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高調波の歪み: 影響を受けるのは誰か、その対策は

ざっくばらんにお話しましょう。モータ制御についてお考えなら、制御装置の出力を問題にしているでしょう。速度、トルク、位置に関心を持っているはずです。

もちろん、入力による問題が重大な機器の損傷、追加の費用、生産のロスをもたらさない限りのことですが。問題が起きれば、注意は高調波の歪みに向けられます。

入力電源の高調波の歪みとは、本質的には電気的な歪みのことです。この歪みは、必ずしも正弦波でない電流を使用した負荷によって引き起こされ、電源を共有するすべての装置に影響を与えます。

  • ラインから直接給電されているモータは、高温で稼動します。
  • 関連するコンダクタが影響を受け、修理費用、交換費用の増加につながります。
  • サーキットブレーカは不規則にトリップすることがあります。
  • 通信は中断し、重要な制御装置のオペレーションに影響します。歪みは、CNC、PLC、UPS (無停電電源装置)、およびコンピュータなどの装置で一貫性のない論理フォルトを引き起こす可能性があります。その上、クロックの速度を早くしたりします。

しかも、こうした問題のすべてが予期しないダウンタイム、生産性の低下を招きます。

高調波の歪みへの対応

高調波の歪みをどのくらい問題視していますか? 多くの産業での設備に関係のある、考慮すべき2つの重要な要因があります。

最初に、ドライブと関連のある電源のサイズと電気抵抗を調べます。電源が大型で、ドライブが小型の場合は、問題は発生しません。一方、ドライブに対して電源が小さいか、電源に対してドライブシステムが大きい場合、歪みはより重大な問題を引き起こします。

第二に、ドライブの周辺と環境について考えてみましょう。設備への配電網を誰と共有していますか? 水や水処理設備のような自治体の施設では、通常、住宅地域や商業地域で送電線を共有しています。高調波の問題は、工業団地での施設よりも、こうしたタイプの施設での方がもっと重大となります。エネルギーコストが上昇し、近隣に問題を引き起こす可能性があります。

高調波の歪みを削減するのに、多数のドライブソリューションが利用できます。私は、技術者としての経験に基づいて、最適のドライブを選択するのに2つの重要な基準を設けています。

  1. 低高調波ドライブを探す: 低高調波ドライブには既に、高調波の歪みをなくしたり、削減する装備が付いています。低高調波ドライブは高調波を軽減するのに必要なコンパクトなコンポーネントを装備し、すべての準備が完了し、追加の作業なしで接続できます。それに対し、従来のフィルタによるソリューションは、しばしば別途に調達し、取付け、配線、メンテナンスが別途必要な外付けの機器を使用することです。
  2. 国際規格に適合したドライブの選択: 高調波の歪みに関する、最も一般的に受け入れられている規格はIEEE-519です。

これは、高調波の歪みとその影響に関するハイレベルな規格であり、特定の組織のためには、もっと掘下げた討議が必要な開始点に過ぎません。高調波の歪みに対応するために利用できるドライブソリューションについて、詳しくはこのWebページをご覧ください。


Johannes Hempel
Johannes Hempel
Senior Commercial Engineer, Rockwell Automation
Johannes Hempel
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