ソフトスターター vs VFD: モーターにはどちらを使用するべきですか?

ソフトスターターと可変周波数ドライブはどちらも制御されたモーター始動を提供できますが、解決する動作上の問題は異なります。最初の質問は、どのデバイスがより高度であるかということではありません。それは、モーターが制御された始動のみを必要とするか、それともプロセスが始動後にモーター速度を変更する必要があるかどうかです。

モーターが通常 1 つの固定速度で動作し、主な問題が高い始動電流、機械的衝撃、または突然の停止である場合、通常はソフトスターターが最初に評価されるテクノロジーになります。プロセスで継続的な速度調整、圧力または流量の調整、コンベア速度の変更、閉ループ制御が必要な場合は、通常、VFD を開始点として使用するのが適しています。-

最初のルールは多くのアプリケーションを解決しますが、すべてを解決するわけではありません。始動トルク、負荷慣性、時間あたりの起動数、電源容量、モーターの互換性、パネルの状態、設置総コストによって、最終的な決定が変わる可能性があります。

ソフトスターターと VFD の概要

通常、答えを決定する 1 つの違い

ソフトスターターと VFD の最も重要な違いは、何が起こるかです。モーターが動作速度に達した後.

ソフトスターターは主に加速を管理し、適切なモデルでは減速も管理します。モーターが通常の速度に達すると、通常はライン周波数で動作します。

VFD は電圧と出力周波数の両方を制御し、通常動作中にモーター速度を連続的に変更できます。

2 つの同一の遠心ポンプを考えてみましょう。最初のポンプは常にフルスピードで動作しますが、起動時または停止時に許容できない圧力ショックが発生します。ソフトスターターは、不必要な速度制御機能を追加することなく、実際の問題を解決できる可能性があります。-

2 番目のポンプは、変化する圧力設定値を 1 日を通して維持する必要があります。スムーズな始動だけではそれは実現できません。モーター速度は、VFD を指すプロセス制御戦略の一部となる必要があります。

クイック選択ルール

まずは次の実践的なルールから始めてください。

• モーターが特定の速度で動作し、始動イベントのみが問題を引き起こしている場合は、最初にソフトスターターを評価します。
• 通常の生産中にモーター速度を変更する必要がある場合は、VFD を評価してください。
• プロセスで圧力、流量、またはその他のプロセス変数の PID 制御が必要な場合、通常は VFD が関連するデバイス クラスになります。
• 負荷の離脱トルクや慣性が大きい場合には、始動電流の低減だけを基準に選定しないでください。
• アプリケーションがシンプルで固定速度の場合、VFD 機能を追加すると、プロセス価値が生み出されずにコストと試運転作業が増加する可能性があります。{0}}

ソフトスターターと VFD によるモーター制御の違い

基本的な電力経路を理解すると、選択ルールを適用しやすくなります。

ソフトスターターの仕組み

一般的なソフトスターターは、サイリスターとも呼ばれる SCR を使用して、加速中にモーターに供給される電圧を制御します。

簡略化されたシーケンスは次のとおりです。

AC 電源 → SCR 制御 → 電圧ランプまたは電流制限 → モーター加速 → フル動作電圧

多くの設計では、加速が完了するとバイパス配置も使用されます。

すぐに全線電圧を接続するのではなく、印加電圧を徐々に増加させることにより、ソフトスターターは電気突入と機械的ショックを軽減できます。ただし、電圧を下げると、負荷を加速するために利用できるトルクにも影響します。

そのため、始動電流をできるだけ低くしたいという理由だけでソフトスターターを選択すべきではありません。

VFD の仕組み

一般的な VFD は異なるアプローチを採用しています。

AC入力→整流器→DCバス→インバータ→制御された電圧および周波数出力

インバータが出力周波数を制御するため、VFD は起動後もモータ速度を変更し続けることができます。

これにより、速度自体がプロセス変数である場合にドライブが役立ちます。ポンプは圧力要求に追従し、ファンは空気流要求に追従し、コンベアは生産要件に応じて速度を変更できます。

ドライブのアーキテクチャ、用語、サイジング、選択の詳細については、次のドキュメントを参照してください。可変周波数ドライブガイド.

