電気モーターは、発生する熱が周囲の空気に押し出すことができる以上の熱を発生すると過熱します。 Dongchun Motor での私の経験では、ほとんどの場合、機械的過負荷、冷却のブロック、電圧の問題、ベアリングの摩耗、絶縁の損傷、VFD からの高調波ストレスの 6 つの原因のいずれかが原因です。通常、モーターは、電流の上昇、ホットフレーム、奇妙なノイズなど、停止する前に警告を発します。正しい原因を早期に発見し、巻線が焼ける前に修正してください。
電動モーターが過熱するのはなぜですか?
私は東春自動車 (iecmotores.com) で 10 年以上モーター ビジネスに携わっていますが、最もよく目にする問題は過熱です。顧客はブラジル、ギリシャ、インドネシアから私に電話をかけてきます。国は違えど、同じ話です。モーターは何年も正常に動作していましたが、ある日トリップするか、さらに悪いことに、停止してプラスチックが燃えるような臭いがしました。
ほとんどの人が見逃しているのはここです。モーターは突然過熱するわけではありません。それはゆっくりとそこに到達します。兆候は実際の故障の数週間前に現れます。消費電流が増加したり、フレームに手を置いたときに通常より熱く感じたり、以前はなかったかすかなうなり音がしたりすることがあります。断熱材の臭いがする頃には、すでに本当の損害が発生しています。
[IEC 60034-1 モーター温度クラス](https://webstore.iec.ch/en/publication/64293)1 — モーターの熱保護に関する国際規格 — では、定格温度を 8 ~ 10°C 上回るごとに絶縁寿命が約半分になることが確認されています。この数字は、ほとんどの購入者が思っている以上に重要です。
私がよく見る 6 つの原因とその見つけ方、それぞれの対処法について説明します。
詳細に進む前に、簡単な概要を次に示します。
| 原因 | よくある症状 | クイックチェック |
|---|---|---|
| 過負荷 | 高電流、トリップしたサーマルリレー | 稼働中のアンプと銘板 FLA を比較 |
| 換気が悪い | 熱いフレーム、フィンの詰まり | ファンシュラウドと冷却フィンを点検します |
| 電圧の問題 | 不等相電流、ハミング | モーター端子の電圧を測定 |
| ベアリングの故障 | 振動、騒音、局所的な発熱 | ベアリングハウジングの赤外線温度計 |
| 絶縁劣化 | 断続的なトリップ、焦げる臭い | メガー絶縁抵抗試験 |
| VFD高調波 | 低速時のオーバーヒート、巻き上げ音 | ドライブの設定とケーブルの長さを確認してください |
覚えておく価値のあるルールが 1 つあります。モーターの定格温度が 10°C 上昇するごとに、絶縁寿命はおよそ半分に減ります。定格温度で 20 年間使用できるように設計された 4 極 IE3 モーターは、40°C で動作しすぎると 2 年で故障する可能性があります。それは小さな違いではありません。
定格温度を10℃上回るごとに、モーターの絶縁寿命は約半分になります。真実
これはモーター工学における十分に確立された熱老化の原則であり、IEC 60034-1 規格に準拠しており、AEMT などの業界団体によって参照されています。
熱保護でトリップしたモーターは、リレーがリセットされた直後に安全に再起動できます。間違い
モーターを完全に冷却してから、再起動する前に原因を見つけて修正する必要があります。根本原因に対処せずに再起動すると、熱サイクルが繰り返され、断熱材が徐々に損傷します。
原因 1: 機械的過負荷
過負荷は私が対処する最も一般的な原因です。これは、シャフトの負荷により、モーターの設計よりも大きなトルクが要求される場合に発生します。モーターは、より多くの電流を流すことで応答します。電流が増加すると、ステーター巻線の熱が増加します。
ここで、人々がよく誤解することがあります。過負荷は、誰かが間違ったモーターを選択したことだけが原因で発生するわけではありません。モーターは何年も正常に動作していても、条件が変化したために過負荷が発生する可能性があります。ポンプの羽根車が磨耗して抵抗が増加します。ベルトコンベアには材料が蓄積されます。ギアボックスが硬くなります。
昨年、ポーランドに顧客がいました。彼は 4 極 15 kW IE3 モーター、フレーム 160M を 3 年間完璧に動作していたスクリューコンベアで稼働させていました。その後、ギアボックスのベアリングが摩耗し始め、モーターを定格荷重以上に押し上げるのに十分な抗力が加わりました。彼には全く分かりませんでした。モーターが「古くなった」だけだった" 彼の心の中では。銘板 FLA に対して動作中のアンプを測定すると、答えは明白でした。
