通常のモーターは長期間にわたって周波数変換運転が可能か？

個人的には、非駆動側の負荷の方がずっと大きくなると思います。うちの工場のポンプに搭載されているモーターも、このために間もなくベアリングを交換しなければならなくなります。 これはレバーの原理で説明する方が理にかなっているでしょう。駆動端から遠くなるほど、その作用力は大きくなります。

一般的な非同期電動機は、一定の周波数と電圧で動作するように設計されているため、周波数変換による速度制御の要求に完全に対応することはできない。以下はインバータがモーターに与える影響です。　　1、モーターの効率と温度上昇の問題　　どのようなタイプのインバータであっても、動作中にはさまざまな程度の高調波電圧や電流が発生し、モーターは非正弦波の電圧・電流のもとで動作することになります。資料の紹介を控え、現在一般的に使用されている正弦波PWM型インバータを例にとると、その低次高調波はほぼゼロであり、残りの搬送波周波数の約2倍の高次高調波成分は2u+1（uは変調比）となる。高調波は、電動機のステータ銅損、ロータ銅（アルミニウム）損、鉄損、および付加損失の増加を引き起こし、中でも最も顕著なのはロータ銅（アルミニウム）損です。非同期電動機は基本波周波数に対応する同期速度に近い速度で回転するため、高調波電圧が大きなスリップでローターの導条を切ると、大きなローター損失が生じる。それに加えて、集皮効果によって生じる追加の銅損も考慮する必要がある。これらの損失により、電動機は余分な発熱を起こし、効率が低下し、出力も減少する。例えば、通常の三相非同期電動機をインバーターから出力される非正弦波電源で動作させると、その温度上昇は一般的に10％～20％増加する。 2、電動機の絶縁強度の問題　現在、中小型のインバーターの多くはPWM制御方式を採用している。彼の搬送波周波数は数千から数万ヘルツ程度であり、これにより電動機の固定子巻線は非常に高い電圧上昇率に耐えなければならず、まるで電動機に急峻なインパルス電圧が加えられるかのようで、電動機の巻線間絶縁に厳しい試練が課されることになる。また、PWMインバータによって発生する矩形波のチョッピング電圧がモーターの動作電圧に重ね合わさると、モーターの対地絶縁に悪影響を及ぼし、高電圧の繰り返しの衝撃によって対地絶縁は加速して劣化します。 3、高調波電磁騒音と振動　通常の非同期電動機にインバータを用いて電力を供給すると、電磁的、機械的、換気などの要因によって生じる振動や騒音がさらに複雑になる。変頻電源に含まれる各次数の時間高調波と、電動機の電磁部の固有な空間高調波が互いに干渉し、さまざまな電磁励振力が生じる。電磁力波の周波数が電動機本体の固有振動周波数と一致するか、近い場合には共振現象が発生し、それによって騒音が増大する。電動機の動作周波数範囲が広く、回転速度の変動幅も大きいため、さまざまな電磁力波の周波数は、電動機の各構成部品の固有振動周波数を避けることが難しい。 4、電動機の頻繁な起動・制動への適応能力　インバーターによる給電を採用することで、電動機は非常に低い周波数・電圧のもとでも衝撃電流を発生させることなく起動でき、またインバーターが提供するさまざまな制動方法を利用して迅速に制動することが可能となり、頻繁な起動・制動を実現するための条件が整う。その結果、電動機の機械系および電磁系は繰り返し変動する力の作用を受け、機械構造や絶縁構造に疲労や早期劣化の問題が生じる。 5、低回転速度時の冷却問題　まず、誘導電動機のインピーダンスは理想的ではなく、電源周波数が低い場合、電源内の高調波によって生じる損失が大きくなる。次に、一般の非同期電動機では回転速度が低下すると、冷却風量が回転速度の3乗に比例して減少し、その結果電動機の低速時の冷却状態が悪化し、温度上昇が急激に進んで定トルク出力を実現することが難しくなる。 私たちの実際の使用状況から見ると、周波数があまり下がらなければ、期間を決めて利用することは可能です；（私たちは通常、周波数を15Hz以下に下げます）；ベアリングが損傷するのは、周波数が低すぎるためかもしれません。その場合、冷却風の量では低周波で動作するモーターから発生する熱を取り除くことができず、モーターの軸に過大な電流が流れます。その結果、ベアリング内のグリースが加熱されて溶け出し、ベアリングから漏れ出します。長時間この状態が続くと、ベアリングが油不足の状態で動作し、最終的に損傷してしまいます

もっともだ。この問題について電動機メーカーと連絡を取ったところ、彼らは低周波での運転に関する過去の経験データがなく、ベアリングの寿命が短くなるのが低周波が原因であることを証明できないと述べました。私たちと電動機メーカーとの技術契約には、周波数調整範囲を30～50Hzと記載しています。 私たちはすでにモーターメーカーとある国際ブランドのベアリングメーカーに、共同で分析レポートを作成するよう依頼しており、結果が出次第皆さんに共有いたします。