인바터 용어

 

개요

인바타는 AC 드라이버라고도 하며 상교류 전압과 교류주파수를 가변하여3상 유도 전동기의 속도를 제어하는장치를 말합니다.

인바터의 기본 원리

인버터의 원리는 전력용 반도체(Diode, Thyristor, Transistor, IGBT, GTO 등)를 사용하여상용 교류전원을 직류전원으로 변환시킨 후,다시 임의의 주파수와 전압의 교류로 변환시켜유도전동기의 회전속도를 제어하는 것이으로써유도전동기의 자속밀도를 일정하게 유지시켜효율변화를 막기 위하여 주파수와 함께 전압도 동시 변화시켜야 합니다.사전적 의미로는 DC전원을 AC전원으로 변환하는 전원변환장치를 일컫는 것이지만,일반적으로는 AC전원의 전압 및 주파수를 제어하기 위한 전력변환장치를 통칭한다.실제 구성은 상용AC전원을 DC전원으로 변환하는 CONVERTER부분과 DC전원을 재단하여전압 및 주파수가 변화된 AC전원으로 변환하는 INVERTER부분으로복잡하게 형성되어 있으나 간단히 INVERTER라 호칭하고 있습니다.

LS산전 2023년형  LSLV 인바타

G100인바타.pdf

5.20MB

LS산전 .2023년형 인바타 카다로그 참조

내용보기

센서리스 벡터 인버터

LS산전 인바타 정의에 의하면 모터에서 회전력 (토오크)를 발휘하는데는자속과 전류가 직각으로 쇄교하여 힘이 발생 합니다만,유도전동기의 경우 그 유도현상을 일으키는 자속과 전류가 직각으로 쇄교하게 기계적으로 구성할수가 없습니다.이에 전기적으로 자속을 일으키는 전류와 토오크를 일으키는 전류가 직각이 되게 인버터에서 공급하는 전류를 위상제어합니다.센서리스벡터제어 방식의 장점으로는 토오크:전류비가 크게 됩니다.낮은 전류로도 V/F 제어 방식에 비해 큰 토오크를 발휘합니다.간단히 말해 이 위상을 별도의 센서없이 자속과 토오크 성분을 제어 하는 방식이 센서리스 벡터제어 방식 입니다.

인바타 설명 (캠코 자료).pdf

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인바타 설명자료 참조 합니다.

벡터 인버터 Vector Inverter

벡터인버터는 반드시 엔코더 옵션카드가 장착되고,모터에도 엔코더가 장착 되어 있어야 합니다.엔코더 없이 사용 할 경우 센서리스벡터 인버터라고 합니다.따라서 인바터 선정시 백터 인버터를 선정할 경우 이러한 특성을 반드시 고려 하여야 합니다.백벡터모드 시 서보모터와 동일한 위치 속도,토르크의 특성을 갖습니다.모터를 구동시 자속 성분과 토오크 성분을 속도센서 (엔코다를 (open collector나 line drive형))를 사용해 제어하는 방식의 인버터를 백터인버터 라고 말합니다.벡터 인버터는 고정도의 신뢰성을 요구 하는 엘리베이터나, 철강산업등 기타 산업현장세서 servo 정도의 안정적 시스템에 많이 적용하게 되며, 벡터 제어 전용모터를 사용하게 됩니다.벡터 제어 전용모터는 온도 변화에 따른 motor 특성 보상 및55Hz의 속도 응답을 갖추고 있습니다.

V.V.V.F와 인버터

V.V.V.F는 Variable Voltage Variable Frequency의 약칭이며, 주파수를 변환하는 동시에 전압도 비례해서 변화시키는 가변 주파수 인버터 방식을 말하며 일반적으로 인버터와 같은 뜻으로 사용됩니다.

동작원리 및 특성

PWM과 PAM제어의 차이 PWM이란 Pulse Width Modulation (펄스폭 변조)의 약칭으로 평활된 직류전압의 크기는 변화시키지 않고 펄스상의 전압의 출력시간을 변화시켜 등가인 전압을 변화시킵니다.모터에 흐르는 전류가 정현파에 가까워지도록 출력 펄스의폭을 차례로 변환시키는 방식을 정현파 PWM이라 부르고, 저주파 영역의 모터 토크리플이 작으므로 최근에는이 방식이 주류로 되어가고 있습니다.PAM은 Pulse Amplitude Modulation (펄스 높이 변조)의 약칭으로 교류를 직류로 변환할 때의 직류 크기를 변환시켜 출력합니다.그래서 PWM에 비해 고조파 성분이 적고 모터의운전음이 작아지는 특징이 있습니다.