診断方法: 各相に電流計をクランプし、負荷が完全にオンになっている間の動作電流を読み取ります。次に、それを銘板にある全負荷電流 (FLA) の数値と比較します。常にその数値を超えている場合は、モーターが過負荷になっています。とてもシンプルです。
ノーMG1パート312 サービスファクタは、定格負荷に適用される乗数として定義されます。サービスファクタ 1.15 は、モータが定格負荷の 115% を連続的に処理できることを意味しますが、定格周囲温度および明確な冷却が必要な場合に限ります。
サービスファクター 1.15 のモーターは、定格負荷の 115% を継続的に処理できますが、これは周囲温度が正常で換気が良好な場合に限られます。サービス要因を問題を無視する理由として使用しないでください。
何をするか:
- 可能であれば機械的負荷を軽減してください。
- 負荷が本当に増大した場合は、より大きなモーターを取り付けます。限界を超える 15 kW の場合は、18.5 kW フレーム 160L または 22 kW フレーム 180M にステップアップします。
- ソフトスターターまたは VFD を追加して、ハイサイクルアプリケーションでの突入電流を削減します。
- サーマル過負荷リレーを正しく設定してください。リレーの設定が高すぎると保護にはなりません。それは誤った安全感です。
運転電流を銘板の FLA と比較することが、モーターの過負荷を診断する最も早い方法です。真実
クランプメーターで三相電流をすべて読み取り、銘板の全負荷アンプと比較すると、モーターが設計よりも激しく動作しているかどうかが直接わかります。
モーターのサービスファクターにより、何ら影響を与えることなく、定格負荷を超えて無期限に稼働することができます。間違い
サービスファクタは、周囲温度が仕様範囲内であり、冷却が完全に機能している場合にのみ適用されます。高温または換気の悪い環境でサービスファクター内であっても定格負荷を超えて動作すると、依然として過度の熱と絶縁の損傷が発生します。
原因 2: 不十分な冷却と換気の遮断
昨年、ギリシャの顧客から電話がありました。彼の 4 極 11 kW IP55 ポンプ モーター、フレーム 160M は、約 30 分間運転した後もトリップし続けました。 2年間は大丈夫でした。私は彼に 3 つの質問をしました。
「インストールで何か変化はありましたか?"
「ファンカバーは壊れていませんか?」"
「最後に冷却フィンを掃除したのはいつですか?"
彼は行って見ました。ファンシュラウドに亀裂が入っていました。冷却空気の流れの半分はフィンを横切るのではなく横に流れていました。彼の工場の埃っぽい環境と相まって、フィンも部分的に詰まっていました。モーターが勝手に調理していました。
私たちは彼に交換用のシュラウドを送りました。問題は2日で解決しました。
TEFC モーター — 東春モーター (iecmotores.com) で製造している最も一般的なタイプである全密閉型ファン冷却 — は、シャフト上のファンを使用して外側のフィンに空気を移動させることでモーター自体を冷却します。その空気の流れが遮断されたり方向転換されたりすると、熱は行き場を失います。
エンクロージャ保護規格 IEC 60529 IP 定格3 また、IP 定格は、モーターが適切な隙間を持って正しく取り付けられている場合にのみ適用されることも指定しています。つまり、密閉された IP55 モーターが空気の流れのない密閉されたキャビネットに詰め込まれている場合は、テスト条件外となります。
一般的な原因:
- 冷却フィンに詰まったほこり、グリース、または加工材料
- ファンシュラウドに亀裂が入っているか欠落しているため、空気がフィンを通って流れずに逃げてしまいます。
- 周囲にスペースのない密閉キャビネット内にモーターを設置
- 周囲温度が 40°C 以上 (ほとんどのモーターの標準定格)
- ファンの端が壁に近すぎる状態で取り付けられたモーター
診断方法: 負荷がかかっている状態でモーター フレームに手を置きます。数秒間触れても痛みはなく、温かく感じられるはずです。フレーム表面に赤外線温度計を使用し、フレームの駆動側、非駆動側、中央を比較します。次にファンカバーとフィンを目で見てください。
何をするか:
- 冷却フィンを圧縮空気で吹き飛ばします。ほこりの多い環境では、これを毎月行ってください。
- 損傷したファン カバーはすぐに交換してください。シュラウドが欠けていると、冷却能力が 30 ~ 50% 低下する可能性があります。
