インバータの回生をやさしく図解｜過電圧トリップと3つの対策

• 減速のたびにインバータが「過電圧」で止まる
• 「回生」と言われても、何が起きているのかイメージできない
• ブレーキ抵抗と回生コンバータ、どちらを付ければいいかわからない

• インバータの回生とは何か(坂を下る自転車のたとえで)
• なぜ電圧が上がって止まるのか
• 止まったときに「いつ出たか」で見る場所を決める切り分け
• 3つの対策の選び方と、回生エネルギー・%ED の計算(式の出どころから)

インバータの回生とは、止めるときや荷物を下ろすときに、機械の勢いでモーターが回されて発電機になり、その電気がインバータに戻ってくることです。坂を下る自転車が、こがなくても進んで発電できるのと同じです。戻った電気はインバータの中の小さな電気だめ(コンデンサ)にたまり、電圧が上がりすぎると過電圧トリップで止まります(安川電機 GA700 の200V級では約410V)。対策は、①ゆっくり止める(減速時間を延ばす)→ ②熱にして捨てる(ブレーキ抵抗)→ ③電源に返す(回生コンバータ)の順に、戻る電気の量と頻度で選びます。

• 三菱電機 FR-A800:E.OV1(加速中)・E.OV2(定速中)・E.OV3(減速・停止中)
• 安川電機 GA700:ov の検出レベル 200V級 約410V・400V級 約820V
• 三菱電機 FR-A800 異常表示(E.OV1〜E.OV3)
• 安川電機 GA700 Technical Manual ov

情報の確認時点：2026年10月。機種ごとの値は、お使いの機種の取扱説明書で確かめてください。

電動アシスト自転車を思い浮かべてください。上り坂では、ペダルをこぎ、モーターが電池の電気を使って助けてくれます。では下り坂ではどうでしょう。こがなくても、坂の力で車輪がどんどん回ります。一部の電動アシスト自転車や電気自動車は、このときモーターを発電機として使い、電池に電気を戻します。これが回生です。

下り坂でブレーキをかけて止まるとき、自転車の勢いはどこかへ行かなければなりません。ふつうの自転車では、ブレーキが勢いを熱に変えています。電動アシスト自転車の回生では、勢いの一部が電気になって戻ります。勢いが大きいほど、短い時間で止めるほど、戻ってくる電気は多くなります。

インバータの中の電気だめは、電動アシスト自転車の電池よりずっと小さい、コップくらいの電池だと思ってください。しかも、家のコンセントへ電気を返す線がありません。下り坂で発電した電気は、このコップにたまるしかありません。少し下っただけで、コップはすぐにいっぱいになります。

電池(コンデンサ)が「どれくらいでいっぱいになるか」をつかむために、ふだんの電圧と止まる電圧の差を出します。差が小さいほど、少しの回生で止まります。

1. コンセントの交流の電気は、プラスとマイナスに揺れる波です。「200V」というのは、この波のならした値(実効値)です。
2. 波の山のてっぺんの高さは、ならした値の√2倍(約1.41倍)です。これは、なめらかな波(正弦波)の形から決まる数です。
3. インバータの入口は、波の山のてっぺん近くまでコンデンサに電気をためます。だから、ふだんの直流の電圧の目安は「√2 × 電源の電圧」です(負荷が軽いときの目安)。

回生の電気でコップの水位(電圧)が約1.45倍になると、インバータは止まります。電源の電圧がふだんより高めの工場では、出発点が高いぶん、余裕はさらに小さくなります。減速時間が短いと、短い時間にたくさんの電気が戻ってきて、この余裕を一気に越えてしまいます。

動かして確かめる

減速時間を選んで「スタート」を押すと、重いローラーを回しているモーターが 60Hz から止まるまで減速します。青い点は電源からモーターへ行く電気、オレンジの点は減速中にモーターから戻ってくる電気(回生)です。戻った電気がコップ(電気だめ)にたまり、水位=直流の電圧が上がる様子を見てください。