コンタクタ、従来のモータ スタータ、ソフト スタータ、およびドライブを依然として個別のデバイス カテゴリとして比較している場合は、モーター制御装置比較ガイドその広範な決定をカバーします。

実際のインストールで重要な違い

仕様書があると比較が簡単に見えるかもしれません。実際のインストールにはさらに多くの変数があります。

最も注目すべき 3 つの行は、動作速度、起動トルク、およびデューティです。これらは、単純なオンライン比較表が間違った決定につながる可能性が最も高い場所でもあります。

始動電流は半分に過ぎません: 始動トルクも確認してください

多くの場合、プラントがソフトスターターを検討する理由は、モーターの突入電流を減らすことです。間違いは、始動電流を独立した仕様として扱っていることです。

ソフトスターターが加速中に誘導モーターにかかる電圧を下げると、利用可能なモーターのトルクも変化します。負荷は、離脱抵抗を克服し、許容可能な時間内に通常の速度に達するために、依然として十分な加速トルクを必要とします。

電流制限の設定が強すぎると、困難な負荷の加速が遅くなったり、適切に加速できなかったりする可能性があります。

これは、次のようなアプリケーションにとって特に重要です。

• すでにベルト上の材料から始まるコンベヤ
• 高い離脱抵抗を備えたクラッシャー
• 高慣性ファン-
• 重負荷の機械
• 厳格なアクセラレーション時間制限のあるプロセス-

スターターのサイズを決める前に、次の 4 つの質問をしてください。

• マシンはロードまたはアンロードを開始しますか?
• 負荷にはどのような離脱トルクが必要ですか?
• どのくらいの加速時間が許容されますか?
• モーターはどれくらいの頻度で始動しますか?

供給条件も重要です。発電機、小型変圧器、または電気的に弱い母線では、始動電流を減らすと電圧降下を制御できます。ただし、電流の削減は、機械を加速するために必要なトルクと切り離して考えることはできません。

困難な負荷の場合、モーターの銘板データだけでは不十分な場合があります。負荷特性、場合によってはモーターと負荷のトルク曲線を注文前に確認する必要があります。

ソフトスターターがより良い選択である場合

通常の生産中にモーターがフルスピードで動作し、主な問題が始動時または停止時にのみ発生する場合、ソフトスターターが有力な候補となります。

制御された始動が必要な固定速度モーター-

常に定格速度で動作するコンベヤを考えてみましょう。プロセスで生産速度の調整が必要ないが、始動時にベルトのショックやギアボックスにストレスがかかる場合、連続可変周波数制御はほとんど付加価値をもたらさない可能性があります。-

同じ原理が固定速度のポンプ、コンプレッサー、大型ファンにも当てはまります。{0}

マシンの種類自体が答えを決定するわけではありません。固定速度ポンプと可変流量ポンプでは、まったく異なるモーター制御戦略が必要になる場合があります。-

ソフトストップが重要な場合

ポンプ システムが一般的な例です。流量の急激な変化は、圧力過渡現象やウォーターハンマーの原因となる可能性があります。

適切なソフトスターターによる制御された減速は、適切な用途での急激な油圧変化を軽減するのに役立ちます。結果は配管、バルブ、ポンプの特性、油圧システム全体にも依存するため、これを万能の水撃ソリューションとして扱うべきではありません。-

ソフトスターターの選択が間違っている可能性がある場合

次の場合にはソフトスターターを再検討してください。

• プロセスには連続可変速度が必要です
• 必要な電流制限の下で始動トルクを達成するのが困難
• 開始周波数またはデューティが要求される
• 機械には高度な閉ループ プロセス制御が必要です-
• アプリケーションには、メーカーのスターター定格と照らし合わせて検証する必要がある動作条件が必要です

要件がより優れた診断とモーター データであり、可変速度ではない場合は、高度なスターターと従来のスターター設計を比較することも役立ちます。私たちのを参照してくださいスマート モーター コントローラーと従来のスターター ガイド.

VFD がより良い選択である場合

VFD は、その追加の制御機能がプロセスで実際に使用されるときに価値を発揮します。

運転中にモーターの速度を変更する必要がある場合

典型的な例は次のとおりです。

• 圧力や流量を調整するポンプ
• 需要に応じて風量を調整するファン
• 生産速度が変化するコンベヤ
• 複数の動作速度を必要とする混合または処理装置

このような場合、単にモーターをスムーズに起動するだけでは要件は満たされません。動作速度そのものが制御量となります。

プロセスに閉ループ制御が必要な場合-

多くの産業用ドライブは、PLC、外部コントローラ、またはサポートされている内部 PID 機能を介してプロセス フィードバックを使用して動作できます。

たとえば、圧力制御アプリケーションは次の基本シーケンスに従います。-

圧力センサー → コントローラーまたは PID → VFD 速度コマンド → ポンプ → 更新された圧力フィードバック

これは、単にモーターを最高速度まで上昇させることとは根本的に異なります。

より適切な低速制御が必要な場合-

アプリケーションによっては、速度を落とした制御された動作やより洗練されたトルク動作が必要な場合があります。

すべての VFD が自動的に高い始動トルクを提供するというのは正しい結論ではありません。性能はドライブ、制御モード、モーター、サイジング、およびアプリケーションによって異なります。

