Yes and no! 多くの質問と同様に、可変周波数ドライブ (VFD) と可変速度ドライブ (VSD) を比較する場合、短い答えと長い答えがあります。 可変速ドライブにはさまざまな種類があります。 可変周波数ドライブは可変速度ドライブの一種です。 可変速ドライブの最も一般的なタイプは、渦電流です。
ただし、2つの大きな違いがあり、これがショートアンサーになります。 渦電流ドライブは、モーター速度を全速のままにして、カップリングの速度を変更します。 VFDは、モータへの入力周波数を変更し、モータ速度を変更します。
もちろん、この違いは、より長い説明で詳述することができます。 このブログでは、この2つの間の誤解を解き、その定義を明確にします。
それは本当です。 VSDとVFDはどちらも、被駆動機器の速度を変化させるという同じ目標を達成するものです。 しかし、どのようにそれを行うかが決定的な違いです。
VSD – 渦電流
VSD は、モーターをその設計速度で完全に動作させたまま、駆動機器の速度を変更します。 ACモーターでは、交流電流が分散した固定子巻線に流され、回転磁界が形成され、シャフトを駆動するのに使用されます。 ACモーターはファン、ポンプ、コンプレッサーなどの回転機械を単一速度で駆動し、暖房、換気、空調（HVAC）システムでよく見られます。 ACモータの回転速度とトルクは、電源の周波数と電圧によって決定される。 電力供給が一定であれば、モータの回転数は一定です。 回転数を変化させたい場合は、VSDが有効である。
例として、ビルの空調用ファンを見てみましょう。 ファンの速度に対する需要が減少した場合、ファンを制御して速度を遅くし、エネルギー流量を減らし、したがってエネルギー消費と全体的な使用コストを削減できます。
DC モーターは直流の電気エネルギーを機械エネルギーに変換します。 直流モーターは、電機子電圧と界磁電流に依存してモーター速度を制御する。 DCモーターには周波数がないため、VFDはこのアプリケーションには使えません。 別途、DCスピードコントローラが必要です。
多くの場合、DCモーターは、そのアプリケーションに必要な速度変化を達成するために、ACモーターとAC可変速ドライブを後付けされます。 渦電流ドライブはVSDであるが、直流磁界を利用して、入力軸と出力軸の2つの部材を連結するものである。 コイルに流れる直流電流を増やすと、2つの部材の結合が強まり、負荷に大きなトルクを与えることができる。
Eddy 効率の損失は次のとおりです。
- ACモーター – モーターが線上を走っているので銘板定格と等しい。 これは力率と効率の両方に当てはまります。
- DC制御 – 通常2%以下。
- スリップ – 回転数の減少は、ドラムとロータ(結合部材)に消散します。
- スリップ – 速度低下は、ドラムとローター(結合部材)で散逸し、速度低下に比例して効率が低下します。
要は、渦電流デバイスは定格速度またはその近くで実行することが最善であるということです。
VFDs
VFD は、標準 AC モータのステータに印加される電圧と周波数を変化させることにより、モータ速度を制御します。 VFDは、起動時、運転中、およびモーター停止時に速度制御を変化させることができます。 標準的なACモータは、効率と力率が公表されています。 これらは非常に高く、通常90%をはるかに上回りますが、定格周波数での正弦波励磁の場合のみです。 VFDで動作させた場合、モータに供給される電力にはかなりの高調波成分が含まれ、これは動作しませんが、モータの損失を増加させ、モータの効率を低下させます。
VFD は、VFD が故障する可能性がある場合にポンプを有効にするために、バイパススタータースキームを装備していることがよくあります。 多くは、安全な動作温度を維持するためにエアコンを装備しています。 一部の設計では、規制の高調波歪み制限を満たすために、カスタム設計の高調波フィルタが必要です。 これらのソリューションには、それぞれハードウェアを追加するためのコストがかかります。 さらに、これらの機器を設置するためのスペースを確保するために、既存の施設に新たな建築物を追加したり、新しい施設にスペースを追加する設計を行うなど、多額の費用がかかることがよくあります。 この追加ハードウェアを操作するために必要な追加電力は、システムの推定効率を計算する際にしばしば無視されます。
VFD の効率における損失は次のとおりです。
- I²R ロス – 加熱は、モーター巻線やローターバー内の電流の流れに対する抵抗による最大のロスです。 これは電流の二乗に比例します。
- 渦電流損失 – ロータとステータにおける意図しない電流の流れによって生じる損失です。 ステータとロータのラミネーションによって制限される。
- ヒステリシス損失 – ロータおよびステータの鉄の磁極を反転させることによって生じる加熱。
上記のすべての損失は、回転数を下げると出力馬力に対する割合が大きくなります。
あまり知られていませんが、AC誘導モータは(回転フィールドに対して)スリップで動作する磁気クラッチです。 このスリップは負荷が大きくなると増加し、低速ではかなり大きくなります。 PWM（Pulse Width Modification）等価の基本速度100RPMにおいて、定格すべりが50RPMであれば、モータは50RPMで動作します（1750RPMのモータ）。 このため、負荷がかかった状態で始動するために、トルクブースト（電圧の上昇）が行われます。 このスリップは、回転数が下がると出力に占める割合が高くなる損失です。
最後に、ベース速度の約82%以上では、渦電流は、低いコントローラ損失と正弦波励磁により、実際にはVFDよりもシステム効率が優れています。
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