VFD過電流障害の原因トップ10

VFDの過電流故障とは？​

VFD 過電流フォルトとは、VFD が定格値の 150% を超える過渡電流 (300 μs 以上持続) を検出した場合に起動される緊急保護応答を指します。過電流を検出すると、IGBT出力パルスは即座に遮断されます（電力システムのヒューズ保護機構と同様）。この異常が検出されると（VFDフォルトコード、例：FU-02、実際のコードは機器のマニュアルを参照）、電流トランスは±1%の精度で0.1ms以内に保護をトリガし、IGBTモジュールの焼損（接合部温度が175℃を超える）やモータ絶縁の炭化のリスクを防止します。このようなVFD故障は、VFDシャットダウンイベントの42%を占めますが、まさにパラメータの最適化とハードウェア検出によって未然に防ぐことができる中核的な故障です。.

VFD過電流障害の一般的な原因トップ10

1.過度のモーター負荷

高慣性負荷を駆動する可変駆動モーター（例えば、以下のようなもの 可変周波数駆動ポンプ 始動時にインペラが突然ストールまたはキャビテーションウォーターハンマーに遭遇した場合）、機械抵抗が急激に増加し、出力トルクが150%の制限値を超えざるを得なくなります。設定回転数を維持するために、VFDは電流を増加し続けます。電流が定格値の200%を超えて500ms以上継続すると、必然的にVFDの過電流フォルトがトリガーされます。チェックポイントは、ファンのブレーキ状態、ポンプハウジング流路の閉塞、トランスミッションシステムの異常な摩擦トルクなどです。.

2.ショートサーキット

出力相間/接地間短絡は、定格値(＞1000%)をはるかに超える電流を引き起こし、VFDコンポーネント(IGBT/コンデンサ)を爆発させ、VFDフォルトコード(VFDフォルトの最も深刻なタイプ)を即座にトリガーする可能性があります。.

3.不適切なVFDの設定

加速時間が短すぎる場合(<0.5s)、または電流制限が180%を超える場合、VFDのコンポーネント(IGBT/監視ユニットなど)が負荷特性を誤って判断し、VFDドライブが頻繁にVFD過電流故障を引き起こす原因となります。.

4.モーターまたはケーブルの問題

可変周波数モーター巻線間短絡（等価抵抗が20倍減少）またはVFD電気ケーブルの絶縁劣化（接地漏れ＞5mA）により、電流波形歪み（THD＞25%）および三相アンバランス＞5%が発生し、直接VFD故障の引き金となる。.

5.電力品質の問題

VFDの高調波(>30% THDi)が送電網を汚染すると、電流トランスのサンプリング歪み(偏差>15%)が発生します。この時点で、突然のVFD電圧スパイク（>6kV/3kAサージ）が発生し、VFDサージ保護応答遅延が>10μsの場合、IGBTモジュールがブレークダウンし、DCバス短絡が発生します。のVFDシステムの場合 HVACアプリケーション 始動-停止を頻繁に繰り返す場合、15%を超える電圧降下が発生すると、出力電流が200%を超えて補償的に急増し、VFDの過電流フォルトが直接トリガされる可能性があります。.

6.内部VFDの故障

VFD コンポーネント ハードウェアの損傷 (IGBT ゲートの故障、DC コンデンサ ESR の増加 > 50% 、または電流トランスのゼロドリフトなど) により、VFD のコンポーネントが異常な電流増加を出力する - ドライブボードの信号歪みにより、相電流が突然 > 200% 増加する。この非線形故障により、VFDの機械的負荷が正常であっても過電流保護が強制的にトリガーされます。.

7.負荷減速

可変速ドライブ（VSD）では、急激な減速が発生することがあります（遠心ファンのダンパが突然閉じる場合など）。このような減速時、VSDモーターは慣性により発電機モードに移行し、回生エネルギーがシステムに逆流し、DCバス電圧が120%以上に急上昇します。これにより、インバータ側のIGBTが逆電流サージに耐えなければならなくなり、VSDの過電流フォルトがトリガされます。典型的なシナリオ： 巻上げ機構の自由落下、コンベヤラインの緊急ブレーキ（ブレーキ抵抗器の容量が不十分な場合）。.

8.入力パワー・スパイク

落雷またはグリッド・スイッチングにより、VFD電圧スパイク（定格電圧の130%以上）が発生し、周波数ドライブ・インバータのDCバス・コンデンサに過電圧が生じ、IGBTゲート電荷が制御されずに導通し、180%以上の瞬時電流オーバーシュートが発生します。VFDサージ保護応答が100μsを超えると、過電流故障がトリガされます。.

9.急激な負荷変化

vfdドライブがミキサーのフィーダーやコンベヤーで詰まりに遭遇すると、負荷トルクが0.2秒以内に突然150%以上増加します。可変周波数ドライブモーター制御の10msの調整サイクルでは瞬時に対応できず、電流が200%のしきい値を超えることを余儀なくされます。VFDモータの過負荷許容時間が5ms未満の場合（永久磁石モータなど）、VFD過電流フォルトがトリガされます。.

