Toshiba 東芝シュネデール・インバータ株式会社

乾燥機 [農業機械]



 送風機のインバータ・モータ容量の計算方法は?

インバータを選定する前に、モータの各種仕様および負荷側仕様をご準備ください。

 A:ファンモータの選定例(ご参考):
・所要kW=Q×H×K/(6120×η×133.322)=1.27 [kW]
Q:風量 500 [m3/min]
H:風圧 1200 [Pa]
η:送風機効率 0.75
K:送風機係数 1.3
・モータは、200V-1.5kW-4極を適用
・負荷トルク=9549×PIM/N =9549×1.27/1710=7.092 [N・m]
PIM:所要kW
N:モータ回転数

送風機の所要kW
所要kW=Q×H×K/(6120×η×133.322)
Q:風量 [m3/min]
H:風圧 [Pa]
η:送風機効率
K:送風機係数

送風機効率(η)および係数(K)の値
種類 η K
プロペラファン 0.5~0.75 1.3
デスクファン 0.3~0.5 1.5
シロッコファン 0.45~0.55 1.20~1.30
ターボファン(500HP以上) 0.65~0.75 1.15~1.25
ターボファン(500HP未満) 0.6~0.7 1.15~1.25
プレートファン 0.5~0.6 1.15~1.25
ターボブロアー1段 0.6~0.75 1.10~1.20
ターボブロアー多段 0.55~0.7 1.10~1.20

トルクの算出
TL=9549×PIM/N [N・m]   PIM:所要kW   N:モータ回転数


 B:インバータの選定例:

 1:モータおよび負荷の仕様
計算に必要なデータを、下表に示します。
(ファンモータのデータは、ファンメーカから入手してください。)
運転条件
加減速時間の指定 なし
高速側運転周波数 60 [Hz]
低速側運転周波数 30 [Hz]
電源電圧 3相-200V
ファンモータ仕様
モータ容量 1.5 [kW]
定格電圧 200 [V]
定格電流 6.2 [A]
定格回転数 1710 [min-1]
定格トルク 8.38 [N・m]
モータ軸慣性モーメント 0.00488 [kg・m2]
負荷慣性モーメント 0.25 [kg・m2]
100%速度時の負荷トルク
(二乗低減負荷特性)
7.5 [N・m]

 2:インバータの仮選定
モータ定格電流(6.2A)×1.05=6.5A < 8.0A(VFS15-2015PMの定格電流)
より、3相200V-1.5kWのVFS15-2015PMを仮選定します。

 3:必要加速時間・減速時間の算出
以上の条件を元に必要加速時間・減速時間を算出します。

必要加速・減速時間

加速時間=(0.00488+0.25)*1800/(9.56*(1.2*8.38-7.5/3)) = 6.4 [sec]
減速時間=(0.00488+0.25)*1800/(9.56*(0.2*8.38+7.5/3)) = 11.5 [sec]

上記以上の加減速時間を設定すれば、VFS15-2015PMを適用可能です。

加速時間を短くするためには、モータ・インバータ容量のアップが必要です。
減速時間を短くするためには、制動抵抗器オプションまたはインバータの容量アップが必要です。

注意:VF-nC3では、制動抵抗器を使用することができません。VF-S15をご使用ください。


2乗低減負荷トルク特性の場合、TLはTL/3として計算することができます。
ただし、定格回転数以上での運転または負荷慣性モーメントが大きい場合 (目安として、モータ許容慣性モーメントの1/4以上)は、TLとして計算してください。


 4:各トルクの確認
加速時間10秒,減速時間15秒とした場合の、各トルクは以下のようになります。

[運転サイクル例]


t1区間:始動~高速時の必要加速トルク
=(0.00488+0.25)*1800/(9.56*10)+0.95*7.5/3=7.1 [N・m]
0.95:機械効率
t2区間:高速時連続負荷トルク
=7.5 [N・m]
t3区間:高速~低速時の必要減速トルク
=(0.00488+0.25)*(1800-1800*30/60)/(9.56*15*30/60)-0.95*7.5/3=0.82 [N・m]
1800*30/60:30Hz時回転数,15*30/60:60Hzから30Hzまでの減速時間
t4区間:低速時連続負荷トルク
=7.5*(30/60)^2=1.88 [N・m]
(30/60)^2:30Hz時の負荷トルク率
t5区間:低速~停止時の必要減速トルク
=(0.00488+0.25)*(1800*30/60-0)/(9.56*15*30/60)-0.95*7.5/3=0.82 [N・m]
t6区間:停止時
=0 [N・m]

必要加速・減速トルク

必要加速トルク < モータ定格トルク×α
必要減速トルク < モータ定格トルク×β
となる必要があります。
α:V/f制御時:1.2~1.5,ベクトル制御時:1.5~2.0
β:制動抵抗器を使用しない場合:0.1~0.3
標準オプションの制動抵抗器を使用する場合:0.8
最小許容抵抗値の制動抵抗器を使用する場合:1.0~1.5
通常、
α:V/f制御時:1.2,ベクトル制御時:1.5
β:制動抵抗器を使用しない場合(0.1~3.7kW):0.2
制動抵抗器を使用しない場合(5.5~55kW):0.15
制動抵抗器を使用しない場合(75kW~):0.1
標準オプションの制動抵抗器を使用する場合:0.8
最小許容抵抗値の制動抵抗器を使用する場合:1.0
としてください。


 5:熱容量の確認
頻繁に運転停止を行う場合、熱容量を考慮する必要があります。
この熱容量を検討するために、「冷却係数を考慮した二乗平均トルク<モータ定格トルク」となることを確認します。
計算に必要なデータ(冷却係数)
加速・減速時 0.7
停止時 0.3
30Hz運転時 0.9
各データは、モータメーカより入手してください。

t2,4,6区間をそれぞれ30秒とすると、
二乗平均トルク=5.26 [N・m]<モータ定格トルク
となります。


冷却係数を考慮した二乗平均トルク<モータ定格トルク




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