サーマルの選定について

Question

いつもお世話になっております。
どなたかご教授下さい。
定格380?　5OHz　29Wのローラーコンベアモーターを2個使っており、インバータで30Hzで使用しております。周波数は変えることはありません。
インバータの2次側にサーマルをつけており、その設定値が分かりません。
インバーターは?／ｆ制御なので、Ｖ／ｆ＝一定　より、　
380V／50Hz＝A／30Hz　の関係があり、
A＝228V　となり、　P＝√３ＶＩCOSθより、
29W＝√３×228V×I×0.8
I＝29W／(√3×228W×0.8）＝0.0917A
これが30Hzでの定格電流値となり、
モータは2個あるので、0.0917A×2個＝0.183A

となり、サーマルの設定は0.18Aになると考えていますが、
この考え方は間違っていないでしょうか？

周波数を下げた時の定格電流値の計算方法をご存知の方がいましたら、
教えてください。
よろしくお願いいたします。

Accepted Answer

>V/f制御では周波数を下げると電流が増加し、インバーターの
所謂、トルクブーストが高すぎるのが原因です
http://cyclo.shi.co.jp/product/gmoter/prest_neo/prest032.html

>周波数と電流値は反比例関係にあると思っていました。
概ねその認識で概ね正しい
でも、その原因を誤解してるようです

周波数が下がるとインピーダンスが下がるので電流が増える
下がったインピーダンスに合わせて電圧を下げる
それがＶＦ制御
ＶＦパターンでのオープンループなので電流は成り行き

ただ直線では３０Ｈｚ以下の低周波数では適正な電圧より低すぎてしまう
それでトルクブーストを掛けて適正電圧まで上げる

ここが問題なのですが
低速でのトルクが足りないと思い込んでトルクブーストを掛け過ぎの場合が多い

では適正なトルクブーストはどれくらいか？
ズバリ、定格電流を超えないくらいがほぼ適正なトルクブースト

定格電流付近ではトルクが足りない場合は？
タダ単にモータ選定の間違い　＜モータが小さ過ぎるのでトルク不足

>エネルギー量（ジュール）でトリップすると考えた方が良いのでしょうか？
負荷が増えて電流が増えるのではない　＜エネルギーは増えていない

電流をフィードバックして定電流制御にするのがベクトル制御
但し、本件のように１台のＩＮＶで複数のモータのベクトル駆動は出来ません
（正確な電流フィードバックできない）

話は戻りますが
サーマル設定値は回答（１）さんの通りモータ定格電流で正解
周波数は関係ありません

また、極端な低周波数（概ね２０Ｈｚ以下）での連続運転では電流値ではなくて
モータの冷却効率低下による発熱が問題になります
なので、電動ファンで強制冷却すればそれで解決する問題でもある

>クランプ電流計によっては測定可能なクランプ電流計が
>あるのでしょうか？教えてください。

当然の事ながら真の実効値整流 （TrueRMS）を使う必要があります
ただ、問題は
http://hioki.jp/3284/index.html
交流電流 20.00/ 200.0A, (10Hz～2kHz, 真の実効値整流) 基本確度: ±1.3 % rdg. ±3 dgt.

１０Ｈｚ～２ｋＨｚ
１０Ｈｚは恐らく３０Ｈｚを計測するには問題ないであろう？
問題は２ｋＨｚ
インバータのキャリア周波数の影響は受けないのであろうか？

それと
クレストファクタ 2.5以下 (200A: 1.5, 600V: 1.7) 
と、記載されてる
クレストファクタとは？よーするにインバータの波形ひずみ
http://www.nfcorp.co.jp/techinfo/dictionary/001.html

↓では
http://www.yokogawa.com/jp-ymi/tm/Bu/WT210/fact6.htm
// 国際規格 IEC 62018 をはじめとする多くの規格で、情報機器などに要求されている
// クレストファクタ5以上での測定が容易に行えます。

果たしてインバータ出力のPWM波形のクレストファクタはいくつ？

検索しても計測器メーカでもインバータメーカでも適切な資料は見つかりません
恐らく、通常の用途では許容誤差の範囲内で問題とはならないのでないか？
と、憶測してます

でも、本件の場合は
>モーターの定格は０．０４５Ａでした。
これほどの高精度計測の事例は検索しても見つかりません

ただ、定説ではクランプメータでの計測値よりも
インバータに付属してるパネル表示値の方が正確らしい
（現行市販インバータはどれもみな電流値表示可能）

長い前置きでしたがこれからが本題

>また、定格380V、50Hzで29Wなのですが、30Hzで使用した場合、ワット数も変化するのでしょうか？

横行時の動力計算
http://nippon.zaidan.info/seikabutsu/2005/00130/contents/0027.htm
ここの式を見れば分かる通り
速度が半分になれば動力（ｋｗ）は半分になります
インバータ周波数や減速比等は問題ではありません
最終的に負荷が動く速度が問題なのです
因みに当然ながら自動計算ソフトでやっても結果は同じ　
http://cyclo.shi.co.jp/apps/powerCalculation/chain_conveyer.htm
http://www.nissei-gtr.co.jp/gtr/sentei/keisan_conv.php

