【番外編】インバータの「キーン」音、消していいの？ノイズとキャリア周波数の「トレードオフ」を理解せよ

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インバータ盤の前を通ると聞こえる、あの「キーン……」という高い音。気になりますよね。特に静かな工場だと、「耳障りだからなんとかならないか」と相談されることがあります。

そこで、マニュアルを読んだ真面目な新人がこう言います。「先輩！『キャリア周波数』っていう設定を上げたら、音が消えました！これで解決です！」

……その設定、ちょっと待った。 実はその「静けさ」と引き換えに、目に見えない「電気的なノイズ」が工場中に撒き散らされているかもしれません。

今回は、音を消すことの「代償（トレードオフ）」と正しい設定の判断基準について解説します。

1. 「キーン音」の正体とキャリア周波数

あの音の正体は、モーターのコイルが磁力で振動している音（電磁音）です。インバータは、電気を高速で「ON/OFF」して擬似的な波形を作っていますが、その「切り替えスピード」のことを「キャリア周波数」と呼びます。

三菱電機での記号例: Pr.72 （PWM周波数選択）

仕組みは「モスキート音」と同じ

周波数が低い（例：2kHz）： 人間の耳に聞こえる高さ。「キーン」と鳴る。
周波数が高い（例：14kHz）： 人間の可聴域（〜20kHz）に近づくため、聞こえなくなる。

「なんだ、じゃあ高くすればいいじゃん」と思いますよね？ここに、インバータ最大の罠があります。

2. 「静かさ」の代償（トレードオフ）

キャリア周波数を変更すると、以下の要素がシーソーのように動きます。

A. キャリア周波数を「上げる」（静音モード）

設定値を大きくする（例：2kHz → 10kHz）。

メリット（光）：
- 静かになる： モーターの不快な音が消えます。
- 波形が滑らか： 電流波形がきれいになり、モーターの回転がより滑らかになります。
デメリット（影）：
- ノイズが増える： スイッチング回数が増えるため、周囲のセンサーやラジオにノイズを撒き散らします。
- 漏れ電流が増える： 漏電ブレーカー（ELB）が誤作動してトリップしやすくなります。
- インバータが発熱する： 内部のIGBT（パワートランジスタ）が過労死寸前になり、寿命が縮む可能性があります。

B. キャリア周波数を「下げる」（騒音モード）

設定値を小さくする（例：初期値または 2kHz以下）。

メリット：
- ノイズが減る： センサー誤動作や漏電トラブルが減ります。
- 発熱が減る： インバータに優しい運転になります。
- 配線距離が長くても安心： 遠くのモーターを回す時は下げるのが鉄則です。
デメリット：
- うるさい： 「ジー」「キーン」という音が鳴り響きます。

3. なぜ「静か」にするとトラブルが起きるのか？

① 漏電ブレーカーが落ちる（漏れ電流）

インバータは高速でスイッチングする際、ケーブルと大地の間に微弱な電気（漏れ電流）を捨てながら動いています。キャリア周波数を上げるということは、「電気を捨てる回数を増やす」ということです。結果、漏電ブレーカーが「あ！漏電だ！」と勘違いして、電源を落としてしまうのです。

② センサーが誤動作する（放射ノイズ）

スイッチングの回数が増えると、インバータのケーブル自体がアンテナになり、強い電波（ノイズ）を出します。これが近くのセンサ線に乗ると、「物体がないのに反応する」といった幽霊現象を引き起こします。

4. 現場での「正しい判断基準」

では、結局どうすればいいのか？現場の鉄則はこれです。

基本は「初期値」で放置
- メーカーの初期値は、音とノイズのバランスが取れた設定になっています。苦情がない限り触らないでください。
トラブルが出たら「下げる」
- 「試運転中に漏電ブレーカーが落ちた」
- 「近接センサが勝手にピカピカ光る」
- こういう時は、迷わずPr.72を下げてください（例：2kHzへ）。音がうるさくなっても、設備が止まるよりマシです。
どうしても音を消したいなら「フィルタ」を入れる
- オフィス環境や病院など、どうしても静音化が必要な場合のみ、キャリア周波数を上げます。
- その代わり、増大したノイズを抑えるために「ノイズフィルタ（ゼロ相リアクトルなど）」を追加投資してください。

コラム：お守り代わりの「フェライトコア」 「ノイズフィルタなんて買う予算ないよ！」そんな時は、インバータの出力配線に「ゼロ相リアクトル（フェライトコア）」を通すだけでも効果があります。ドーナツ型の磁石のような部品に、ケーブルを3〜4回巻きつけるあれです。数百円〜数千円でできる、現場最強のノイズ対策です。