IE2モーターは可変周波数環境で安定していますか？

電気モーターは依然として業界の主力であり、その運用を最適化することは、省エネとプロセス制御に最重要です。可変周波数駆動（VFD）は、正確な速度調整を可能にすることにより、大きな利点を提供します。ただし、一般的な疑問が生じます。 VFDで操作すると、標準のIE2効率モーターは十分に安定して信頼できますか？

答えは微妙です： IE2モーター VFDで安定して動作することができますが、これを達成するには、固有の課題に対処するために慎重に検討し、特定の緩和戦略が必要です。 IE2モーターには、インバーターデューティ（IE3やIE4などの効率が高いことが多い）専用に設計されたモーターとは異なり、VFD電力の下で制限があります。

VFDのIE2モーターの課題を理解する

1. PWM波形からの電気応力：

   • VFDSは、パルス幅変調（PWM）を介して電力を供給することにより、モーター速度を制御します。これにより、急速な電圧スパイク（高DV/DT）と非シヌソイド電圧波形が作成されます。

   • 標準のIE2モーターは、多くの場合、主電源からの純粋な正弦波電力向けに最適化された断熱システムを特徴としています。 VFDからの繰り返しの高電圧応力ピークは、時間の経過とともに断熱性の分解を加速し、早期の故障につながる可能性があります。部分的な排出活動は重大な懸念事項です。

2. 耐電子：

   • PWM出力の高周波成分は、シャフト電圧を誘導する可能性があります。この電圧がベアリング潤滑剤の誘電強度を超えると、電気放電加工（EDM）電流としてモーターベアリングを介して放電します。

   • これらの電流は、孔食、溝、およびベアリングノイズの増加を引き起こし、ベアリングの寿命を劇的に短縮します。これは、VFD使用のために設計されていないモーターの一般的な故障モードです。

3. 低速での冷却の減少：

   • 多くの標準のIE2モーターは、冷却のためにシャフト駆動型ファンに依存しています。 VFD制御下でモーター速度が低下すると、ファンの冷却能力は大幅に低下します。

   • 生成された熱（主にI²R損失）が適切に消散しない可能性があり、断熱と巻線への熱応力につながるため、部分荷重であっても、長期間の低速で動作するとモーターが過熱する可能性があります。

4. 損失と効率の影響の増加：

   • VFD出力の高調波含有量は、純粋な正弦波電力の動作と比較して運動損失を増加させます。これには、追加のステーターとローターI²rの損失とコア損失が含まれます。

   • VFDは速度を低下させることでエネルギーを節約しますが、モーター自体は、主電源よりもVFD電力の下で特定の速度で効率が低下する可能性があり、節約を相殺する可能性があります。

5. 音響ノイズと振動：

   • VFDの高周波スイッチングは、モーターと駆動装置内の共鳴を励起する可能性があり、可聴泣き声（キャリア周波数ノイズ）および潜在的に有害な振動レベルの増加につながります。

VFDを使用した安定したIE2モーター動作の緩和戦略

課題は存在しますが、適切な予防措置を講じることで安定した操作が達成できます。

1. モーターデレーティング：

   • これは多くの場合、最も重要なステップです。 DERATINGは、特に低速でVFDで使用する場合、ネームプレートの電力評価の下にモーターを操作することが含まれます。典型的な脱線係数は、速度範囲、デューティサイクル、および周囲条件に応じて、5％から15％以上の範囲です。特定の派生曲線については、モーターとVFDメーカーに相談してください。これにより、冷却の減少と損失の増加を補います。

2. VFDの選択と構成：

   • DV/DTフィルター： VFDとモーターの間にDV/DTフィルターを設置すると、電圧上昇時間の急勾配が大幅に減少し、モーターの巻き断熱材が保護されます。

   • sinusoidalフィルター： これらは、シヌソイド近くの出力波形を提供し、電気ストレスとベアリング電流を最小限に抑えますが、より高いコストとサイズがあります。

   • キャリア周波数調整： VFDのスイッチング（キャリア）周波数を増やすと、可聴ノイズと振動が減少する可能性がありますが、VFD損失を増加させ、モーター効率をわずかに低下させる可能性があります。最適な設定を見つけることが重要です。

   • 適切な接地： VFDとモーターフレームの両方の完璧な接地は、コモンモード電圧と電流パスを最小限に抑えるために不可欠です。

3. ベアリング電流への対処：

   • 断熱ベアリング： 外側または内側の人種にセラミック断熱材を備えたベアリングを設置すると、シャフト電流のパスがブロックされます。

   • シャフト接地ブラシ/デバイス： これらは、ベアリングを介して放電する前に、シャフト電圧の地面への低耐性経路を提供します。

   • 導電性グリース： 特別なグリースは、EDMの損傷を軽減するのに役立ちますが、有効性は異なります。

4. 冷却の強化：

   • 強制換気： 独立して駆動される補助冷却ファンを追加すると、低いモーター速度で適切な気流が保証されます。

   • デューティサイクル管理： 非常に低い速度（基本速度の20〜30％未満）での長期操作を避け、強制冷却を実装せずに避けてください。

5. サーマルモニタリング：

   • 巻線上に温度センサー（PTCサーミスタやPT100センサーなど）を直接設置すると、アクティブな監視が提供され、過剰摂取が発生した場合はVFDまたは制御システムがトリップまたは負荷を削減できます。

結論：安定性には勤勉が必要です

標準のIE2モーターは、本質的に「インバーターデューティ」モーターではありません。彼らが できる VFD制御の下で動作し、安定性を達成し、寿命を確保するには積極的なアプローチが必要です。 PWM電源の課題を無視すると、早期断熱材の故障、負傷、過熱、効率の低下のリスクが大幅に増加します。

信頼できる操作の場合：

1. 制限を認めます VFD供給下での標準のIE2断熱と冷却の。

2. 緩和戦略を実装： 必須の除去、出力フィルターの考慮（DV/DTの少なくとも）、ベアリング電流（絶縁ベアリングまたは接地ブラシ）の対処、および適切な冷却（特に低速で）の確保が不可欠な投資です。

3. ターニング要因と互換性のあるアクセサリについては、モーターとVFDのメーカーの両方の推奨事項を参照してください。

VFD制御がアプリケーションの中心である新しいインストールの場合、インバーターデューティ用に設計および認証されたモーターを指定します（多くの場合、断熱材、絶縁ベアリング、およびVFD電力用に最適化された設計を備えたIE3またはIE4クラス）は、より信頼性が高く効率的な長期ソリューションです。ただし、VFDで改造されている既存のIE2モーターの場合、概説された緩和戦略を厳密に適用することは、安定した操作を達成するための実行可能なパスを提供します。慎重な計画と実装は、成功への鍵です。