いまの様子:スタートを押すと、ここに説明が出ます。

動きは説明のための作り物です(電圧の上がり方と、どの減速時間で止まるかは例。実際は機械の重さ・速さ・コンデンサの大きさ・インバータとモーターの損失で決まります。283V・410V は本文の計算例の値)。

自転車の電池があふれたのが「坂を下っていたとき」なのか「ブレーキをかけたとき」なのか「止まって置いていたとき」なのかで、原因はまったく違います。止まっていたのにあふれたなら、坂のせいではなく、充電器(電源)のほうを疑います。

過電圧トリップの切り分けで最初に確かめるのは、そのトリップが「機械が減速している・下がっている」ときに出たかどうかです。止まっているときや一定の速さで回っているときに出たなら、回生ではなく電源側の電圧の跳ね上がりや配線を疑う側に回ります。ここを分けないまま減速時間をいじると、効かない対策に時間を使ってしまうからです。

停止中や軽い負荷の定速中に過電圧が出るときは、同じ盤・同じ受電の設備で、そのとき何が入り切りしたかを聞きます。インバータの設定を変える前に、トリップの時刻と、ほかの設備の動き(コンデンサの切り替え・大きなモーターの起動)を並べると、インバータの外に原因があることが見えてきます。

坂を下る自転車で、小さな電池をあふれさせない方法は3つです。
① ゆっくり下る:ブレーキをじわっとかけ、少しずつ発電させる
② ブレーキで熱にして捨てる:余った勢いを、ブレーキの熱にして空気に逃がす
③ 家のコンセントに返す:作った電気を電線で家に返し、ほかの家電で使う

動かして確かめる

減速時間は止まってしまう「1秒」のままで、ブレーキ抵抗の「なし」「あり」を切り替えて「スタート」を押してください。「あり」では、コップ(電気だめ)の水位がある高さを超えると、戻った電気(オレンジの点)が下のブレーキ抵抗へ流れ、熱になって捨てられる様子が見られます。

いまの様子:スタートを押すと、ここに説明が出ます。

動きは説明のための作り物です(電圧の上がり方と、抵抗に流し始める高さは例。抵抗に流し始める電圧は機種で違います。283V・410V は本文の計算例の値)。

ブレーキ抵抗か回生コンバータかで迷ったら、「回生が止める瞬間だけか、続くか」で決めます。止める瞬間だけの回生は、ブレーキ抵抗で熱にしても量が知れています。荷を下ろし続ける・巻き戻し続けるような回生は、抵抗が大きく熱くなり、盤の冷却まで見直すことになるので、最初から電源に返す側を検討します。

ブレーキ抵抗で足りるのか、回生コンバータが要るのかを決めるには、1回止めるたびに戻ってくるエネルギーの量を知る必要があります。量がわかれば、電気だめにためられる量や、抵抗が出す熱と比べられます。

1. エネルギー(仕事)= 力 × 動いた距離。重い荷物を押して運ぶほど、遠くまで押すほど、たくさんの仕事をしたことになります。これが出発点です。
2. 止まっている自転車(重さ m)を、一定の力 F で t 秒押して、速さ v まで加速させるとします。物理の基本の式「力 = 重さ × 加速の速さ」より、加速の速さは v ÷ t なので、F = m × v ÷ t です。
3. その間に進む距離は、速さが 0 から v までまっすぐ増えるので、平均の速さ(v ÷ 2)× 時間で、d = v × t ÷ 2 です。
4. 仕事は F × d = (m × v ÷ t)×(v × t ÷ 2)。t が消えて、½ × m × v² が残ります。これが、速さ v で走るものが持つ運動エネルギーです。止めるときは、この分のエネルギーがどこかへ行きます。
5. 回るもの(ローラーや車輪)は、場所によって速さが違います。中心から r の距離にある小さなかけら(重さ m)の速さは v = r × ω(ω は回る速さ)です。代入すると ½ × m × r² × ω²。
6. かけら全部の「m × r²」を足し合わせたものを慣性モーメント J(回しにくさ・止めにくさ)と呼びます。よって回るものの勢いのエネルギーは E = ½ × J × ω² です。

