インバータ

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インバータ

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電子制御により電圧や電流、周波数などをコントロールする装置。インバータは工業用とで極めて幅広く普及しており、空調機の制御、蛍光灯の点灯などで使用される。

従来の蛍光灯は50Hz~60Hzで点灯する機構のため、高速で移動する物体や飛翔物の見え方にちらつきを生じるが、インバータによって周波数を数万Hzに高めれば肉眼で検出できなくなり、結果的にちらつきを改善できる。

空調機や給水ポンプの分野では、電源周波数と電圧をインバータで変化させ、電動機の回転数を制御して能力調整する「インバーター制御」を組み込み、空調機や給水ポンプの能力の調整を行っている。

誘導電動機は「極数」と「周波数」で回転速度が決定し、50Hz~60Hzの周波数電源においては、極数は2、4、6…という偶数単位での速度調整が最小値となる。

段階的にしか速度制御できない電動機に対して、電動機制御にインバーターを採用することで、周波数を細かに設定可能となり、回転速度の調整やトルクの無断階調整ができる。直接的に全電圧を印加するような単純運転と比べ、運転効率を大きく改善し、かつ省エネルギーを図られる。

インバータで周波数を変えて運転する場合、電圧を維持したまま周波数のみを低下させると、励磁電流が著しく増大し、始動電流が大きくなり発熱も高くなるため故障の原因となる。周波数を下げて運転する場合、電圧も同様に低下させる必要があるため注意を要する。

最も効率良く電動機を制御できる電圧と周波数の特性は「Vf特性」と呼ばれ、一般的な制御はVf特性に合わせて一定となるように制御されるが、低周波数域では発生トルクを調整するために、若干電圧を高める微調整が行われている。

インバータによる制御を行うと、電源系統に「高調波」と呼ばれる電流のひずみを発生させる。高調波は通信機器に異常ノイズを発生させたり、コンデンサに異常振動やうなりを発生させるため危険である。パッシブフィルタやアクティブフィルタといった、高調波を打ち消す機構の検討が重要である。

高調波についての詳細は高調波の知識を参照。