- 室温が定期的に 40°C を超える場合は、モーターの定格を下げるか、より高い絶縁クラス (クラス F ではなくクラス H ビルド) のモーターを使用してください。
- モーターの周囲、特にファン側に空きスペースがあることを確認してください。
ファンシュラウドが欠けていたり亀裂が入っていると、モーターの冷却効率が 30 ~ 50% 低下する可能性があります。真実
ファンシュラウドは、空気の流れを冷却フィンに沿って導きます。これがなければ、空気の動きの多くが無駄になってしまいます。モーターフレームは、同じ負荷条件下でかなり高温になります。
TEFC モーターは完全に密閉されており、周囲に外部の通気スペースを必要としません。間違い
TEFC モーターは、外部フィン全体に空気を移動させることで冷却します。この冷却が機能するには、ハウジングの周囲、特にファン側に空きスペースが必要です。隙間なく密閉された筐体に取り付けると過熱の原因となります。
原因 3: 電圧供給の問題
電圧の問題は厄介です。モーターは問題ないようです。流れは狂っていないようだ。しかし、1 つの相が他の相よりわずかに低く、数週間から数か月にわたって、1 つの巻線が必要以上に激しく動作します。
ここには主に 2 つの問題があります。
電圧の不均衡: 3 つの電源位相が等しくない場合、1 つの巻線が他の巻線より多くの電流を引き込みます。相間の電圧差がわずか 2 ~ 3 パーセントでも、そのパーセントの 6 ~ 10 倍の電流差が生じる可能性があります。この局所的な余分な電流により、ステータ内にホットスポットが発生します。多くの場合、これは 1 つの巻線が他の巻線よりも先に故障したものとして見られます。電源をチェックしないと、偶発的な故障のように見える可能性があります。
低電圧: 供給電圧が銘板定格を下回ると、同じトルクを維持するためにモーターはより多くの電流を消費します。より多くの電流はより多くの熱を意味します。
チリの顧客が、同じ建物内で 3 つの 4 極 7.5 kW 400V/50Hz IE3 モーターを稼働させていました。 2人は大丈夫でした。 1つは過熱し続けました。同じモデル、同じ負荷。最終的に、パネルではなくモーター端子の電圧を測定しました。これが重要な違いです。その結果、モーターに接続されているケーブルの端子接続が緩んでいることがわかりました。モーターの電圧はパネルの電圧より 8% 低かった。それで十分でした。
NEMA MG 1 電圧不均衡ガイダンス4 電圧の不均衡が 1% を超えると、電流の不均衡が 6 ~ 10 倍大きくなる可能性があると述べており、不均衡が常に 1% を超える場合にはモーターの定格を下げることを推奨しています。
診断方法:
- 電圧を分電盤ではなくモーター端子で測定し、全負荷で測定します。
- すべての 3 相電圧を相互に比較します。不均衡のパーセンテージは、平均からの最大偏差を平均で割ったものに 100 を掛けたものです。
- 不均衡が 2% を超えている場合は、原因を調べてください。
- 測定された電圧を銘板の定格電圧と比較します。一貫して10%を超える下落は深刻だ。
何をするか:
- すべての端子接続を検査して締めます。不均衡の最も一般的な原因は接続の緩みです。
- 単相負荷が三相パネルから不均一に取り出されているかどうかを確認します。
- 不均衡が安全レベルを超えた場合にモーターをトリップさせる電圧監視リレーを取り付けてください。
- 電圧が一貫して低い場合は、変圧器のタップ設定を確認するか、電力会社に連絡してください。
相間の電圧の不均衡が 2 ~ 3% あると、電流の不均衡が最大 10 倍大きくなる可能性があります。真実
これは、三相モーターの動作における既知の相乗効果です。電圧の不均衡が小さいと、不釣り合いに大きな電流の不均衡が生じ、他の巻線は正常に見えても、1 つの巻線が過熱します。
分電盤で電圧を測定するだけで、モーターが正しい電圧を受信していることを確認できます。間違い
ケーブルが長い、接続が緩い、または配線が小さすぎると、パネルとモーターの端子の間で電圧が大幅に低下する可能性があります。正確な読み取り値を得るために、負荷がかかったモーター端子で常に測定してください。
原因 4: ベアリングの摩耗と機械的摩擦
ベアリングは、ほとんど摩擦なしでシャフトを回転させることになっています。汚れ、不適切な潤滑、位置ずれ、過負荷などにより故障し始めると、ベアリング ハウジングで熱が発生し、その熱がモーター フレームと巻線に押し込まれます。
