電気設備技術 File Note_2020-1001

回路のイメージ

三相誘導電動機の結線イメージ

(1) 回路図 … 想像図
三相誘導電動機の U1 - V1 - W1 は、商用周波数電源に接続します。U2 - V2 - W2 は、インバータユニットの出力に接続します。

(2) インバータユニットの周波数設定

•  インバーターユニットの周波数 f_INV ＜ 商用周波数 V₆₀ の場合は、電力は商用電源からインバータユニットに送られます。
  インバーターユニットの挙動は回生モードとなります。
  インバーター内の還流ダイオードは 3 相全波整流器となり、回生エネルギーを電解コンデンサにためます。
  この時に IGBT 素子のスイッチングでコンデンサの放電はできません。
  汎用インバータは放電抵抗をオプションで外付けするのはこの理由によります。
•  インバーターユニットの周波数 f_INV ＞ 商用周波数 V₆₀ の場合は、電力はインバータユニットから商用電源に送られます。
  インバーターユニットから見たインバーターユニットの挙動は力行モードになります。（商用電源から見た場合は、回生モードになる。）
  この場合は、還流ダイオード 🡲 電解コンデンサの充電はありません。

(3) インバータユニットの励磁電流の挙動
インバータユニット 🡲 商用電源配線 🡲 インバータユニットの入力配線を経由してインバータに戻る。
電源系統がまったく異なる場合は、変圧器を介して励磁電流はインバータユニットに戻る。

(4) うなり周波数の問題について
インバーターユニットの励磁周波数 f_INV と商用周波数 f₆₀ の間に周波数差により、うなり周波数が生じる。

(5) トルク変動を考える
三相電力の回転速度は商用周波数と同期して回転します。そこへインバーターユニットから励磁電流が流れます。
周波数差は数〔Hz〕程度にしないと、回生電力が大きくなってインバータユニットを壊す恐れがあります。

数〔Hz〕のうなり周波数のためトルク変動があるのではと調べましたがトルク変動（回転速度変動）はありません。
例えば、1 相がゼロの場合 … ①は、2 相と 3 相は 約 87〔％〕のトルクを出しています。
2 相がゼロの場合 … ②は、1 相と 3 相は 約 87〔％〕のトルクを出しています。

トルク＝電力です。下記の理屈からトルクや回転数の脈動はありません。
小難しい理論は抜きにして、平衡三相の電力の瞬時電力は時間に関係なく一定になり、その大きさは平均電力（有効電力）に等しい。
これを「多相交流電力の定常性」といいます。