VFD制動抵抗器のサイジング：3つの重要なステップと計算式

皆さんこんにちは。本日はVFD（可変周波数駆動装置）用制動抵抗器の選定に関する実践的な経験をお伝えします。これらの抵抗器はエネルギーを消費し、保護する役割を果たします。 VFDドライブ, 適切な選択がシステムの安全性と信頼性にとって極めて重要となります。本稿では、動的制動抵抗器選定の要点を迅速に把握できるよう、5つの主要要素——電力計算、抵抗値決定、定格電圧選定、放熱対策、メーカー推奨事項——について解説します。.

制動抵抗器の電力計算

まず、VFD用制動抵抗器の定格電力はどのように計算するのでしょうか？

現場技術においては、過度に複雑なモデルは必要ない。簡潔で実用的な経験則式の方が、より大きな実用価値を提供する：

P = モーター定格電力 × 制動デューティサイクル × K

場所：

• モーター定格出力：例：7.5kW、11kW、55kW；;
• 制動デューティサイクル：モーター定格トルクの割合；;
• 10%デューティサイクル：モーター定格トルクの10%に相当する。;
• 30%–50% デューティサイクル：頻繁な制動用途に適しています；;
• デューティサイクルが高いほど、制動トルクが大きいことを示す。;
• K（安全率）：推奨範囲 1.2～1.5。.

例えば、制動抵抗器の電力計算において：

• 短時間ブレーキ（例：5秒以内）の場合、10%デューティサイクルで十分である；;
• 頻繁な制動には、30%以上に増量してください。.

制動抵抗器のオーム計算

抵抗値の計算式は次のとおりです： R = U² / P

場所：

• R: 制動抵抗器の抵抗値;
• U: 可変周波数駆動装置（VFD）の直流母線電圧；;
• P: 制動抵抗器の定格電力。.

実際の現場での応用において、バス電圧が540Vで電力が900Wの場合、以下のようになります：

R = 540² / 900 = 324Ω。.

ただし、制動時にはバス電圧が700～750Vまで上昇することが多い点に留意してください。したがって、計算は実際のピーク値に基づいて行う必要があります。.

これは可変周波数駆動装置（VFD）の制動抵抗器の値を計算する方法における重要な詳細です。.

過電圧定格と安全係数

多くの場合、バスバーの定格電圧（例：540V）に基づいて過電圧定格を直接選択しますが、これは安全ではありません。.

制動時には、エネルギーのフィードバックにより母線電圧が700～800Vまで上昇する可能性がある。.

したがって、コンデンサの破壊や抵抗器の焼損を防ぐため、VFDの制動抵抗器の耐電圧定格は800V以上で選定すべきである。.

これはまた、制動抵抗器の安全係数計算において最も見落とされがちな側面でもある。.

制動抵抗器の設置と冷却

制動抵抗器の設置と冷却に関して、熱性能は寿命にとって極めて重要である。.

頻繁な制動時には、抵抗器の温度が400～500℃に達する可能性がある。.

安全を確保するために：

• VFDヒートシンクに取り付けられたアルミケース抵抗器を選択する；;
• あるいは、強制空冷システムを採用し、空気の流れを抵抗器表面に直接当てる。;
• 設置環境に十分な換気があることを確認してください。.

冷却が不十分だと熱管理が損なわれ、抵抗器が発熱して赤熱したり、筐体が変形したりする可能性があります。.

メーカー推奨事項

VFD用制動抵抗器のメーカー推奨事項はブランドによって異なります。.

信頼性の高いメーカーのほとんどは、製品マニュアルに包括的な選定表を掲載しており、VFDの電力と制動デューティサイクルに基づいて抵抗器のパラメータ（定格電力、抵抗値、部品番号など）を自動的に適合させます。.

ユーザーは、規格外の抵抗器を購入しないよう、メーカーのVFD用制動抵抗器選定式を厳密に遵守することを推奨します。.

低品質製品は抵抗値の許容差が大きく放熱性が劣るため、短期間で故障しやすい。.

計算例

例： 7.5kW 三相 380V 可変周波数駆動装置:

• 制動時間：5秒；;
• デューティサイクル：10%;
• 安全率 K=1.2。.

計算：

• P = 7.5 × 1000 × 0.1 × 1.2 = 900W
• R = √700² / 900 ≈ 544Ω

定格電圧の選択：≥800V。.

最終推奨仕様：電力900W、抵抗値約540Ω、定格電圧≥800V。.

要約：適切な選択がシステムの安定性を確保する

制動抵抗器は、VFDドライブにおける回生エネルギーを吸収する重要な構成要素であり、直流母線電圧の安定性とシステムの安全性に直接影響を及ぼす。.

抵抗器を選定する際には、以下の点を総合的に考慮してください：

• 制動抵抗器の電力計算;
• オームの計算;
• 過電圧定格;
• 設置冷却;
• および製造元の技術仕様書。.

適切な選定は、制動抵抗器の効率を高めるだけでなく、VFD制動抵抗器の寿命を効果的に延長し、システム全体の安全かつ信頼性の高い運転を保証します。.