これが難しいのは、ベアリングの故障がすぐに高電流として現れるわけではないことです。熱は局所的に蓄積されます。ステーターの温度がリレーをトリップさせるほどに上昇するまでに、ベアリングがすでに損傷しているか、ベアリング付近の巻線が影響を受けている可能性があります。
私が目にする最も一般的な間違いは、グリースを塗りすぎることです。人々はグリースが多ければ多いほど良いと考えています。そうではない。過剰なグリースはハウジング内で撹拌され、摩擦が発生し、ベアリングが空になった場合と同様に熱を発生します。正しい量があります。モーターのフレーム サイズについてはメーカーの仕様に従ってください。フレーム 132S 4 極モーターには、各間隔で約 10 グラムのグリースが必要です。 30グラム詰めれば熱源が出来上がります。
[モーター故障解析に関する ABB テクニカル ガイド](https://library.e.abb.com/public/8c253c2417ed0238c125788f003cca8e/ABB_Technical_guide_No5_RevC.pdf)5 VFD ベアリング電流による放電加工が、機械的磨耗と同じように見える形でベアリング軌道にどのような損傷を与えるのか、また検査中にその違いを見分ける方法を文書化しています。
診断方法:
- 赤外線温度計を使用して、ドライブ側ベアリング、非ドライブ側ベアリング、およびミッドフレームの温度を比較します。ベアリングハウジングがフレームよりも著しく高温になると、そこに何か問題があることがわかります。
- 低速で聞いてください。ベアリング領域からの擦れる音、ゴロゴロ音、または不規則なノイズは明らかな兆候です。
- 振動計をお持ちであれば、それを使用してください。ベアリング周波数での振動の増加により、摩耗が確認されます。
- 潤滑を確認してください。古くなって乾燥していませんか?詰め込みすぎていませんか?
何をするか:
- 摩耗したベアリングは固着する前に交換してください。不良ベアリングをロックするまで放置すると、シャフトが破損し、同時に巻線が焼損する可能性があります。
- メンテナンス作業後はシャフトのアライメントを確認してください。わずかなミスアライメントでもベアリングに不均一な負荷がかかり、摩耗が早くなります。
- モーターのフレーム サイズに応じた潤滑スケジュール (間隔と正しいグリース量の両方) に従ってください。
- ベアリングの定格容量を超える用途からのラジアル荷重またはアキシアル荷重を検査します。
ベアリングに障害があると、モーター全体の電流が顕著に増加する前に局所的な過熱が発生する可能性があります。真実
ベアリングの熱はハウジングの局所的に蓄積します。ベアリング付近に重大な損傷が発生しているにもかかわらず、ステータ巻線の温度はまだ許容範囲内にあるように見える場合があります。ベアリングハウジングでの赤外線測定は、電流の読み取り値のみに依存するよりも信頼性が高くなります。
モーターのベアリングにグリースを塗りすぎても無害であり、単に保護を強化するだけです。間違い
過剰なグリースはベアリング ハウジング内で撹拌され、摩擦と熱が発生します。これは、潤滑不足と同様にベアリングの故障を引き起こす可能性があります。正しいグリースの量は、モーターメーカーのマニュアルに記載されています。
原因5:巻線の絶縁劣化
モーター巻線は絶縁材でコーティングされており、個々の導体が互いに接触したり、鋼芯に接触したりするのを防ぎます。時間が経つと、この断熱材は壊れます。熱がそれをやります。湿気がそれを可能にします。化学物質がそれをやってくれます。振動がそれを可能にします。通常、4人全員が何年もかけてゆっくりと協力していく。
絶縁が弱まると、導体間に小さな漏れ電流が流れ始めます。これらはターン間ショートと呼ばれます。余分な熱が発生し、断熱材がさらに損傷します。巻き上げが失敗するまで、そのサイクルはどんどん速くなっていくのです。
絶縁クラスは、巻線材料が連続的に処理できる最高温度を示します。産業用モーターで最も一般的な 3 つのクラスは次のとおりです。
| 絶縁クラス | 最大巻線温度 | 代表的な上昇限界 (IEC) |
|---|---|---|
| クラスB | 130℃ | 80K |
| クラスF | 155℃ | 105K |
| クラスH | 180℃ | 125K |
IEC 60085絶縁分類6 は、これらの温度クラスを定義する規格であり、そのクラス限界温度で継続的に動作する断熱システムの設計寿命は約 20,000 時間であることも規定されています。