効率や力率は無視した単純計算ですが
３０／５０＝０．６
２９ｘ０．６＝１７．４Ｗ
（５０Ｈｚで全負荷になるワークを３０Ｈｚで流す場合）
になります

インバータで３０Ｈｚまで落とした場合はＶＦ制御とトルクブーストが絡んでくるので
単純計算通りになならないが、それなりに近い数字にはなると思います

因みにインバータの以下の表示値はどうなっていますか？
５０Ｈｚ運転での電流値Ａ、出力ｋｗ値
３０Ｈｚ運転での電流値Ａ、出力ｋｗ値
もちろんそれなりの負荷を載せての実測値

ただ、クランプメータにしてもインバータ表示値にしても２～３秒以上の平均時間が必要
もしかすると１秒以内でワークが通過してしまうとかでは？
それでは正確な実測は無理かも？

尚、無負荷に近い運転では無負荷電流の方が大きいので単純計算通りにはいかない
５０Ｈｚで全負荷に近い負荷を掛けて実測するとそれなりに計算値に近くなります

>そして、周波数が下がった事により、巻線のインピーダンスＺが減少する事で、電流が増加する。
>差引して、30Hzでも50Hzでの定格電流値でサーマルの値をセットしても良いといった考え方になるのでしょうか？

それは偶々そうなる事も有り得ると言うだけの話
あくまで原理は違います

周波数が下がる　＞　電流増加を防ぐ為ＶＦ制御で電圧を下げる
（ＶＦ制御は必ずしも一直線ではなくトルクブーストで補正する）

サーマル設定値は周波数、回転数に関わらず常に一定
これはただ単にモータコイルの許容電流だから

ベクトル制御の場合は正確な電流制御が可能
極論ですが１Ｈｚで全負荷トルク運転も可能
通常はエレベータ等でのスムーズな加速トルクを得る為の機能です
（１Ｈｚのまま長時間連続運転が可能と言う意味ではありません）

>５０Ｈｚ運転での電流値Ａ、出力ｋｗ値－－－→0.16A（2個で）
>ローラーモータを回転中、手で押さえて拘束させたときの値です。

0.16/0.045/2=1.78倍　
この数字からインピーダンスプロテクト付きと推測可能
あくまで推測ですので　正確なところはメーカに確認してください

心配な点　
モータローラメーカは何処でしょう？
http://www.kyowa-mfg.co.jp/05_catalog/catalog01d.html
このメーカに４００V仕様はあるがインバータ駆動禁止

http://www.itohdenki.co.jp/support/data.html
このメーカには４００V仕様が無い

http://www.araipres.co.jp/roller_content/RS60.htm
４００V仕様はあるがインバータ使用可否は不明

モータローラをインバータ駆動してはいけない事は無いのだが
http://www.mitsubishielectric.co.jp/fa/products/drv/inv/lineup/fr_a024/ina0286d.htm
４００Ｖ仕様の場合はマイクロサージが問題
モータ側で絶縁強化するなりのマイクロサージ対策が必要
大型モータの場合は標準品でもマイクロサージに耐えれる品種もある
でも小型モータの場合は絶縁スペースも無く対策困難

Answer

ごく大雑把にいって、
30Hzの定格電流を求めようとするところが間違っています。

電流定格は、駆動周波数を下げても変わりません。
定格電流は、定格周波数のもとで表示された値をつかって下さい。

あえて、「表示された値」と記載したのは理由があります。
29Wという値と、定格電圧から定格電流を求めようとなさっていますが、
計算で求めるには、力率と効率のデータが必要です。
モータの仕様書がお手許にあれば、定格電流は計算する必要はなく
記載されていると思います。

事情が許せば、お使いになっているローラーコンベアモーターの仕様
をご呈示下さるようにお願いします。

お使いのものとは異なるかもしれませんが、以下のURLのようなものでしょ
うか？
http://www.itohdenki.co.jp/product/pro_01/acpm/pm605as_02.html#tokusei01

小容量のモータの場合、巻線をハイインピーダンス仕様として、拘束しても
焼損しない設計のものもありますから、サーマルを使わないという選択肢
もありそうです。

また、２個のモータ一括でサーマルで保護しようとするのは、確実性に
欠けるようにも思います。（２個のモータにバランスして負荷が掛かるこ
とが担保されていれば、２個一括もOKでしょう。）

＞サーマルでは単なる電流値ではなくエネルギー量（ジュール）で
＞トリップすると考えた方が良いのでしょうか

設定値を超える電流が、継続して流れたときに動作します。

回答(2)さんが既にお示しですが、モータは誘導性なので、一定電圧のもと
駆動周波数を下げれば、過電流になってしまいます。
磁束密度を設計値に保つには、駆動周波数に比例して駆動電圧を低下させる
ように制御するのです。これがF/V制御です。

モータには、巻線がありますが、一定の太さの巻線に通電可能な電流の
大きさは、周波数に拘わらず一定であることは、常識で推測可能なこと
と思います。

サーマルの選定について