住友重機械工業株式会社 PTC事業部

PTCワールドワイド 住友重機械工業株式会社

400V級三相誘導モータのインバータ運転で近年トラブルが発生する事が有ります。そのケースとしては、

1.既設の設備で400V級三相誘導モータ+インバータ運転をしていたものをインバータを最新型に更新したらモータの焼損事故を起こした。

2.既設の三相誘導モータ(商用電源運転)をインバータを導入して回転数を可変させ使用していたらモータの焼損事故を起こした。

共通することは、インバータが最新のタイプで既設(古い)モータを運転し400V級のモータであることです。
また、配線距離も長い場合の発生確率が高く、その線サイズがインバータ運転を考慮した線サイズになっていないケースが多くを占めます。
発生は比較的早期が多くなっています。
原因は、最近の400V級インバータに組み込まれているパワー素子とそのコントロールによるものです。その違いは、従来の400V級のインバータに比べインバータとモータ間に発生するサージ電圧が高かく電圧の立ち上がりが早いことにあり、モータの標準絶縁処理の耐圧レベルを超してしまうことがモータの焼損事故の要因となっています。
故障したモータを見ると、オーバロードで焼損したものと異なり巻線の一部で焼損し短絡したような形跡が多く見受けられます。
なお、200V級のモータの場合モータの標準的な絶縁レベル内にサージ電圧が収まり、400V級モータのマイクロサージ問題のような焼損事故が殆どありません。

<<400V級三相誘導電動機をインバータ駆動する場合の注意点>>

 1.次の点にご注意ください

  1)400V級三相誘導電動機(モータ)をインバータで駆動する場合にはモータ仕様に「400V級インバータ駆動用 絶縁強化仕様」の指示が必要です。
    これは、モータ巻線端部等に発生する「マイクロサージ電圧」に対する絶縁強化対策になっています。
    尚、200V級三相誘導モータではこの対策は不要です。

  2)既設の設備の、古くなったインバータを現在の製品に更新される場合は古くからご使用の400V級の三相誘導電動機(モータ)、およびインバータ専用モータの中には「マイクロサージ電圧」の対策がされていない場合があります。モータの仕様(必要に応じて詳細をモータメーカにお問合わせください)をご確認の上、未対策品であれば対策を検討してください。

 2.「マイクロサージ電圧」とは、その対策は

  「マイクロサージ電圧」とは
  現在のインバータは高速スイッチングを行なって櫛形(矩形波)の電圧波形を出力しており、その波形の急峻な立上がりと、インバータとモータ間の配線(長さ)条件で生じるものです。また、線サイズにも関連しています。

  インバータに440Vの交流電圧が印加されている場合、インバータの直流回路部の電圧は約620Vになっています。インバータはこの直流電源を出力のパワー素子でON-OFF(スイッチング)してPWM波形(交流波形)を生成します。最大で、この620Vの約2倍の1200Vのサージ電圧が発生し、モータ絶縁レベルを超えてしまい、モータ(巻線)焼損事故(絶縁破壊)の原因となります。

  従来のインバータではここまで高いサージ電圧の発生(サージの立ち上がりの早さが影響)がない為、トラブルは発生していませんでした。これは搭載されているパワー素子の違い(世代)によるものです。

  このマイクロサージ電圧は、インバータとモータ間の配線長さが長くなるほどサージ電圧が高くなり、配線長で数十メータでトラブル発生レベルになります。

 3.400V級モータをインバータ駆動する際の対応策

  1)インバータ専用モータを使用する場合
    弊社の400V級インバータ専用モータは、現在標準で400V級インバータ駆動用絶縁強化仕様になっており、マイクロサージ電圧の発生にも安心してご使用になれます。
    当社のギヤモータは「AV」の記号が付いているモータです。

  2)標準モータを使用する場合
    「400V級インバータ駆動用絶縁強化モータ」仕様のモータをご使用下さい。

  3)既存のモータをそのまま使用になる場合
    インバータとモータ間に マイクロサージ電圧抑制用の専用フィルタを設置する方法があります。
    インバータのオプション品にて都度対応となりますので御照会ください。

   4.この他の対策として

  1)インバータのキャリア周波数を制御上問題ないレベルまで下げて運転する。

  2)インバータとモータ間にACリアクトルを挿入しサージレベルを下げる。
    サージ電圧の立ち上がりを遅くする効果が望めます。
    ただし長距離配線で効果が十分に出ない事が有ります。

    注意)ACLを挿入する事で電圧降下が生じる為トルクが下がります。
       モータの負荷率に余裕の無い場合は適用が難しい場合もあります。

  3)線サイズを上げることで緩和されます

  4)最新のインバータはこのマイクロサージを抑制した波形制御を行うものも出てきています。この様なインバータを採用する。
    当社HF430シリーズも抑制機能搭載タイプです。
    但し、インバータのみで対策とすることは十分ではありませんので、ご注意ください。


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   弊社PTC事業部Webページにて、「バックナンバー」で掲載しています。
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