ＶＶＶＦインバーターってなんですか？

質問

できれば初心者にもわかるような説明（何も知らない人に「ＶＶＶＦってなに？」って聞かれて答えられるようになりたい）お願いします。

またなんのためにこれはあるのでしょうか？

回答No.4

TOSHIZOU365 · ベストアンサー

質問者様こんにちは
ＶＶＶＦとはすでにＮｏ．１さんが書かれたとおりです。
昔、小学校でモーターの電圧と回転数の関係を理科の時間でやったことがあると思います。またはモーターの変わりに豆電球かもしれませんが。
ここで、思い出してください。電池１個１．５Ｖの時と電池を２つを直列につないで、３Ｖとしたとき、豆電球の明るさ、またはモーターの回転数はどうなるかというと、電圧を高くしたほうが（明るく）もしくは（回転数があがる（早く回る））様になります。
これは電圧と明るさ（もしくは回転数）が比例関係にあります。
直流（ＤＣ）のモーターは単純に電圧を変えてやることが回転数を変化させることができるとなんとなく判るかと思います。
ただ、直流モーターの場合、中に回転子とそれに電気を供給するためにブラシがあります。詳しい構造とかの説明は省きますが、構造が複雑なのと、摩擦部分があるので、保守に手間がかかります。
それに対して、交流モーターですが、回転子を鳥かごの様な状態にして（この回転子に電気を供給する必要はありません。）その周りに９０度異なる位置にコイルを設け、それぞれのコイルにかかる電圧をずらして供給してやります。（この電圧のずれを”位相”といいます。）
位相をずらしてやるには、片方のコイルだけコンデンサを挿入すれば、単純に９０度位相のずれた状態で電圧が加わります。回転子をちょっと回してやれば回転をはじめます。
回転数を変えてやるにはどうするかというと、交流の周波数を変えてやる方法と電圧を変えてやる方法とがあります。
ただ、交流モーターの場合、昔の技術では簡単に周波数を変える技術がありませんでした。こうなると電圧の制御で回転数を変えてやるのですが、電圧で回転数を変えてやる方法では、回りはじめの時、トルク（力）が必要な用途に向かない傾向があります。また、交流モーターを逆回転させたいとき、反対側に別のコイルを設けて切替えなければなりません。一定回転で同一方向に回転する様な用途に交流モーターは向いているのです。構造は一見簡単ですが、電車の様に走りはじめに力の必要な速度制御を必要とする用途には向きません。
以上は単相交流（一般的な家庭に供給されている電力）の場合です。
交流にはそのほかに３相交流というのがあります。３本の線（ここではそれぞれ　Ｕ、Ｖ、Ｗと名づけます。）電気の供給の仕方は、ＵとＶの位相を１２０度ずらします。またＶとＷはさらに１２０度ずらします。ＷとＵの関係は更に１２０度ずらします。合計すると３６０度１回転ずらして供給してやります。通常、３対の電力を供給するのに、位相を考えなかった場合、電源から負荷に行く線と負荷から電源に戻る線で２本、３対ですから２×３で６本の線が必要ですが、位相を１２０度ずらすことにより、３本の線で供給することができます。
ここで３相交流モーターの登場となります。回転子の周りに１２０度ずつ物理的にずらした３つのコイルを配置し、それぞれ、Ｕ－Ｖ間、Ｖ－Ｗ間、Ｗ－Ｖ間に接続してやります。すると、回転磁界が発生し、その中央に配置されている回転子は都度それぞれ強くなるコイルの磁界に引っ張られて回転します。また、逆回転させるにはＵ，Ｖ，Ｗのうち、２つの線の接続を入れ替えれば、容易に逆回転します。３相の交流モーターは構造が簡単です。なにしろ、回転子に電源を供給する必要が無いので、ブラシなど回転子を擦る接触部が不要です。
電車の場合、逆方向に進んだりしますから、正回転、逆回転が簡単にできることが必須です。また、モーターの回転数を変えてやるには電圧と周波数を変えてやればよいのですが、同じく、昔は簡単に周波数を変えることができず、鉄道の用途には用いられませんでした。（外国ではわざわざ３本の架線を準備して実用化試験をしたこともあった様ですが、地上施設が複雑なのと、電圧のみで制御しようとしたせいか、実用化はされなかった様です。）
近年、（とはいっても２０年以上経ちますが）半導体技術の進歩で、周波数を自由自在に変えることのできる３相交流を直流から作ることができる様になりました。電圧と周波数を変えることにより、トルクの必要なときに必要なトルクが得られるのと、連続的に速度が変化していくため、スムーズな加速が得られる様になり、これで晴れて鉄道車両に交流モーターが使える様になりました。
鉄道車両に使う場合、直流モーターの様にブラシなどの保守がかからず、ブラシの無い分、回転の力を得るためのスペースが大きく取れますから、大きさのわりに強力なモーターとなります。また、連続的にトルクを変化させるので、電気機関車に使用すれば、いままでの抵抗を切替える制御方式の場合は切り替わる瞬間に空転する恐れもありましたが、その心配もなくなります。
なお、身近なところで、インバーターエアコンというのもあります。
これも、基本的には連続的にモーターの回転数を変化させることができるので、室温にあわせた冷房（暖房）の連続的な制御ができ、効率よく冷やしたり、暖めたりすることができます。
これも一般家庭の単相交流→直流に整流→３相交流をインバーターで作って、モーターの回転制御をする　様になってます。
判りやすい様に例を挙げてみましたが、なんとなくお解かりいただけたでしょうか？