～ 50%):これがファンやポンプなどの遠心負荷の最大のメリットです。親和性の法則は、ポンプまたはファンによって消費される電力はその速度の 3 乗に比例すると述べています。速度が 20% 低下すると、エネルギー消費量がほぼ 50% 削減されます。 SPX ドライブは、高度なアルゴリズムを使用して、モーター出力を正確な負荷要求にリアルタイムで一致させます。
正確なプロセス制御:単純な速度変更に加え、ベクトル制御モードにより速度やトルクを精密に調整できます。これにより、繊維、機械加工、梱包などの業界で製品の品質が向上し、生産ラインが安定し、無駄が削減されます。
機械的ストレスとメンテナンスの軽減:可変周波数ドライブはソフトスタートを提供し、モーター速度を徐々に上げます。これにより、直接オンライン始動による高い突入電流（電気システムに負担をかける）が排除され、ベルト、ギア、ベアリングを摩耗させる可能性のある突然のトルクジャークが防止されます。また、ポンプシステムにおける有害な「ウォーターハンマー」効果も回避します。
機器の寿命の延長:VFD は、制御された条件下でモーターを動作させ、熱過負荷、電気的ストレス、機械的衝撃を回避することで、モーターと被駆動機器の寿命を大幅に延ばします。
HVAC システム:空調ユニットのファン速度と冷温水システムのポンプ速度を制御して、商業ビルの最適な環境制御と最大のエネルギー効率を実現します。
水と廃水の処理:ろ過、曝気ブロワー、および投与システムのポンプ速度を調整して需要の変化に対応し、エネルギー消費を最小限に抑えながらプロセスの安定性を確保します。
マテリアルハンドリング:コンベア、クレーン、リフトにスムーズな加速と減速を提供し、安全性、位置決め精度を向上させ、製品の流出を減らします。
工作機械と製造:マシニング センターに正確な主軸速度制御を提供し、自動生産ラインの動作を調整し、製品の品質と歩留まりを向上させます。
再生可能エネルギー:風力タービンなどのシステムの主要コンポーネントとして風力エネルギーを最大限に活用します。