東春モーター (iecmotores.com) では、標準三相モーターはクラス F 絶縁を使用していますが、クラス B の温度上昇制限に対して評価されています。これにより、実際の動作条件では 25°C の安全マージンが組み込まれています。これは宣伝文句ではありません。モーターが少し熱くなっても、実際の限界に達する前に巻線に余分なヘッドルームがあることを意味します。
診断方法:
- メガーテスト:各巻線とアースの間に絶縁抵抗計を接続します。 1MΩ未満は危険信号です。 1 kV を超えるモーターの場合、しきい値はさらに高くなります。IEC 60034 を確認してください。
- 分極指数 (PI): 1 分間の読み取り値に対する 10 分間の読み取り値の比。 2.0未満は断熱材の劣化を示します。
- サーマルイメージング: モーターフレーム上に見えるホットスポットは、ターン間の短いアクティビティが表面の下で発生している場所を示します。
何をするか:
- 少なくとも年に 1 回は絶縁抵抗をテストしてください。湿気の多い環境や化学的に攻撃的な環境では、より頻繁にテストしてください。
- PI が年々減少している場合は、予期せず失敗する前に、巻き戻しまたは交換を計画してください。
- モーターエンクロージャが環境に適合していることを確認してください。 IP55 は、ほとんどの屋外および洗浄状況に対応します。過酷な環境では、IP65 以上が必要な場合があります。
- 絶縁不良が突然起こることはほとんどありません。メガテストの結果の傾向から、かなり前にその傾向がわかります。
巻線の故障を予測するには、単一の測定よりも複数年にわたる絶縁抵抗の傾向の方が役立ちます。真実
単一のメガーの読み取り値で現在の状態がわかります。結果を前年比で比較すると、断熱材が劣化しているかどうか、また劣化がどの程度進んでいるのかが明らかになり、予期せぬ故障に対応するのではなく、計画的なメンテナンスをスケジュールする時間が得られます。
クラス F 絶縁を備えたモーターは、劣化を心配することなく、最大 155°C の巻線温度で安全に動作できます。間違い
155℃が絶対最大値です。その限界近くで継続的に動作させると、絶縁寿命が大幅に短くなります。高品質のモーター メーカーは、実際の条件で熱安全マージンを維持するために、クラス B の上昇限界 (130°C) に対してクラス F モーターを評価します。
原因 6: VFD 高調波と高周波ストレス
VFD (可変周波数ドライブ) は現在どこにでもあります。これらはエネルギーを節約し、正確な速度制御を可能にし、ポンプ、ファン、コンベア用途の標準となっています。私は VFD アプリケーション用のモーターを多数販売していますが、お客様には常にこう言っています。VFD の標準モーターは、VFD 用に設計されたモーターと同じではありません。
ここで何が起こりますか。 IGBT スイッチング技術を使用した最新の VFD は、非常に高速 (場合によっては 50 ナノ秒) でスイッチングする電圧パルスを生成します。これらの高速パルスはモーターに対して 2 つのことを行います。
まず、固定子巻線に高調波電流が発生します。高調波電流は、モーターが通常の速度範囲内で動作しているように見える場合でも、銅損を増加させ、動作温度を上昇させます。モーターは目に見えない余分な仕事をしています。
第 2 に、特にドライブとモーター間のケーブルが長い場合、高速電圧パルスによりモーター端子にスパイクが発生し、定格電圧より大幅に高くなる可能性があります。発表された研究によると、キャリア周波数を 2 倍にすると、モーターの絶縁寿命が大幅に短縮され、場合によっては半分以上になる可能性があります。
3番目の問題は低速時です。シャフトに取り付けられた冷却ファンはモーターとともに減速します。約 30 Hz 未満では、フレームを適切に冷却するのに十分な空気を移動させることができません。熱は逃げるよりも早く蓄積します。
診断方法:
- オーバーヒートは主に低速設定で発生していますか?これは典型的な VFD の症状です。
- ドライブとモーター間のケーブルの長さを測定します。 50 メートルを超える距離を走行すると、電圧スパイクのリスクが大幅に増加します。特定のしきい値については、ドライブの製造元の仕様を確認してください。
- ドライブのキャリア周波数設定を確認してください。周波数が高くなると静かになりますが、絶縁が難しくなります。
- 出力リアクトルまたは dV/dt フィルタがドライブとモータの間に取り付けられているかどうかを確認してください。
何をするか:
- VFD アプリケーション用のインバータデューティモーターを指定します。これらは、VFD が生成する電圧ストレスと高調波電流向けに設計された強化絶縁を備えています。