適切に選択された VFD と正しいモーター制御方法により、ソフト スターターよりもはるかに柔軟な速度とトルクの制御が可能になります。{0}

VFD が過剰な場合

VFD は技術的には、連続速度制御が不要な場合でもモーターを始動できます。それは商業的に最善の決定とは言えません。

モーターが常に定格速度で動作し、問題が始動電流または機械的衝撃のみである場合、VFD 機能により以下が追加される可能性があります。

• 設備コストが高くなる
• さらに試運転
• 追加のパネル熱
• 電力品質に関するさらなる考慮事項-
• より複雑なトラブルシューティング

正しい目標は、最も多くの機能を備えたデバイスを購入することではありません。実際のプロセス要件を解決する機能を備えたデバイスを購入することです。

アプリケーション別のソフトスターターとVFD

パンプス

ポンプの場合、「ポンプは VFD を使用する」という単純なルールは避けてください。

可変流量または可変圧力システムは、モーター速度を調整することでプロセスを直接制御できるため、多くの場合 VFD を指します。

常に一定の速度で動作するが、緩やかな加速または減速が必要なポンプは、ソフトスターターに適している可能性があります。

ファン

可変エアフロー要求を持つファンは、一般的な VFD アプリケーションです。プロセスが定期的にフルエアフローよりも少ないエアフローを必要とする場合、モーター速度を下げると、プロセス制御とエネルギーの両方の利点が得られる可能性があります。

ファンが常にフルスピードで動作し、唯一の問題が起動時のストレスである場合は、ソフト スターターがそれほど複雑ではなく要件を満たすことができるかどうかを評価します。

コンベヤ

コンベヤの場合は機器名ではなく用途をご確認ください。

聞く：

• 生産速度は固定ですか、それとも調整可能ですか?
• コンベアに積載が始まりますか?
• 離脱トルクは大きいですか？
• 機械的衝撃によりベルトやドライブトレインが損傷していませんか?

滑らかな加速のみを必要とする固定速度のコンベヤは、ソフト スターターを向いている可能性があります。{0}稼働中に生産速度を変更するコンベアが VFD を向いています。

コストの比較: 購入価格は総コストではありません

ソフトスターターは、主な業務がより限定されているため、通常、同等の VFD ソリューションよりも初期設備コストが低くなります。

ただし、機器の価格は初期費用のみです。

設置コストには、パネルの変更、配線、冷却、バイパスの配置、試運転、さらに必要に応じてリアクトルやその他の電力品質対策が含まれる場合があります。{0}}

運用コストにも注意が必要です。

ソフトスターターは主に開始イベントと停止イベントを変更します。あたかもモーターの動作エネルギーを継続的に削減しているかのように正当化されるべきではありません。

VFD は、アプリケーションがモーターを有意義な期間フルスピード未満で動作させることを許可する場合、動作エネルギーを削減できます。実際のメリットは、負荷、動作プロファイル、電気料金、年間動作時間によって異なります。

簡単な投資比較については、次のようになります。

回収期間=増分設置コスト ÷ 年間の検証済み節約額

測定された、または現実的なプラント データを使用します。一般的な省エネ率に基づいて購入することは避けてください。-

見落としがちな VFD 設置チェック

VFD はより詳細な制御を提供しますが、そのパワー エレクトロニクスにより追加のエンジニアリング チェックも導入されます。

高調波と電力品質

すべてのドライブに同じ高調波フィルタまたは入力アクセサリが必要であると想定しないでください。

電力品質の要件は、電気システム、プロジェクト規格、システム インピーダンス、ドライブ構成、その他の接続機器によって異なります。{0}}一部の設備ではラインリアクトル、チョーク、またはその他の緩和策が適切な場合がありますが、それらは普遍的な要件ではありません。

モーターケーブルとdV/dt

モーター ケーブルが長いと、PWM スイッチングと電圧上昇に関連する出力側の懸念が増大する可能性があります。{0}}

一般的な最大ケーブル長を適用しないでください。選択したドライブ メーカーのケーブル ガイダンスを確認し、実際の設置に出力側の緩和策が必要かどうかを判断してください。-

既存のモーターの互換性

後付けの場合は、モーター自体の検査も必要です。

次の 2 つの質問が特に重要です。

1. モーターの絶縁は意図した VFD 用途に適していますか?
2. 低速で長時間動作した場合、モーターは適切に冷却されますか?

