VVVFインバータ

質問

VVVFインバータ車に乗っていて気づくのですが、加速するときになぜあんな甲高い音がするんですか？以前の車両は純粋なモーター音だったと思うんですが・・・

回答No.1

shinkun0114 · ベストアンサー

●直流モーターと交流の誘導モーター
　昔の電車は直流直巻モーター使っていました。
直流モーターは、制御が比較的簡単で、始動時に
大きなトルクを出すことができるのですが、
モーター内部にブラシと呼ばれる回転に応じたスイッチ
があり必要です。このブラシがあるために、直流モーターは
大きく重くなりがちで、メンテナンス上も問題がありました。

　そこでもっと簡単な構造の誘導モーターが使われているのが
最近の電車です。誘導モーターで電車を動かすには、交流、
しかも速度に応じて周波数が変化する交流が必要なのです。
　昔の技術ではできなかったのですが、最近の電子技術の
向上で、これが可能になりました。これがVVVF(可変電圧
可変周波数)制御です。

●VVVF制御とPWM制御
　さて、VVVF制御では、電車の速度に応じて、交流の
波を作ります。遅いときは波長の長い波、速度が上がると
波長の短い波をモーターに送ります。
　しかし、実際はきれいな波を送っているのではなく、
スイッチを細かくON/OFFをしながら作っています。
　５回のうち１回だけONにすれば、見かけ上５分の１の電圧
が得られ、３回のうち1回だけONにすれば３分の１の電圧
が得られます。
　これらを組み合わせて、一定の波形を作っています。
これをPWM制御(パルス幅制御)と言います。
（参考URLの下の方、PWM制御の図をご覧ください）

●音の原因
　インバータ電車が登場した頃の制御器は、スイッチの
オンオフを行う速度が比較的低いものでした。
　スイッチの速度が速ければ、あまり問題はないのですが、
速度が低いと、回転に応じてスイッチのパターンを
変える必要がありました。
　たとえば、速度が上がるにつれ
　　21回　→　15回　→　11回　→　９回　→　５回
というような具合です。
　このパターンの変化が、あたかもギアチェンジをしているかの
ような音の原因です。

　さて、最近のインバータ機器はスイッチング性能が向上し、
昔ほど違和感のある音がしなくなりましたね。

参考URL：

http://www2.pf-x.net/~just-r/r-tech/e-control_(main).html

お礼

こんなに詳しく教えていただき、ありがとうございました。鉄道の知識がまた増えたのでうれしいです。