- 特に 30 ~ 50 メートルを超えるケーブルには、ドライブとモーターの間に出力リアクトルまたはサイン フィルターを取り付けます。
- 音響ノイズレベルが許容する場合は、キャリア周波数を下げます。
- 長時間にわたって低速で動作する必要があるアプリケーションの場合は、シャフト ファンに依存するのではなく、別個に電力供給される冷却ファンを備えたモーターを使用してください。
- ドライブの熱モデル設定が実際のモーター仕様と一致していることを確認してください。
低い VFD 周波数で動作するモーターは、機械的負荷がモーターの定格容量の範囲内であっても過熱する可能性があります。真実
低周波数では、シャフトに取り付けられた冷却ファンの速度が低下し、モーター フレームを冷却するのに十分な空気を移動できなくなります。モーターは通常、熱を発生しますが、負荷が軽い場合でも、十分な速さで熱を放散することができません。
標準的な三相モーターは、何も変更せずに VFD に接続でき、インバーター負荷モーターと同様に動作します。間違い
標準的なモーターは、VFD 動作によって生じる高速電圧パルス、高調波電流、または低速での冷却の低下を考慮して設計されていません。インバータ負荷モーターは強化絶縁を備えており、これらのストレスに対処できるように設計されています。
過熱リスクを軽減するモーター設計の特徴は何ですか?
すべてのモーターが同じように熱を処理するわけではありません。要求の厳しいアプリケーション向けにモーターを選択するとき、私は次の点を重視します。
絶縁クラス: クラス F またはクラス H 絶縁は、より高い温度に対応します。本当の価値は、メーカーがクラス B の温度上昇制限に対してクラス F モーターを評価するときに現れます。すべてのユニットに 25°C の安全マージンが組み込まれています。
エンクロージャの定格: IP55規格により、巻線への水や粉塵の侵入を防ぎます。屋外環境、洗浄エリア、または浮遊プロセス物質がある場所にいる場合、適切な IP 定格は必須ではありません。濡れた場所や化学薬品の現場では、IP65 または IP66 にステップアップしてください。
効率クラス (IE3 以降): モーターの効率が高いほど、同じ機械出力でも発生する熱が少なくなります。 IE3 4 極 11 kW モーターは通常、同じ負荷で同等の IE1 ユニットよりも 5 ~ 8 °C 低温で動作します。周囲温度 40°C では、このマージンが重要になります。
個別の出荷前テスト: すべてのモーターは工場から出荷される前に単独でテストする必要があります。バッチテストでは、平均値に問題がないことがわかります。個別のテストでは、特定のモーターに問題がないことがわかります。 Dongchun Motor (iecmotores.com) では、10 台に 1 台ではなく、すべてのユニットの無負荷電流、振動、絶縁抵抗、絶縁耐力をテストします。
熱保護オプション: 巻線に直接埋め込まれた PTC サーミスタは、外部サーマル リレーでは実現できない保護を提供します。電流引き込みに基づいた推定温度ではなく、実際の巻線温度を測定します。
VFD アプリケーション向けに、Dongchun Motor (iecmotores.com) は強化絶縁巻線と拡張シャフト接地オプションも提供しています。アプリケーションを指定する場合は、当社の技術チームにお問い合わせください。
高温環境、VFD 駆動、または攻撃的な環境向けにモーターを指定する場合は、サプライヤーにテスト レポートを依頼してください。責任のあるすべての工場は、ためらうことなくレポートを送信する必要があります。
クラス B の温度上昇制限に対して評価されたクラス F 絶縁は、実際の動作条件下で 25°C の熱安全マージンを内蔵しています。真実
クラス F の材料は 155°C の巻線温度に対応しますが、クラス B の上昇評価では実際の上昇が 80 K (ピーク巻線温度 130°C) に制限されます。モーターが予想よりも高温で動作する場合、25°C のギャップはヘッドルームとして維持されます。
同じ IE 効率定格を持つすべてのモーターは、熱ストレス下でも同様に動作します。間違い
IE 定格は、定格負荷における効率のみを測定します。 2 つの IE3 モーターは、絶縁クラス、IP 定格、ベアリングの品質、および個別の工場でのテストにおいて大きく異なる場合があります。これらすべてが、モーターが実際の熱条件にどのように対処するかに影響します。
よくある質問
電気モーターにとって熱すぎる温度とはどのくらいですか?
