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

産業用の誘導電動機の寿命は通常15~20年と長くご使用頂いておりますがモータの寿命は消耗部品のシールやベアリングのメンテナンス交換をして頂くことで長くご使用いただけます。

この他に寿命に関係する物としてモータの絶縁が有ります。
この絶縁は通常約40000時間(連続定格負荷運転の条件)の寿命が有ります。
しかし、誘導電動機を使用していて何らかの原因により絶縁劣化によるモータ故障が発生することがあり、この絶縁について劣化の原因等について今回はご紹介します。

1.モータの日常点検や、定期点検する場合の主な点検項目

モータの日常点検や、定期点検する場合の主な点検項目は次のようなものです

1.モータの電流値

普段の運転電流値と比べ電流値が大きくなっていないか?
定格電流値を超えていないか?

2.モータから異常音が出ていないか?
運転時の運転音が普段より大きくなっていないか?

3.モータから異常振動が出ていないか?
普段の振動と変わりは無いか?

4.モータの表面温度に異常は無いか?

5.ボルトのゆるみは無いか?   

6.端子箱の結線に異常は無いか?
ゆるみ、端子の絶縁状態、端子箱内の異常は等はないかなどの確認

7.ブレーキ付きの場合はブレーキのギャップは正常値に調整されているか?
などのブレーキ点検項目の確認

などが有りますが、モータの故障が発生すると漏電の検出や、地絡の発生を検出し運転が出来ない状態になることが有ります。

この場合、モータと制御盤の間の配線ケーブル、モータ本体モータの結線部(端子箱内の結線)や、ブレーキ付きの場合のブレーキ部分から漏電や地絡が発生していることが予想されます。
この中のモータ本体の絶縁と絶縁不良(劣化)故障についてご紹介いたします。

2.モータ本体の絶縁と絶縁不良(劣化)故障について

絶縁劣化の起きたモータは、モータ端子間の抵抗値の異常として正規の値に比べ線間抵抗値バランス、抵抗値の低下やモータ端子とモータフレーム間で絶縁抵抗が正常値が得られない状態になります。

このような状況になると、通常モータ始動時に地絡電流や漏電の検出により運転できませんが、劣化の状態によっては運転開始してしばらくして地絡検出により運転不可能になる場合もあります。

※正常なモータは、周囲環境仕様の範囲内で運転した場合、モータは運転開始し運転時間の経過により見かけ上の絶縁抵抗値は変化します。
 おおよそ10分程度の運転でモータの乾燥状態がはぼ安定します。

3.モータの絶縁劣化の原因

モータの絶縁劣化にはいくつかの原因となるものがあります。

a)温度度の影響
周囲温度が40℃を超えると絶縁低下原因となります。
規格:「各種耐熱クラス(絶縁クラス)の許容最高温度で約4万時間以上」
一般的にはこの値を大きく上まわっています。    

b)湿度の影響
ステータコイルの吸湿状態による絶縁低下

c)汚れの影響
粉塵、塩害等による絶縁低下

d)電気的な影響
コロナ、アーク、サージ等、インバータ運転(400V級)による絶縁低下による劣化、電源電圧の異常など

※更に電源電圧の定格値に対しての上昇、下降が長く発生したり常に定格値とズレタ場合モータの温度上昇の原因となり絶縁を劣化させます

※400V級のインバータで運転した場合モータに約1200Vのサージ電圧(マイクロサージ)が加わりコロナ放電が発生しモータ焼損事故を起こします。
この対策として400V級インバータ運転用に対応した絶縁を施したりインバータとモータ間にマイクロサージ対策用フィルタ、ACリアクトル、 零相リアクトルを内容に合わせて設置する対策が必要となります。

e)機械的な影響
始動時の膨張、収縮(熱等によるもの)、振動、衝撃によるクラック等の発生や影響

f)化学的な影響
周囲環境で酸、アルカリ、オイルミスト、オゾン等の影響

が有りますが実際の運転では運転時の負荷状態や様々な影響により、劣化の度合いは左右されます。

一般的には、モータの絶縁は運転時の過負荷運転により劣化が進みます。
この劣化が積み重なって最終的に絶縁不良が引き起こされます。
(モータのステータコイルの絶縁帯に過負荷による温度上昇が加わります。)

また、起動頻度が多い場合、モータのステータコイルの絶縁は熱的に厳しい状況下になります。このため運転方法に合わせ絶縁(現在は耐熱クラス)を上げる場合がありますがモータの運転(起動、停止の繰り返し)サイクルで平均した場合の負荷率がモータの定格容量以内に収まらなくてはなりません。

4.モータの絶縁破壊のプロセス

熱劣化→変質→機械的劣化→コロナや汚損、吸湿が影響→電気的破損(絶縁劣化による破壊)

5.モータの絶縁劣化に伴う焼損事故の主な症状と原因

a)ステータコイルの全体が焼損
過負荷、モータのロックなど

b)ステータコイルが部分的に焼損
電源の欠相、過度な電源電圧バランス不良など

c)ステータコイルの局部的な焼損
雷、サージ、吸湿、コイルのキズや異常振動、インバータのマイクロサージなど
                    
更に電源に含まれる高調波の値によってはモータ発熱の原因の一部になることもあります。



異常をいち早く見つけ対応することで安全運転を行なってください。
日ごろの運転データを採取し比較用の情報を持つことも重要です。

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