팬ㆍ펌프ㆍ송풍기 등 2승저감 토크 부하의 소비 전력은 회전수의 3제곱에 비례하므로, 인버터에 의한 회전수 제어로 풍량이나 송풍량을 조정하여 소비 전력을 절감할 수 있습니다.
인버터의 가장 간단한 V/F(Voltage/Frequency) 제어의 경우, 인버터를 사용하지 않는 댐퍼 제어 등의 출력량 제어에 의해 소비 전력 절감이 가능하지만, 팬ㆍ펌프용 인버터 FREQROL-F 시리즈에서는 최적 여자 제어를 개발함으로써 에너지 절약에 더욱 정진하고 있습니다(그림 1).
최적 여자 제어에서는 그림 2와 같이 모터 효율이 최대가 되도록 여자 전류를 제어하여 출력 전압을 결정합니다. 기존의 최적 여자 제어는 저속 운전으로 토크가 낮아지는 V/F 제어를 기반으로 여자 전류를 제어하므로, 기동시 높은 토크가 필요한 용도에는 적용할 수 없다고 하는 과제가 있었습니다.

그림 1. 제어 방식의 소비 전력 비교

당사의 고성능 범용 인버터는 V/F 제어의 기동 토크가 낮은 결점을 개선한 제어 방식으로 어드밴스드 자속 벡터 제어를 탑재하고 있습니다.이것은 부하 토크에 적합한 모터 전류를 흘릴 수 있도록 전압과 주파수를 보정하여 저속 토크를 향상시키는 제어 방식입니다.
F800 시리즈는 어드밴스드 자속 벡터 제어를 기반으로 최적 여자 제어를 함으로써, 그림 2, 그림 3과 같이 모터 효율은 동등하면서도 기동시 큰 토크를 얻을 수 있습니다. 번거로운 파라미터 조정도 불필요하고 관성이 큰 팬의 가속 시간을 단축하는 등 인버터를 적용할 수 있는 응용 범위를 넓히는 것이 가능합니다.

그림 2. 모터 효율

그림 3. 최적 여자 제어와 어드밴스드 최적 여자 제어

세계적인 지구 온난화 방지를 배경으로 세계 각국에서 고효율 모터의 제조ㆍ판매를 의무화하는 법규제의 도입이 진행되고 있습니다.
효율기준의 국제표준으로 2008년 10월에 IEC60034-30(단일측도 삼상 농형 유도기 효율 클래스)이 제정되었습니다. 이 중에서 IE1~IE4에 효율이 클래스로 구분되어 있는데, 수치가 높을수록 효율이 높다는 것을 나타냅니다. F800 시리즈는 IE3, IE4 상당의 당사 모터를 표준 제공함으로써, 파라미터 설정이 불필요하고 고효율 운전이 가능하게 되어, 에너지 절약 운전에 의한 비용 절감에 기여합니다.
IE3(프리미엄 효율)에 상당하는 당사 범용 모터 "슈퍼 라인 프리미엄 시리즈 (SF-PR)"는 IE1(표준 효율) 상당의 당사 표준 모터 "SF-JR"과 설치 치수 호환이 가능하며, 슬립량 조정 기능으로 SF-JR에서 쉽게 전환할 수 있습니다.

또한, 어드밴스드 자속 벡터 제어에서의 100% 연속 토크에 대해서 IE2(고효율) 상당의 당사 모터 "SF-HR"는 6Hz 이상의 위치,"SF-PR"은 0.5Hz 이상 및 저속역 정토크 영역의 위치까지 확산됨에 따라, 에너지 절약 성능 향상은 물론 적용 가능한 응용 분야도 대폭 확장되었습니다.
IE4(슈퍼 프리미엄 효율)에 상당하는 당사 IPM(Interior PM) 모터 "MM-EFS/ MM-THE4"도 표준 지원하고 있습니다. IPM 모터는 영구자석을 회전자에 포함하고 있어 회전자(2차측)에 전류가 흐르지 않으므로, 2차 동손이 없고 영구자석에 의해 자속이 발생하므로 모터 전류가 적게 흐릅니다(그림 4).
F800 시리즈는 회로 상수를 측정하는 오프라인 오토 튜닝 기능에 의해 그림 5와 같이 모터의 성능을 극대화하여 최적의 제어를 할 수 있습니다.
PM 모터의 자기 포화 특성을 이용한 펄스 전압 인가 방식에 의해 인덕턴스를 추정하는 PM 오토 튜닝 방식에 의해 타사 PM 모터에 대해 센서 없이 제어가 가능합니다.
앞서 언급한 당사 범용 모터, PM 모터 외에 타사 범용 모터, 타사 PM 모터도 센서를 사용하지 않고 운전할 수 있습니다.

그림 4. MM-EFS, SF-PR, SF-JR의 용량과 효율

그림 5. F800 시리즈 적용 가능 모터

인버터가 정지하고 있는 동안의 대기 전력은 운전 중에 비하면 적은 양이지만, F800 시리즈는 이 전력마저도 최소화하기 위한 기능을 도입하였습니다.
인버터는 외부 전원(DC24V)이 공급되는 것으로 주회로의 입력측에 장착된 전자 접촉기(MC)를 신호로 제어할 수 있는데, 모터 정지 후에 MC를 OFF 하고 모터 구동 전에 MC를 ON 하면 대기 전력을 절감할 수 있습니다(그림 6).
인버터 냉각팬은 인버터 냉각 핀의 온도에 따라 제어되는데, 인버터가 그 팬의 동작에 맞추어 신호를 출력하여 제어반 등에 설치된 팬을 제어하면, 정지 중의 전력 소비를 절감할 수 있습니다.

그림 6. 자체 전원 관리