エアコンプレッサーにおける周波数インバータの応用

I. 技術的原理と主な利点

1.1 動作原理

インバータは、空気圧縮機の空気吐出量を制御するためにモータ速度を調整し、一定圧力出力を実現します。主なワークフローは次のとおりです。

1. 圧力検出: 圧力センサーがシステムの圧力をリアルタイムで監視します。
2. 信号フィードバック: 圧力信号はインバータに送信されます。
3. 周波数調整: インバータは、圧力信号に基づいてモータの電源周波数を変調し、回転速度を変更します。
4. 吐出量調整: モータ速度の変化は、コンプレッサの吐出量の変動につながり、正確な圧力制御を可能にします。

1.2 主な利点

(1) 省エネ

• 無負荷損失の排除: 従来の空気圧縮機は、需要が低い場合でも全速力で動作しますが、インバータは速度を下げて無駄なエネルギーを最小限に抑えます。
• 圧力帯域損失の削減: 従来のユニットは、圧力制限内で頻繁に負荷/アンロードしますが、インバータは圧力を安定させてエネルギーの無駄を削減します。
• ソフトスタートによる影響の軽減: 起動電流は定格電流の1.5～2倍（従来のユニットは6～8倍）であり、グリッドへの衝撃とエネルギー消費を大幅に削減します。
• 省エネ率: 60～80%の負荷条件下で30～40%の省エネ。たとえば、55kWの空気圧縮機は年間130,000～170,000 kWhを節約し、標準石炭消費量の40～50トン削減に相当します。

(2) 機器の保護と寿命の延長

• 機械的摩耗の低減: 部分負荷でのモータ負荷の低下は、ベアリングやその他のコンポーネントの寿命を延ばします。
• 安定した圧力: パイプラインの漏れや機器の故障を最小限に抑えます。

(3) インテリジェント制御

• 統合されたPLCとHMI: リモート監視、データ可視化、障害アラート、自己診断を可能にします。
• 通信プロトコルサポート: Modbusなどのプロトコルと互換性があり、上位システムとのシームレスな統合を実現します。

II. 選択ガイドライン

2.1 負荷のマッチング

• 往復動空気圧縮機 （衝撃負荷）：150％の瞬間的な過負荷容量を持つインバータを選択します。
• スクリュー空気圧縮機 （定トルク負荷）：低周波トルク出力を優先します。

2.2 電力計算

• 式: インバータ定格電力 = (空気圧縮機モータ電力 × 1.1) / 0.92。
• 電気的パラメータ: 接地抵抗 < 4Ω、三相不平衡 < 2%。2.3 互換性とテスト通信プロトコル

: インバータとPLC間のプロトコル互換性（例：Modbus）を確認します。緊急停止とソフトスタートを含む72時間の合同デバッグを実施します。

• EMIフィルタ: 電磁干渉を軽減するために、電源入力に必須の設置。
• 2.4 環境適応性高地地域

: 出力容量は標高1,000mごとに6～8%減少します。強化冷却インバータを使用します。

• 防爆環境: ATEXまたはIECEx認証が必要です。
• III. 典型的なアプリケーションケース3.1 浙江新富嶺電気有限公司

ソリューション

: 永久磁石同期空気圧縮機を駆動するPuleteコントローラを備えたH130専用インバータ。

• 利点:
• 100%の伝送効率を備えたコンパクトな設計。負荷電流は220Aから130Aに低下し、アンロード電流は90Aから50Aに低下しました。
  • 低速でも優れたエネルギー効率。
  • 3.2 陝西省鉱山会社の改修
  • 背景

: 元の132kW固定速度空気圧縮機は、高い起動電流と激しい圧力変動がありました。

• 結果:
• 起動電流の削減と圧力の安定化。負荷電流は220Aから130Aに低下し、アンロード電流は90Aから50Aに低下しました。
  • 3.3 製薬および電子産業
  • 医薬品

: ガス流量、圧力、温度の正確な制御により、包装品質を確保。

• 電子機器: 安定した高純度ガス出力は、半導体製造の要求を満たします。
• IV. 結論インバータは、インテリジェントな速度調整を通じて空気圧縮機の性能を最適化し、省エネ、圧力安定化、機器寿命の延長、インテリジェントな管理を実現します。選択には、負荷タイプ、電力のマッチング、環境適応性、互換性を慎重に検討する必要があります。ケーススタディは、その重要な産業上の利点を検証しています。世界の炭素削減イニシアチブにより、インバータ駆動の空気圧縮機は、産業エネルギー効率の主流の選択肢となる態勢を整えています。