モーター回転数と負荷の関係

質問

インバターでインバータ用モーターを運転しています。
インバータの出力周波数が一定なのに負荷が増減すると
モーターの回転数が４０ｒｐｍ程度変化します。
実際の周波数は２１．５Ｈｚ、３．７ＫＷｘ４Ｐ、５８０～６１９ｒｐｍ変動
電流値は９．２～１２Ａ程度です。定格電流値は１３．８Ａです。
負荷の軽減のために装置に給油すると電流値が下がって回転数が増加します。
油ぎれしてくると電流値が上がって回転数が減ります。
定格電流値内でも負荷の増減によってはモーター回転数が、これほど変動しても正常なのでしょうか？

回答No.5

foobar · ベストアンサー

誘導機でも回転数計の出力をつかってインバータで速度制御をかけてやれば、速度はかなり正確に制御できます。（最近の高機能なインバータだと、モータに流れる電流を検出して、回転数を推定、一定に制御するような代物もあるようです。）

また、誘導機でも設計によっては、トルク変動に対して回転数変動のすくないものも作れるようです。（同じ出力の電動機でも、定格のすべりが小さい誘導機は速度変動が小さい。）

負荷増大ー＞回転数低下ー＞負荷増大の防止
ひとつは、上記インバータ制御で回転数制御をするというのが手かと思います。ただし、インバータの速度制御が十分な応答速度をもっている必要があります。
もうひとつは、誘導機の選定で、トルク変化/速度変化の大きな機種（出力の大きな電動機を選定するとか）を選び、
モータの（トルク変化/速度変化）が負荷の（トルク変化/速度変化）よりも大きな状況にしてやる、
というのも手でしょう。（負荷の方がトルク変化/速度変化がおおきくなると、悪循環で停止、になります。モータのほうがおおきければ、安定な動作点に落ち着きます。）

お礼

回答有り難うございます。
エンコーダーでの回転数制御、危険検知センサーを取付て周波数を上げるなどの制御方法は考えましたが、２４時間稼働の装置のため
現在は１０日後の２時間ほどの空き時間にモーターから減速機へ動力を伝えているVベルトプーリー比を現状の１：１から１：１．５に変えて減速しモーター周波数を２１．４Hzから３０．１Hzに上げることにより電流値を下げて（回転数は上がりますがインバータ駆動用定トルクモータなので）
運転する方向で進めています。
インバーターは交換してみましたが解決しませんでしたのでモーターも新品に交換予定です。どうも現状の３．７KWが定出力？運転的に動いている様に思えてなりません。
最終的にはモーターを５．５KWにすることも準備しています。

回答No.4

outerlimit

きちんと回転数をインバータで制御したいのならば
誘導機は不可です　同期機を使用してください

お礼

どうもありがとうございます。
頭の中のモヤモヤが少し晴れたような気がします。
・・・この装置の駆動方法を考え直してみます。

回答No.3

foobar

誘導機は負荷トルクの変動によってすべり周波数が変化し、運転周波数が一定でも回転数は変動します。
モータの定格値が書かれていないので、変動幅が通常の範囲を逸脱していないかは、ちょっと判断できませんが。
（定格周波数、定格回転数、定格出力、あたりがあれば判断の材料になるかと思います。）

回答No.2

Amanjaku

誘導電動機の回転数と周波数の関係は一定ではありません。
負荷によって変動します、参考URLに原理が出ています。

参考URL：

http://www.toueisangyo.co.jp/5/MT/MT.htm

補足

回答有り難うございます。
一定でないのは理解できますが、変動幅は計算で出るものなのでしょうか？
例えば変動幅を５Ｈｚ以内に保とうと思った場合、馬力計算にどのような係数を入れたらよいのでしょうか？
メーカーも５～１０％の変動は、当たり前ですと言っていますが、今回の装置では周波数の変動幅が非常に重要になります。
通常０．５Ｈｚ程度での調整をしていますので１Ｈｚ分も回転数が変動してもらっては装置として成り立たなくなります。
やはり馬力不足でしょうか？それとも馬力を上げても解決しないのでしょうか？

回答No.1

precog

普通は負荷が増えれば回転数は減るし消費電力は増えると思うのですけど、なぜそうならないと考えているのでしょうか?

ステッピングモーターやサーボ機構がついてるわけではないんですよね?

補足

早速の回答ありがとうございます。
実はこの装置はモーター回転数に依って負荷が変動するタイプでして
同一周波数で回転数が４０回転も落ちると、それにより負荷が相当増大します。
よって負荷増大→回転数減少→負荷増大→回転数減少という悪循環に陥ってしまい最終的には過負荷で停止します。
モーター馬力は計算上では２．５６ＫＷで運転可能なのですが今回の装置のみが原因不明の高負荷状態になっています。通常は無給油運転です。
従来は回転数を上げても電流値はやや上がりますが負荷が減少しますので
定格内に収まっていたのですが、今回は回転数を上げると定格を超えてしまいます。
現在は５．５ＫＷに馬力アップする方向ですが、上記のような悪循環は経験したことが無く、モーターが壊れているのかなという疑問が解決できません。インバーターはメーカーが調査済みですが異常なしです。
単純に馬力不足なのでしょうか？負荷によって回転数が増減するのは理解できますが、ここまで大きく変化するとなるとこの装置の考え方から変える必要が出てきます。
ちなみに納入実績は１００台を超えています。