전압형과 전류형의 차이

전압형 인버터는 상용전원을 콘버터로 직류로 변환한 후 콘덴서에서평활된 전압을 인버터부에서소정의 주파수의 교류출력으로 변환합니다.즉, 전압형 인버터는 전압의주파수를 변환해서 모터의 회전수를 변환하는 방식입니다.전류형 인버터는 콘덴서 대신에 코일(리액터)이 있습니다.콘버터에서 직류로 변환한뒤 전류를 리액터로 평활해서 인버터에서 교류출력합니다.즉, 전류형 인버터는 전류의주파수를 변환해서 모터의 회전수를 변환하는 방식입니다. 범용 인버터는 전압형이 채용되어지고 있습니다.

정격이 60Hz인 표준모터를 60Hz이상에서 운전할 수 있습니까?그리고, 토오크는 어떻게 됩니까?

정격이상의 주파수(50, 60Hz)로 운전할 때는 전압은 일정한 상태에서 주파수 제어가되므로 출력일정(정출력)특성으로 됩니다. 그러나 토크는 거의 2승에 비례해 감소하게됩니다. 고속으로 토크가 필요한 경우에는 모터와 인버터의 용량선정에 주의가 필요합니다.

인버터가 전압과 주파수(V/F비)를 비례적으로 변환해서 출력하는 이유는 무엇입니까?

모터는 철심에 코일을 감아 자속을 만들고 그 자속과 회전자에 흐르는 전류와의 전자력에의해 회전합니다. 정격 주파수 이하에서 전압이 일정한 채 주파수만을 낮추면 자속이과대해 지고 자기 회로가 포화해서 모터를 손상시킵니다. 이 때문에 주파수와 전압을비례적으로 변환하는 것입니다. (V/F일정 제어)상용전원에서 전압이 내려가면 전류가 증가하지만 인버터의 경우 주파수를 내리면전압도 내려가는데 왜 모터의 전류가 증가하지 않습니까?주파수를 내려 모터의 속도를 낮추어도 같은 출력을 내면 전류는 증가하지만 토크 일정조건하에서는 대부분 일정한 전류가 흐릅니다.전압과 주파수를 비례적으로 변환하는 경우 모터의 토오크는 어떻게 됩니까?주파수를 내릴 때 완전히 비례로 전압을 내리면 직류 저항분은 작아져도 직류 저항분은변화하지 않으므로 저속에서는 토크가 작아지는 경향이 있습니다. 그래서 낮은 주파수에서는 출력전압을 약간 높게 V/F를 설정해서 기동토크가 높아지도록 하고 있습니다.이 방법을 토크 부스트 기능이라고 합니다.일반적으로 인버터로 모터를 운전할 때 3Hz 이상에서 사용하는데 3Hz이하는 출력이>되지 않는 것입니까?>최저 사용주파수와 기동주파수는 다릅니다. 최저 사용주파수는 모터의 온도 상승이나기동 토크의 크기등의 조건으로 3Hz전후로 합니다만, 기동 주파수는 실제로 전압이출력되는 지점으로 대략 0.2~5Hz 정도가 됩니다.

 

설치 및 배선

인버터에 삼상전원이 아닌 단상전원을 입력해서 사용할 수 있습니까?인버터에 단상전원을 인가해서 사용하게 되면POWER CONDENSER에 리플이 증가해콘덴서가 소손되고 토오크 특성이 떨어질수 있습니다.어쩔수 없이 단상전원을인가할 수 밖에 없는 상황일 경우 모터용량보다 약2배(배) 높은인버터를 사용하시기 바랍니다

인버터와 모터사이의 배선거리와 전선굵기는 어떻게 선정하면 됩니까

인버터와 모터사이의 배선거리가 긴 경우,특히 저수파수 출력시는 전선의 전압강하에의해 모터의 토오크가 저하합니다.전선은 전압강하가 2%이내로 되도록 두꺼운 전선을사용해 주십시오.거리가 먼 경우에는 배선의 부유용량에 의해 충전전류의 영향을 받아서과전류 트립이오동작할 수 있으므로 배선길이는 300M (최대500M)이내로 해주십시오.

인버터 2차측 출력선에 모터보호형 써멀 릴레이를 설치해야만 합니까?

모터를 과열에서 보호하기 위해 인버터에는 전자써멀 보호기능이 내장되어 있으므로 따로외부에 써멀 릴레이를 설치할 필요가 없습니다.그러나 인버터 한대로 여러대의 모터를 운전하는 경우나 다극모터를 운전하는 경우는인버터와 모터사이에 열동형 써멀릴레이(OCR.EUCR.TH RELAY)을 설치해 주십시오.이 경우에는 전자써멀 기능을 사용하지마시고 열동형 써멀릴레이 값은 모터정격전류의약1.1배에 선간누설전류를 더한 값으로 해주십시오.