重いローラーを止めるときの勢いは、インバータの中の電気だめにとっては、コップにバケツの水を注ぐようなものです(数字は例で、実際のコンデンサの大きさは機種で違います)。だから、減速時間を延ばして注ぐ勢いを弱めるか、ブレーキ抵抗や回生コンバータで逃がし口を作る必要があります。桁の確かめ方としては、「J と回転数の2乗に比例する」ので、回転数が2倍ならエネルギーは4倍、と覚えておくと見当がつきます。

ブレーキ抵抗には「%ED」と「1回の最大の時間」の使える範囲が決められています。自分の機械の回生がその範囲に入るかを確かめるために、%ED と平均の電力を出します。

1. %ED = 回生している時間 ÷ 1サイクルの時間 × 100。1日の中で坂を下っている時間の割合を出すのと同じ、ふつうの割合の計算です。
2. 抵抗が熱くなるかどうかは、1サイクルの中でならした熱の量で決まります。だから平均の電力 = 1回のエネルギー ÷ 1サイクルの時間です。

長い下り坂を毎日960回下っている自転車です。ブレーキで熱にして捨てると、毎日 約1.9kWh が熱になります。これだけ続くなら、電源に返す回生コンバータが候補に上がります。抵抗値とワット数の選び方は、ブレーキ抵抗の容量計算の記事で扱います(公開しだいリンクします)。

回生を抑える機能は、トリップの代わりに「減速が設定より遅くなる」「速さが少し上がる」ことで電圧を逃がします。止まる位置や時間が決まっている機械では、止まるまでの時間がばらつくので、使ってよいかを機械の動きで確かめます。

• 三菱電機 FR-A800:E.OV1〜E.OV3、回生回避機能 Pr.882〜Pr.886、ブレーキユニット・FR-XC・FR-CV
• 安川電機 GA700:ov の検出レベル、L3-04・L3-11
• 三菱電機 FR-A800 異常表示(E.OV1〜E.OV3)
• 安川電機 GA700 Technical Manual ov
• 安川電機 GA700 Technical Manual L3

情報の確認時点：2026年10月。機種ごとの値は、お使いの機種の取扱説明書で確かめてください。

ブレーキ抵抗は、自転車のブレーキと同じで、勢いを熱にして捨てる部品です。長い下り坂でブレーキをかけ続けると、ブレーキが熱くなりますね。だから、抵抗の置き場所と熱の見張りが大事になります。

ブレーキ抵抗は運転中も止めた直後も熱くなっています。周りに燃えやすいものや配線を寄せず、点検は温度が下がってから行います。主回路の配線を直すときは、電源を切り、充電ランプが消えたことと、直流の端子の間の電圧が下がったことをテスターで確かめてから作業します。

• 安川電機 GA500:制動抵抗器 3%ED・最大10秒/ユニット 10%ED・最大10秒、L8-01、温度ヒューズ、抵抗値
• 安川電機:R1000・D1000 の位置づけと試算例、GA700 L3-04
• 安川電機 制動抵抗器(GA500 周辺機器)
• 安川電機 制動抵抗器ユニット(GA500 周辺機器)
• 安川電機 メールマガジン(2022年2月。R1000・D1000)
• 安川電機 D1000 製品ページ
• 安川電機 GA700 Technical Manual L3

情報の確認時点：2026年10月。機種ごとの値は、お使いの機種の取扱説明書で確かめてください。

• 回生は、機械の勢いや重さでモーターが回されて発電機になり、電気がインバータに戻ること
• インバータの中の電気だめは小さく、電源に返す道もないので、すぐあふれて過電圧トリップになる
• 減速中なら減速時間と機能、下ろす間は回生が続く、止まっているときなら電源を疑う
• 対策は、減速時間 → ブレーキ抵抗 → 回生コンバータの順。戻る量(½Jω²・mgv)と %ED で選ぶ
• ブレーキ抵抗は設定・熱の見張り・抵抗値・置き場所を確かめてから使う

次に読むべき記事

回生の対策がわかったら、ブレーキ抵抗の容量計算と、加速中の過電流の切り分けも確かめておきましょう(記事は公開しだい、ここに並べます)。