10.アースの問題

接地抵抗が5Ωを超える場合やPEラインの接続が緩い場合、vfd地絡による漏れ電流（＞50mA）を効果的に放電することができません。制御システムはこれを負荷側短絡と誤認する可能性がある。この誤った電流が実際の動作電流に加わると、定格値の150%を超え、vfd過電流フォルトを直接引き起こす可能性があります。.

トラブルシューティングの手順

1.積荷の検査

VFD ウォーターポンプのインペラ詰まり（アイドルトルク > 定格値の 15%）、または可変周波数モータの過負荷（電流 > 110%、持続時間 > 10 秒）の有無を確認する。機械的振動（4mm/sを超える）を伴って0.5秒以内に150%の急激な上昇があれば、機械的負荷の異常がVFD過電流障害の根本原因であることが確認できます。.

2.VFD設定の見直し​

を行う場合 VFDドライブのトラブルシューティング, 以下を確認すること：

• VFD制御コアパラメータ：
  • 加速時間 (≥ モータイナーシャ時定数 × 3)
  • 電流制限（110%-150% FLA）
• 可変周波数ドライブモーター制御の互換性：
  • キャリア周波数（共振点を避けるため8～12kHz）
  • モータFLA値（銘板±5%との比較）
• VFD設定の異常信号：
  • 出力周波数発振 > ±2 Hz
  • DCバス変動 > ±15%
  • パラメータの不一致により、制御不能な電流サージが発生する可能性があります。電圧/電流トラッキング特性のリアルタイム監視が必要です（偏差が10%を超えるとアラームが作動します）。.

3.モーターとケーブルの点検

VFD モーター巻線の相間抵抗偏差 (＞±2%) およびケーブル絶縁 (メガオームメーター ≥5MΩ) をテストします。VFD の電気端子 (接触抵抗 >10mΩ) が緩んでいたり、絶縁が損傷していると、漏れ電流 >50mA が発生します。VFDケーブルのシールド層が破損していると、高周波干渉が発生し、過電流保護が作動することがあります。この隠れた問題は、LCRメーターを使用して共振周波数の偏差（±5kHz）をスキャンして特定する必要があります。巻線インターターン短絡のような深い損傷の場合は、専門家による可変周波数ドライブの修理が必要です。.

4.ショーツのテスト

3段階の検査を行う：

• 電源を切り、通電を確認→マルチメータでU/V/W相間の抵抗値を測定（±1%以上の差は異常）。
• メガオームメーターでテスト→相線と接地間の抵抗を測定（1MΩ未満は地絡を示す）
• 切り離しおよびテスト → VFD のコンポーネントを切り離す (IGBT モジュールの抵抗 < 10Ω は故障を示す)。短絡が検出された場合は、VFD トラブルシューティングのフローチャートに従い、損傷したコンポーネントを交換してください。相間短絡は VFD フォルトコードを報告する必要があり、すべての VFD フォルトの 33% を占めます。特に VFD 過電流フォルトは、このリスクを排除するために優先的な注意が必要です。.

5.モニター電圧

オシロスコープを使用して、VFD電圧のスパイク（ピーク130%以上）またはドロップ（100ms続く80%未満）などの入力側の過渡現象を捕捉します。このような変動は、VFDインバータに電流補償電力を増加させ、過電流を引き起こします。.

同期検出：

• VFD の高調波は >20% (電流サンプリング歪み) か?
• VFDのサージ保護応答は±15%はグリッド異常の警告を示します。.

トラブルシューティングのプロセス：

6.コンポーネントを個別にテストする

AC モーター VFD を負荷から切り離し、換気扇運転用の VFD をシミュレートする抵抗負荷を接続します (30% 電源など)。過電流が消えた場合、故障の原因は機械側にあります。そうでない場合は、機械を分解して VFD コンポーネントを点検します：

• IGBTモジュール（マルチメータでC-E端子の抵抗値を測定、10Ω未満なら故障している）
• ドライバボードのオプトカプラ（遅延が3μsを超える場合は交換が必要）
• 直流コンデンサ（ESRが定格値の200%を超えると不良と判断する）
• 損傷がひどい場合は、VFDドライブの修理や電源ユニットの交換が必要です。.

7.VFDの内部点検

周囲温度が40℃を超える場合、, HVACシステムにおけるVFD は、放熱不足による過電流保護のトリガーを防止するため、15% でディレーティングする必要があります。EMI 干渉源（30 MHz～500 MHz の周波数範囲にある近隣の VFD からのクロストークなど）は、誤トリガを引き起こす可能性があるため、RFI フィルタ（挿入損失が 40 dB を超えるもの）の設置が必要です。接地ネットワークの閉ループ抵抗が5Ωを超えると（直列接地を避ける）、迷走電流が100mAを超える異常検出電流を誘発する可能性があります。VFDの過電流障害の18%は、このような外部要因によるものです。.

結論 - VFDシステムにおける過電流故障の防止

VFDの過電流故障を防止および制御するには、多次元的な調整が必要です。 VFDメンテナンス (主要コンポーネントと冷却状態を定期的に検査)、異常電流の傾向をリアルタイムで監視し、VFDのトラブルシューティングを通じてVFDの故障コードを詳細に分析することで、故障率を大幅に低減することができます。中核となるのは、VFDコンポーネントの予知保全と負荷特性への的確な適応であり、過電流リスクを産業安全基準内に抑えることです。.