昇降機の下降時のモータ電流値

Question

下記構成で昇降装置を設計製作し、モータの電流を測定中です。
減速機付1.5kW汎用モータ２台を１台のインバータ(三菱FR-A720 7.5kW)に並列接続し、上位から接点指令で正逆指令を入れて、テーブル自重+荷重=約800kgを昇降動作をさせています。(下降時は回生状態になるため7.5kW用回生抵抗接続)上昇定速時はモータ定格電流の約８０％ですが、下降定速時はモータ定格電流の１５０％程度になります。(クランプメータで２台のモータ電流を測定、2台が同じ値。インバータモニタ電流でも確認、合計値と一致)
減速比が小さくモータのブレーキを開放すれば落下状態になるため、常に荷重を支えながら昇降させることになり、下降時の方が電流が２倍近くも流れるのが納得いきません。インバータの指令周波数は昇降どちらも60Hzのため、試しに３相200V商用電源直入れで電流値を測定した所、上昇時80％下降時50%程度になりました（この値は設計値通りです）原因についてご教示戴きたくよろしくお願いいたします。

インバータのモニタ表示で出力電圧を確認しました。
上昇時は260V、下降時は360V？くらいでインバータの回生負荷異常となる電圧までまだ余裕がありました。回生抵抗の容量は7.5kW用なので充分あると思うのですが、理由がわかりません。ちなみに制御モードは複数接続のためベクトル制御は使えずV/F制御にしています。この制御が関係しているのでしょうか？直入のときと同じくらいの電流になれば昇降サイクル時間もＯＫとなるのですが。アドバイスを是非お願いいたします。

ご教示ありがとうございます。
まずモータの回転数ですが、上昇/下降とも定格回転数1710rpm付近です。（モータ回転軸にPGをつけて回転数を計測）インバータの指令周波数は60Hz(=1800rpm)ですので、すべりは昇降とも5%程度です。上昇は力行、下降は明らかに回生での動作です。
回生抵抗の抵抗値ですが把握できていません。おそらく40オーム程度だったと思います。
今までモータ、インバータを1:1で接続してベクトル制御での同様のシステム実績が数多くあるのですが、おおよその電流比率が、上昇1:下降0.7くらいに
なっています。(上昇に比べ下降は動摩擦分だけトルクが小さくなるためと考えています)
直入れ駆動でもほぼ同様の結果でしたが、今回だけこのような結果にならないのが、モータ負荷率の点で問題になっています。
是非ご教示戴きたく、よろしくお願いいたします。

Answer

電気屋ではなく、機械屋です。
条件の“上昇定速時はモータ定格電流の約８０％”は、
1.5kW汎用モータ２台の定格電流の80％ですか？
上昇時の加速性能は、非常に悪いと思います。

さて、“下降定速時はモータ定格電流の１５０％程度になります”は、
上昇定速時のモータ定格電流８０％の約２倍。

結論から云いますと、“回生抵抗接続”が、変なのではないでしょうか？
エネルギー的には、負荷と発電で約２倍となっているため。

Answer

参考にご教示ください。
・上昇時，下降時の周波数（定常時）はどの程度に設定なさっているのでしょうか。
また，実際の回転数はどの程度でしょうか？駆動周波数（同期回転数）と実際の回転数の差＝すべり　とモータへの印加電圧の関係が判れば，モータの動作状態を把握できるように思います。
・回生抵抗の抵抗値は何オームでしょうか？電圧の測定結果がありますので，抵抗値が判れば回生電力を把握できます。

下降時の回転数が1710rpmで，駆動周波数が60Hz（同期回転数で1800rpm)とすると，すべりが力行時と同方向で回生になりません。指令周波数が60Hzであっても，実際の周波数は大分下がっているように想像します。実際の駆動周波数が判ると動作状態を把握する手がかりになると思います。

40オームの回生抵抗に360Vの電圧が掛かっているとすると，360^2÷40＝3240W程度の電力が回生されています。モータの効率を78%，インバータの効率を95%とすると，約4.4kWの機械出力が回生されていることになります。モータ１台あたり2.2kWなので定格の150%に近い値です。この点からみると，電流が150%になっていることと矛盾はありません。

回生時もＶ／Ｆ制御が効いていると思いますので，モータの印加電圧は駆動周波数で決まるはずです。直流回路（回生抵抗が接続されている）の電圧が上昇してもモータ電圧は直接影響受けないと思います。

状況からみて，回生時の周波数は50Hz以下まで下がっているのではないでしょうか。同時に，モータへの印加電圧も200Vを下回っているように推測します。
電圧と周波数が観測できれば好都合です。