標準の三相モーターは、最大周囲温度 40°C を想定して設計されています。通常の負荷および周囲条件下でフレーム表面が常に 80 ~ 90°C を超える場合は、調査が必要です。ただし、フレームの表面温度だけでは決定的なものではありません。適切なチェックは、通電電流と銘板 FLA の比較、および絶縁抵抗テストです。
過熱保護でトリップしたモーターを再起動できますか?
まず完全に冷まします。次に、運転電流をチェックし、換気が正常であることを確認し、動作を再開する前にトリップした理由を見つけます。 1 回の熱トリップが必ずしも永久的な損傷を意味するわけではありません。原因を解決せずにトリップを繰り返すと絶縁が破壊されます。
サーマルリレーとモーターサーミスターの違いは何ですか?
サーマル過負荷リレーは、消費電流と時間に基づいてモーターの温度を推定します。過負荷や位相損失から保護しますが、換気不良、ベアリングの摩擦、または全体の電流がまだ上昇していないターン間の短絡による局所的なホットスポットを検出することはできません。巻線に埋め込まれた PTC サーミスタは実際の巻線温度を直接測定し、より迅速かつ正確な保護を提供します。
夏だけモーターが過熱するのはなぜですか?
周囲温度は、モーターの放熱性に直接影響します。周囲温度 25°C で正常に動作するモーターでも、周囲温度 45°C では同じ負荷がかかると熱制限を超える場合があります。これが季節的に発生する場合は、暑い季節に負荷を軽減するか、設置エリアの換気を改善するか、より高い絶縁クラスのモーターにアップグレードするかの選択肢があります。
IE3 または IE4 モーターは IE1 または IE2 よりも低温で動作しますか?
一般的にはそうです。効率の高いモーターは、損失が低いため、同じ機械出力に対して発生する熱が少なくなります。より優れた巻線設計による銅損の低減、より優れたコア鋼による鉄損の低減などです。廃熱が少ないということは、断熱材にかかる熱応力が少ないことを意味します。これは、エネルギーの節約だけではない、アップグレードの実際的な利点です。とはいえ、効率クラスはモーター選択の 1 つの要素であり、唯一の要素ではありません。
過熱したモーターを巻き戻すか、交換する必要がありますか?
