直流モーターをインバーターに更新

Question

押出機用直流モーターをインバーターに更新しました。
（AC440V  250KW（直流モーターと同出力）センサーレスベクトルインバーター　定トルク）
しかし直流モーターのときは同じ運転条件で定格電流値まで十分余裕（８０％）があったのに
インバーターだとほぼ定格の４００Aくらいを示しています。（電子サーマルが動作しそう）
入力側に取り付けている電力量計は　電圧４４０V　電流２１２A　電力１５６KWです。
（運転周波数４５HZ）（オートチューニングしています）
定格２５０KWに対し、まだ１５６KWと余力があるのに、サーマルトリップしそうであるならば
電流を下げる方法はありますか。（パラメーターの変更等）また力率を改善できれば皮相電流が下がり余裕が出ると思うのですが。教えてください。

fujiyama32 · Accepted Answer

モータ出力[W]は次の式で計算できます。
P[W]＝ω×T
ω[rad/s]：角速度[rad/s]

上記の式を変形しますと次の式が得られます。
T[N・m]＝60×P[W]÷(2×π×N[r/min])

このことからモータ定格回転速度N[r/min]が判りますと、モータの
定格トルク[N・m]を計算することができます。

直流モータと回転速度が同じ交流モータを選定したとのことですが
直流モータと交流モータでは定格回転速度は異なるのが一般的です。

この違いから運転周波数が45Hzに現れていると思います。
定格周波数50Hzにて運転すると回転速度が高くなるので45Hzで運転
して回転速度を同じにしていると想像されます。

同じ出力のモータでも定格回転速度が異なりますと定格トルクが
変わります。この結果から交流モータの出力トルクが小くなり、
同じ負荷でも過負荷状態に近くなると考えられます。

この状態の図解を貼り付けましたので参考にして下さい。
また、直流モータの定格回転速度と交流モータの定格回転速度と
極数を補足をお願いします。

fujiyama32 · Answer

1)250kWの専用モータの定格電流は幾らでしょうか?
460～470A程度ではないかと思います。

2)ベクトルインバータの容量(kW)は幾らなのでしょうか?
標準系列ですと280kWのインバータを適用していると思います。
この容量ですとインバータの定格電流が500Aを越えるでしょう。

上の条件を考えますと現在の運転電流が400A位でトリップしそうで
あれば、電子サーマルの設定値が小さいのではないでしょうか?

モータの定格電流を調べて、この値まで電子サーマルの設定値を
再設定したら良いと思います。
実際にはインバータメーカの技術者に相談してインバータ機能の
設定値の見直しをすることをお勧めします。

lumiheart · Answer

確認事項
１、どこで測定した電流値でしょう？
（Ａ）インバータ内臓操作パネルの表示値
（Ｂ）インバータ２次側でＣＴを介した可動鉄片形交流電流計
（Ｃ）インバータ２次側でＲＭＳクランプメータ
（Ｄ）インバータ１次側でＣＴを介した可動鉄片形交流電流計
（Ｅ）インバータ１次側でＲＭＳクランプメータ

因みに上記は正確さの順に並んでいます
つまり、インバータ内臓パネル表示が一番正確
でも、逆順に考えてる人も多い
インバータのマニュアルを熟読しましょう

２、インバータに高調波対策リアクトルや
　ノイズ防止用ゼロ相リアクトルは付いていますか？
　この辺りをケチるとロクなことには成らない

３、怖くて出来ないのかも知れませんが
　４５Ｈｚ以上に上げたら電流は増えますか？（もちろんインバータ付属パネルの）
　４６Ｈｚ、４７、４８、、、と少しづつ電流値を見ながら上げれませんか？
　憶測ですが電流値は増えない可能性も少なからず
　（すいません２５０ｋＷインバータを間近に見た経験がありません）

もしくは、４５Ｈｚから下げたら電流値は極端に減りますか？
　それほど減らない可能性も少なからず

つまり、正常にベクトル制御してるだけの可能性

fujiyama32 · Answer

<1>幾つかの不明な項目を補足して下さい。

1)旧)直流モータの定格回転速度は幾らでしょうか?
2)センサーレスベクトルインバーターに使用してきるモータは
ベクトル専用モーターでしょうか?
或いは、標準モーターでしょうか?
3)センサーレスベクトルインバーターの容量と適用するモータ
出力を選定する際にメーカに相談しましたか?

<2>運転電流を下げる方法について
a)運転前にインバータに種々の機能を設定する必要がありますが、
説明されている状況から機能の一部が正しく設定されていない
ような気がします。
メーカの技術員に来てもらって状況を調査し、正しい設定にして
もらうと良いでしょう。

b)ベクトルインバータですので、常にトルク電流と励磁電流を監
視しながら最適条件で運転しています。
この為にはインバータの諸機能が正しく設定しておく必要があり
ます。

<3>皮相電力について
モータの運転電流での皮相電流の話しとしますと、b)の内容の通り
です。

電源側の皮相電力の場合としますと、標準付属の直流リアクトルを
接続することにより高調波成分が相当抑制されます。
インバータの場合、高調波成分が抑制されることにより皮相電力分
が少なくなり、結果的に総合力率が良くなると考えます。

また、標準の直流リアクトルよりリアクタンス分の大きいものに
しますと皮相電力は小さくなりますが、直流回路部の電圧降下が
高くなり、モータへ加わる電圧が低下します。
このため、モータの効率等が下がる。および所定の出力が得られ
ないことになります。

電圧降下分が余り下がらず、高調波成分の抑制効果も高い最適な
容量のリアクトルが、標準付属の直流リアクトルと言うことにな
ります。

ninoue · Answer

ACモーター、インバータ共ほぼ計画通りに動作しているようです。
その場合、力率改善や電流を低下させる事は不可能だと思われます。

モーターへの入力電圧はモーター速度に対応して磁束密度v/f一定の関係で制御され、入力電流は負荷トルクに応じて変化します。

モーターの入力電流、従って出力トルクは定格電流で制限され、出力KW値はトルク*速度に比例して変化します。

これらの関係はある出力波形出力電圧のインバータに対しては、モーターの必要出力トルク/出力KW値に応じて出力電流が自動的に変化するだけで変える事は出来ません。

以下、モーターは AC440V, 250kw, 60Hz定格だと仮定して略算してみました。

45Hzの場合の最大出力は、250kw*45/60=187.5KW　に低下します。

実際のモーター負荷は定格に対して80%程度との事ですので、
45Hzで150kwとなるのではと思われます。

従ってAC440のインバータ入力156kwは概略モーター出力150kwに対応しており、正常に動作していると考えられます。

440V 250kw定格モーターの入力定格電流値は概略次の通りではないでしょうか。
OUTPUT_KW =  √3*V*A*PowerFactor*Efficiency

定格電流:
A=OUTPUT_KW/(√3*V*PowerFactor*Efficiency)
 =250*1000/1.73205/440/0.85/0.95=406A

45Hz負荷時のモーター入力電流が400A程度との事ですが、機械出力負荷から考えるとあと少し小さくても良いのではと思われます。
しかし通常のAC入力ではなくインバータの出力は電圧波形歪がある事などを考えると想定の範囲内と言えるでしょう。

直流モーターをインバーターに更新

モータ出力[W]は次の式で計算できます。

この回答への補足

1)250kWの専用モータの定格電流は幾らでしょうか?

確認事項

この回答への補足

<1>幾つかの不明な項目を補足して下さい。

この回答への補足

ACモーター、インバータ共ほぼ計画通りに動作しているようです。

この回答への補足

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