申し訳ありませんが，回生抵抗の容量を増加させた（抵抗値を下げる）場合，どのような影響が出るかは判りません。

回生時の周波数が下がりすぎないような設定ができれば目の前の問題は解消できるように思います。

＞また試しに回生抵抗を外してみてどうなるか
回生による制動がかからなくなります。安全性が確保できない危険がありますので，抵抗値を増加／減少させて様子をみるに留めることをお勧めします。

他のお問い合わせにお応えできずに申し訳ありませんが，取り急ぎお知らせします。

Answer

毎度ＪＯです。
>>下降時は回生状態になるため7.5kW用回生抵抗接続
インバータで回生電力は回生抵抗にて電力消費されます、
実際にどの程度の回生が行われているか確認されては如何でしょうか？

下降時に回生抵抗に掛かる電圧と電流を計測されては？

再度ＪＯです。
下降時、回生抵抗の電流値が投稿されていませんが、回生抵抗に３６０Ｖ掛かっている事から、回生時インバータの１次側には電流が観測出来ないハズです、
回生時＝インバータは１次側からの電力消費が無い
回生電力＝回生抵抗とインバータで消費される

毎度ＪＯです。

60Hz定同期速度=1800rpm これに対して

上昇時「すべり」が発生して
>>回転数1710rpm

降下時（回生状態）は「すべり」が－（マイナス）の領域になるので、1800rpmより高回転になるはずです

参照ＵＲＬ
http://wwwf2.mitsubishielectric.co.jp/melfansweb/fair/fa_basic/04/41ap01.htm

参照ＵＲＬのグラフで、同期速度より右側が「すべり」マイナスの領域で、同期速度より下側が回生領域です、
モータの電流値はさて置いても、回生状態であるなら回転数が1800rpmより高回転になるはず
回転数1710rpmにおいて回生が起きるのであれば、インバータの降下時周波数が60Hzでは無く50Hzとかになっていませんか？？

毎度ＪＯです。
>>下降定速時はモータ定格電流の１５０％程度になります

難解ですね！　まとめてみました。

>>試しに３相200V商用電源直入れで電流値を測定した所、上昇時80％下降時50%程度になりました
>>今までモータ、インバータを1:1で接続してベクトル制御での同様のシステム実績が数多くあるのですが、おおよその電流比率が、上昇1:下降0.7くらいになっています。

>>上昇時は260V、下降時は360V
>>回生抵抗の容量は7.5kW用
この電圧から、完全に回生状態にある。

これらと今回の相違点は、
１）モータの並列運転（３相200V商用電源直入れでは問題無し）
２）ベクトル制御は使えずV/F制御にしています

２）の制御方法は、起動・減速時の話で基底周波数での定速運転では問題とならない
そこで、今回の事例はモータの並列運転＋インバータ運転の時のみ、モータ定格電流の１５０％程度になるようです。

三菱インバータ　テキスト（ログインが必要）
http://wwwf2.mitsubishielectric.co.jp/members/o_manual/inv/sh060010/sh060010d.pdf
P66 インバータの原理と加速・減速特性
これによると、内蔵ブレーキ動作電圧(FREQROL-A700シリーズ22K以下)は380Vとなっています、
下降時は360Vでは回生していない事になります、

>>下降時は回生状態になるため7.5kW用回生抵抗接続
この回生抵抗器はインバータに内臓の物ですか？、
　　（内臓の物であればパラメータ３０・７０の設定は？？）
それとも外部にブレーキユニットが装備されていますか？？
外部にブレーキユニットが有るなら、下降時に回生抵抗に掛かる電流を計測されては？

追記
前回の投稿で、回生時の出力周波数に付いて記載しましたが、
パラメータ２２（ストール防止レベル）が低く設定されていると、
インバータが出力周波数を変化させる可能性もあります

Answer

電源回生共通コンバータFREQROL-CVシリーズ
http://wwwf2.mitsubishielectric.co.jp/melfansweb/inv/lineup/fr_cv/incv01l.htm

---[電力計]-------[FREQROL-CV]---------[FR-A720]--------------(M)
ソーラー発電とかの売電用電力計を付けて運転したら
恐らくは回生運転時には逆回転して売電してる事を示すと思う

>下降定速時はモータ定格電流の１５０％程度になります
つまり１５０％分の発電してるだろうと思います

誰か実際にやって報告してくれないかな？

昇降機の下降時のモータ電流値はなぜ増加するのか？