年式、状態、価格により異なります。 15 kW 未満のモーターの場合、ダウンタイムを考慮すると、通常は交換の方が巻き戻しよりも安くなります。 30 kW を超えるモーターやカスタム取り付けのモーターの場合、多くの場合、認定ショップによる巻き戻しが適切な判断となりますが、これはコアが損傷していない場合に限ります。見積もりの前にリワインドショップにコアテストを依頼してください。
概要: モーター過熱診断チェックリスト
巻き戻しまたは交換を依頼する前に、次のリストを確認してください。
- 3 相すべての動作電流を銘板 FLA と比較します。
- 冷却フィンとファンシュラウドを点検して掃除します
- モーター端子で供給電圧を測定 - レベルと相間の不均衡をチェック
- 赤外線温度計でベアリングの両端の温度を確認します
- 各巻線の絶縁抵抗テストを実行します。
- VFD 駆動の場合: ケーブルの長さ、キャリア周波数、およびモーターが 30 Hz 未満で動作する時間を確認します。
- 周囲温度がモーターの定格内であることを確認してください
- メンテナンス履歴を確認します - 前回の潤滑、最近の負荷の変更
モーターの過熱が突然起こることはほとんどありません。それは構築されます。原因を早期に発見することは、モーターを巻き戻したり、故障した下流の機器を交換したりするよりもはるかに少ないコストで済みます。
結論
私は東春自動車 (iecmotores.com) での長年の勤務中に、何百件もの過熱事件を見てきました。ほぼすべてのケースで、問題は誰かが気づく前に数週間にわたって蓄積されていました。そしてほぼすべてのケースで、次の障害よりも修正の方が安上がりでした。 6 つの原因を調べて診断チェックを行うと、思ったよりも早く答えが見つかるでしょう。
交換用モーターを調達している場合、または高温、VFD 駆動、または化学的に過酷な環境向けに指定している場合は、 お問い合わせページからご連絡ください モーターの銘板と熱写真が付いています。実際の条件に合わせて構成されたクラス F / クラス B 評価済みの IE3 モーターを見積もらせていただき、各ユニットは個別にテストされて出荷されます。
参考文献
- IEC — 「IEC 60034-1 — 回転電気機械: 定格と性能」" — https://webstore.iec.ch/en/publication/64293
- NEMA — 「NEMA MG 1 パート 31 — インバーターデューティモーター要件」" — https://www.nema.org/docs/default-source/standards-document-library/mg-1-part-31-watermark.pdf
- IEC — 「IEC 60529 — エンクロージャによって提供される保護の程度 (IP コード)」" — https://webstore.iec.ch/en/publication/2452
- IEC — 「IEC 60085 — 電気絶縁熱分類」" — https://webstore.iec.ch/en/publication/666
- ABB — 「テクニカル ガイド No. 5 — 最新の AC ドライブ システムのベアリング電流 (モーターの故障解析)」" — https://library.e.abb.com/public/8c253c2417ed0238c125788f003cca8e/ABB_Technical_guide_No5_RevC.pdf
これらのリンクがあなたにとって重要な理由
-
IEC 60034-1 モーター温度クラス — 実際のモーター動作において絶縁クラスが何を意味するのか、また高温または厳しい環境向けに購入する場合にクラス F 評価のモーターとクラス B 評価のモーターの差が重要である理由を正確に理解するには、このリンクに従ってください。これは、サプライヤーからモーターの見積もりをもらったときに、どのクラスに評価され、どのクラスに基づいて評価されるのかという適切な質問をするのに役立ちます。
推奨される Google クエリ:
IEC 60034-1 Class F insulation motor temperature limit standard -
モーター故障解析に関する ABB テクニカル ガイド — このリンクを確認して、ベアリング電流、高調波電流、高速電圧パルスが時間の経過とともに実際にモーターの絶縁とベアリングにどのような影響を与えるのか、また現在の設置が危険にさらされているかどうかを判断する方法を理解してください。 VFD で標準モーターを実行している場合は、次の障害が発生する前にこれを読む価値があります。
推奨される Google クエリ:
ABB motor failure analysis VFD bearing current insulation life
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IEC 60034-1 は、モーターの温度クラスと熱保護に関する決定的な国際規格です。IEC 60034-1 では、10°C ルールが重要である理由と、モーターを保護するためにさまざまな熱保護クラス (TPxxx) が実際に何を行うかを説明しています。 ↩
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NEMA MG 1 Part 31 では、インバーターデューティモーターの要件とサービスファクターの制限を定義しています。VFD でモーターを実行している場合、またはモーターに銘板定格を超える処理を要求している場合は、必読の内容です。 ↩
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IEC 60529 は IP エンクロージャの定格を定義しています。各 IP 番号の背後にある実際のテスト条件を知ることで、設置環境に適したモーターを指定できます。 ↩
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NEMA MG 1 は、モーターに対する電圧不均衡の影響もカバーしています。小さな電圧差による電流乗数の影響に関するガイダンスは、三相設備における過熱のトラブルシューティングに直接適用できます。 ↩
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ABB テクニカル ガイド No. 5 は、モーター故障解析と VFD によるベアリング電流損傷に関する業界のリファレンスです。EDM ベアリング損傷と機械的磨耗を特定する方法と、どのような軽減策が機能するかを説明しています。 ↩
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IEC 60085 は絶縁クラスとその温度制限を定義しています。サプライヤーが「クラス F 絶縁」と主張する場合に引用する情報源です。" そしてそれが実際に何を意味するのかを知りたいと思うでしょう。 ↩













