インバータ換気動力盤
株式会社 創発システム研究所

目次■システム構成 ...................................................................................................................................... 1■仕様 ..................................................................................................................................................... 1■概要 ..................................................................................................................................................... 2■特徴 ..................................................................................................................................................... 2■比較 ..................................................................................................................................................... 4■標準外形図 .......................................................................................................................................... 5■システム構成

電気室
トンネル

インバータ換気動力盤
460V/415V

6600V

高調波対策

インバータ

長尺ケーブル

DFSA

開閉器箱

JF

PLC

換気制御盤

■仕様機
項

仕様

JF1 台用

目型

盤
仕様

種式

電気方式

JF2 台用

屋内自立閉鎖型
主回路：三相 3 線 460V 60Hz／415V 50Hz

制御回路 ：単相 100V

50/60Hz

盤寸法(参考)W1000×H2300×D1000mm

インバータ容量

37kW、55kW

入力電圧

三相 380～480V ±10%

出力電圧

三相 380～480V（入力電圧対応）

出力周波数0～50/60Hz

制御方式

2 レベル PWM 制御方式

サージ電圧ノイズ対策
軸電流対策

W1200×H2300×D1000mm

DFSA（帰還型正弦波化フィルタ）
三相ブリッジ（コンデンサ平滑） ACL+DCL 付
換算係数 k=1.4

高調波対策

12 パルス変換装置
換算係数 k=0.7(ｵﾌﾟｼｮﾝ)
自励三相ブリッジ(PWM コンバータ)
換算係数 k=0.0(ｵﾌﾟｼｮﾝ)

入力および出力信号

無電圧接点、Ethernet 通信、PLC 汎用ネットワーク

動力ケーブル2000ｍまで可

適用 JF

30,33kW×1、50kW×1

適用 JF モータ

汎用モータ使用可

シールド、ノンシールド対応

1

30,33kW×2、50kW×2

■概要
産業用インバータにノイズ対策を実装した、ジェットファン用換気動力盤です。
ジェットファンの回転数を制御することで、任意の坑内風速をつくり出します。
独自開発のフィルタを使い、ノイズによるジェットファンや他設備への悪影響を抑えます。
細かな回転数制御により、省エネ効果、安全性の向上が期待できます。

■特徴
インバータ換気動力盤は、産業用インバータを用いて、道路トンネルにおけるジェットファン（以下、JF）の回転数を制御し、任意の坑内風速をつくり出す動力盤です。
＜インバータ駆動について＞
ポンプやコンプレッサなどの分野においては、制御性の良さと省エネ効果の高さから、インバータ駆動を用いた製品がかねてより普及していました。ところが JF については、長らく実用化されることがありませんでした。長尺の動力ケーブルを介するという環境条件においては、（インバータ駆動を用いることで）JF のモータや周辺設備に対して悪影響を及ぼす「ノイズ」が発生するためです。
この問題に対し、弊社は独自のフィルタ（DFSA)を開発しました。また各設置場所に合わせた最適な設計を行うことで、実用化に成功しています。
＜ノイズ対策＞
インバータ駆動によるノイズは、大別すると盤の「電源側」と「出力側」から発生します。
電源側のノイズ（高調波電流）抑制には、多相トランス、あるいは PWM コンバータを用います。また、規定により伝導ノイズ対策が必要な場合は、EMC フィルタを設置します。
出力側のノイズ抑制には、DFSA を使用します。これにより、放射ノイズ・誘導ノイズの原因となるケーブル入口零相電流、ならびに JF モータへの過剰なサージ電圧を抑えます。
ケーブル入口零相電流

JF モータ端サージ電圧

6420DFSA なし-2-4-66420-2DFSA あり-4-60.060.08【DFSA によるノイズ抑制効果 イメージ】

20.1

0.120.14

＜省エネ効果＞
これまで一般的な JF の制御方式としては、JF 1 台ごとに運転／停止を制御し、その運転台数を増減させることで、換気に必要な風量（推力）をつくり出すというものでした。この「台数制御」
方式は、風速の微細な調整が難しく、過剰な運転となってしまう場合があります。一方、インバータ駆動方式は、JF の回転数を制御することよって、より効率的な運転を可能とします。同じ推力であっても、少台数の JF を 100％の風速で運転させるより、複数台の JF を低速で運転させた方が、電力が小さくなります。
【制御方式による省エネ効果】
台数制御
推力運転
台数