モーター駆動のシャフト ファンもモーター速度が低下すると遅くなり、自己冷却が低下する可能性があります。-したがって、低速、高トルクの動作については、追加の熱評価が必要です。-

パネルの熱と換気

既存のスターターをドライブに交換することは、必ずしも単純なコンポーネントの交換とは限りません。

モデルを完成させる前に、利用可能なキャビネットのスペース、周囲温度、換気、必要なクリアランス、エンクロージャの状態、およびメーカーのディレーティング要件を確認してください。

購入前にソフトスターターまたは VFD のサイズを決める方法

正しいデバイスの選択は、馬力だけではなくデータから始まります。

1. モーターの銘板から始めます

記録：

• 定格電圧
• 全負荷電流、または FLA
• kWまたは馬力
• 頻度
• 定格回転数

多くの場合、「30 kW モーター」とだけ書かれたメッセージよりも、明確なモーターの銘板の写真の方が役に立ちます。

2. 負荷を定義する

モーターが実際に何を駆動するかをサプライヤーに伝えてください。

• ポンプ
• ファン
• コンベア
• コンプレッサー
• クラッシャー
• ミキサー
• その他の機械

また、負荷に負荷がかかり始めているか、分離トルクが高いか、または慣性が大きいかどうかも特定します。

3. 義務を定義する

重要な操作情報には次のものが含まれます。

• 1時間ごとに開始
• 必要加速時間
• 減速度要件
• 通常の動作速度範囲
• 過負荷要件
• 連続運転または断続運転

4. 設置条件の確認

確認する：

• 供給電圧と周波数
• 周囲温度
• 高度
• 利用可能なパネルスペース
• エンクロージャの要件
• 既存の保護と配線

5. 制御と通信の要件を定義する

ドライブの購入後まで、制御システムに特定のインターフェイスが必要であることが判明しないでください。

最終シリーズを選択する前に、必要な I/O、Modbus、PROFINET、EtherNet/IP、PID、ブレーキ、安全性、PLC 統合、その他の制御要件を確認してください。

VFD が必要であることがすでにわかっている場合は、こちらを確認してください。可変周波数駆動範囲。既存のメーカーまたは正確なカタログ番号がある場合は、CHENTUOモデルライブラリより高速な開始点です。