가감속시간은 어떻게 설정하면 좋습니까?

모터의 가감속시간은 모터의 발생 토오크와 부하토오크,그리고 부하의 관성모멘트 에따라 결정됩니다.가감속중에 전류제한 기능이나 스톨방지기능이 동작하는 경우에는 시간이 증가할 수 있으므로가감속시간을 길게 설정해 주십시오.가감속시간을 짧게 하고 싶을 때는 외부에 정격의 제동저항(DB저항)을 달거나 토오크 부스트값을크게 설정하든지(너무 크게하면 시동시에 과여자전류로 인해 과전류 트립이 발생할수 있음)인버터의 용량을 크게 선정하면 가능합니다.

인버터 1차측에 역률개선용 리액터를 설치하는 것은 역률개선외에 또 다른 이유가 있습니까?

역률개선용 리액터는 역률개선이외에도 대용량의 전원트랜스(1000kVA) 가까이 (10M이내)에 인버터를 접속한 경우나 입력전압 변동률이 3%이상이 되면 설치해야합니다. 대용량의 전원트랜스(1000kVA) 가까이(10M이내)에 인버터를 접속한 경우에는인버터 전원입력 회로에 과대한 피크전류가 흘러 인버터가 소손될수 있고,입력측 전압변동률이 크게 되어도 콘버터부의 다이오드 모듈이 소손될수 있습니다.

INV. 관련용어

AUTO TUNING 이란 무엇입니까?

한마디로 유도전동기 내부의 전기적 특성값을 인버터 자체에서 읽어, 모터를구동시에 필요한 파라메터를 인버터 스스로 설정하는 것입니다. 이렇게 되면센서리스 벡터 제어를 올바르게 수행 할수 있습니다

인버터에서 말하는 오픈 루프와 클로즈드 루프란 말은 무엇입니까?

사용하는 모터에 속도 검출기(엔코더 등)를 붙이고 실회전 속도를 제어하는 장치로피드백하면서 제어하는 것을 클로즈드 루프라고 하며 속도 검출기없이 운전하는것을 오픈 루프라고 합니다. 범용 인버터는 오픈 루프방식이 많지만 벡터 인버터는클로즈드 루프를 기본사용합니다.

주파수 분해능이란 무엇이며, 어떤 의미가 있습니까?

인버터에서는 주파수 지령이 아날로그 신호일지라도 출력 주파수는 단계적으로설정됩니다. 이 스텝의 최소값을 주파수 분해능이라 하며 보통 0.01Hz의 값을 가집니다. 분해능이 작다는 것은 설정 주파수를 정밀하게 조정할수 있고 모터의 회전수도 4극모터에서 1분해능에 대해 1RPM이하로 제어 할수 있습니다

인바타에서 제동저항은 무엇이며,  DB저항 이란?

인버터로 모터를 감속할 때는 모터는 유도발전기 역할을 해서 인버터측으로회생전압을 보내는데 이 회생된 전압을 인버터 차체에서 소비시켜 모터를 정지 시킵니다. 인버터는 자체 제동토오크는 약20%인데 외부에 제동저항을 달아 회생전압을 외부에서 소비시키면 100%이상의 제동토오크를 발휘할 수 있습니다.그리고, DB는 바로 Dynamic Brake의 약자입니다.

토오크란 무엇입니까?

모터가 발생한 힘 즉, 회전력을 토오크라고 합니다. 일반적으로 힘으로 불리우는 직선운동에서는 kgf또는 N으로 표현되어지는데 모터의 경우는 축이 회전하는데서힘을 발생하므로 회전운동에서는 토오크 (kgfm), (Nm)으로 표현됩니다.인바타제어에서는 속도제어와 토르크제어 방식이 있고 같이 제어하는 인바타도 있습니다.인바타는 기본적으로 속도제어는 다 가능하지만 토르크제어는 없는 인바타도 있습니다.제조사의 인바타 특성을 확인한후에 구입합니다.

GD 이란 무엇입니까?

GD이란 물체의 관성을 수직화한 것으로 무게와 지름의 2승에 비례합니다.무겁고 지름이 큰 물체는 관성이 크고가벼운 물체는 관성이 작게 됩니다.이 큰 부하는 가속, 감속에 시간이 걸리므로, 단시간에 가속, 감속하기위해서는 큰 모터 토오트가 필요하게 됩니다.

여자전류란 무엇입니까?

회전력을 출력하기 위해 필요한 기본이 되는 전류로서 극수와 출력에 따라 다르게 됩니다. 기저 주파수와 토오크 부스트를 잘못 설정하여 (V/F)비가 너무 커지면과여자전류가 흘러 과전류 (OC)트립이 발생할수 있습니다.