インバータ制御

風速

電力

運転
台数

省ｴﾈ効果

風速

電力

(縮減率)

20％

１台

100％

20％

５台

45％

9％

55％

40％

２台

100％

40％

５台

63％

25％

37％

60％

３台

100％

60％

５台

77％

46％

23％

80％

４台

100％

80％

５台

89％

72％

11％

100％

５台

100％

100％

５台

100％

100％

0％

＜安全性の向上＞
トンネル坑内で火災が発生した際、避難者の安全を確保する方法のひとつに「風速零化制御」があります。風の流れを抑制し、炎による熱や煙を天井部に滞留させるこの方法は、インバータ駆動方式を用いることで、迅速かつ安定した目標風速をつくり出すことができます。
【非常時の即応性比較 台数制御／インバータ駆動】
特徴

坑内風速 JF 運転例
4

JF 台数が少ないと風速
Number of Jet Fans
Air speed[]

電動機過熱保護などの坑
駆 内動 風台 速数台

JF 駆動台数[台]

0[m/s]

台
数
制御JFが不安定になり易い。

No. of Jet Fans

Air speed [m/s]

坑内風速[m/s]
2-2起動制限があり、風速

incident

事故

抑制に時間が必要

control

fire

火災

制御開始

-4-10

123456789104

最適な回転数の出力で
坑内
風
速

100

Air speed [m/s]

2

坑内風速[m/s]

5000

駆動

起動制限が無く、風速抑制が迅速-50-2-100

controlfire 制御開始
incident
事故
火災-4-150-10123345678910Ｊ
Ｆ
回
転数[%]

[m/s]

Air speed [m/s]

風速が安定化150

Rotational
speed [%]
JF 回転数[%]JF Rotation Speed [%]

制御方式

■比較
台数制御では、起動特性として、定格の 3~5 倍の始動電流が流れますが、インバータ駆動
は、起動から目標値にかけて JF の回転数を徐々に上げていくことができるため、過大な始動電流が流れません。そのほか台数制御とインバータ駆動の違いについて、以下に示します。
【特性比較比較項目
起動
特性

始動電流

複数台同時起動

台数制御／インバータ駆動】

台数制御

インバータ駆動

定格の 3～5 倍の始動電流が流れる

定格電流で起動する

過大な始動電流のため制限あり

制限なし

応答性

起動時における制限があり、即応性

運(非常時)に欠ける

転

省エネ性

特(平常時)

性

騒音

最大回転数で運転するため、常に騒複数台を低回転数で運転させ、騒音（JF）

音レベルが高いレベルを下げることが可能

受電変圧器
高調波電流抑制対策

設
備

換気動力盤

ノイズフィルタケーブル

常に定格電力で運転する

定格電流に加え、始動電流に合わせた容量が必要
必要なし

起動時制限がなく、即応性が高い定格以下の複数台運転により、省エネ効果が得られる

定格電流に合わせた容量が必要

電源容量によっては必要

コントロールセンタ、または換気動
力盤

インバータ換気動力盤
各通信設備やラジオへの悪影響を必要なし防ぐため、ノイズ抑制が必要

定格電流に加え、始動電流の電圧降定格電流の電圧降下を考慮する必下を考慮する必要あり

要あり

ノンシールドシールド、またはノンシールド

4■標準外形図＜JF 2 台用＞【W1200×H2300×D1000mm】（37kW、50kW 共通）＜JF 1 台用＞【W1000×H2300×D1000mm】（37kW、50kW 共通）＊開発機種のため、参考仕様＜側面（共通）＞＜基礎部（共通）＞5http://www.sohatsu.com

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