3 つの簡単な選択例

例 1: 可変流量遠心ポンプ-

動作条件:流量需要は 1 日の中で変化します。

エンジニアリング要件:モーターの出力はプロセスの要求に従う必要があります。

含意:システムには、加速度の制御だけでなく、動作速度の制御も必要です。

出発点:VFD。

最終的なドライブは、モーターの FLA、電圧、制御方法、設置条件、プロセス要件に照らしてチェックする必要があります。

例 2: 機械的ショックを伴う固定速度コンベヤ-

動作条件:コンベヤは常に全速力で動作しますが、始動時にベルトとドライブトレインに衝撃が生じます。

エンジニアリング要件:継続的な速度調整なしで加速を制御します。

出発点:ソフトスターター候補。

注文する前に、コンベアが負荷をかけて開始するかどうか、および提案された電流制限以下に十分な開始トルクが残っているかどうかを確認してください。

例 3: 高-ブレークウェイ-トルク負荷

動作条件:プラントは始動電流を削減したいと考えていますが、機械が動き始めるには高いトルクが必要です。

エンジニアリング上の競合:電流は低い方が望ましいですが、過剰な電流制限は満足な加速を妨げる可能性があります。

出発点:エンジニアリングレビュー。

モーターのkWだけで機器を選定する用途には向いていません。まず、モーター電流、負荷トルク、始動条件、加速時間、および供給制限を確認する必要があります。

ソフトスターターか VFD かを決める 6 つの質問

デバイスを選択する前に、次の順序を使用します。

通常動作中にモーター速度を変更する必要がありますか?
「はい」の場合は、VFD の評価から始めます。

問題は起動または停止に限定されますか?
「はい」で、モーターが通常は全速力で動作する場合は、ソフトスターターを評価します。

負荷に必要な始動トルクはどれくらいですか?
離脱トルクが高い場合は、より詳細なチェックが必要です。

動作速度を下げるとプロセスやエネルギーの価値が生まれますか?
「はい」の場合、VFD には追加コストが正当化される可能性があります。

スタート義務はどれくらい厳しいですか？
時間ごとの始動時間、加速時間、過負荷、熱状態を確認します。

どのようなシステム制約が存在しますか?
電源の強度、パネルスペース、高調波、モーターの互換性、通信、および改造要件を考慮してください。

これらの質問のいくつかに答えられない場合は、部品番号を選択する前にアプリケーション データを収集してください。

よくある選択の間違い

最終決定: どれを選択するべきですか?

を選択してくださいソフトスターターモーターが通常 1 つの固定速度で動作し、主な目的が不必要な連続速度制御を追加することなく始動電流、機械的ショック、または突然の停止を軽減することである場合。

を選択してくださいVFD通常の動作中にモーター速度を変更する必要がある場合、プロセスで圧力または流量制御が必要な場合、生産速度が調整可能である場合、またはアプリケーションがより柔軟なモーター制御の恩恵を受ける場合。

リクエストするアプリケーションのレビュー始動トルクが不確実な場合、負荷の慣性が大きい場合、電源が発電機で給電されているか電気的に弱い場合、始動負荷が厳しい場合、既存のモーターを改造している場合、または必要な VFD アクセサリが不明な場合。{0}

すでにカタログ番号をお持ちの場合は、弊社のカタログ番号を使用してください。モデルライブラリ検索を続行するには、まだ選択中の場合は、モーターの銘板、電圧、FLA、負荷タイプ、時間当たりの開始数、必要な速度範囲、既存のコントローラーのモデル、通信要件、および数量を送信してください。

在庫、モデルの選択、または見積りのサポートについては、次のことができます。CHENTUOに申請詳細を送信してください.

よくある質問

 

 

VFD はソフトスターターの代わりに使用できますか?

VFD は制御されたモーター始動を実行でき、連続速度制御も提供するため、技術的にはソフトスターターに関連する多くの機能をカバーできます。ただし、ソフトスターターを VFD に置き換えることが、自動的に経済的に最良の選択になるわけではありません。モーターが常にフルスピードで動作し、可変速度機能が必要ない場合、追加の VFD コストと設置要件によって、プロセス価値はほとんど得られない可能性があります。

ソフトスターターはモーターの速度を制御しますか?

ソフトスターターは主に加速中にモーターを制御し、適切な製品では減速中にモーターを制御します。通常、通常の動作中に連続的なモーター速度制御は行われません。プロセスで動作速度を調整する必要がある場合は、VFD を評価します。

ソフトスターターとVFDではどちらが安いですか?

同等のモーター定格の場合、通常、ソフトスターターの方が初期機器の購入としては安価です。最終的な比較には、設置コスト、パネルの変更、試運転、動作エネルギー、メンテナンス要件、VFD が提供するプロセス制御機能の価値を含める必要があります。-

VFD はソフトスターターよりも多くのエネルギーを節約しますか?

VFD は、アプリケーションがモーターを長時間フルスピード未満で動作させることを許可する場合に、有意義な動作エネルギーの節約を実現できます。ソフトスターターは主に開始イベントと停止イベントに影響を与えます。エネルギー節約量は、デバイスのタイプから推測するのではなく、実際の負荷プロファイルと動作時間から計算する必要があります。

ポンプにはソフトスターターとVFDのどちらが適していますか?

ポンプの動作により異なります。主に始動または停止の制御が必要な固定速度ポンプは、ソフトスターター アプリケーションになる可能性があります。-モーターの速度を変更して流量または圧力を調整する必要があるポンプは、通常、VFD を向いています。

ソフトスターターまたは VFD のサイズを決定するにはどのような情報が必要ですか?

モーター電圧、FLA、kW または馬力、周波数、RPM、負荷タイプ、始動条件、時間当たりの始動数、加速要件、動作速度範囲、過負荷要件、電源の詳細、パネルの状態、通信要件から始めます。鮮明なモーター銘板の写真を提供すると、モデル選択の精度が大幅に向上します。

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