ESAによる電気機械信頼性の向上
図1. 一般的なモーター故障（CF=中心周波数、RS=運転速度、LF=ライン周波数） 電気的特性解析（ESA）は予知保全（PdM）技術であり、モータの電源電圧と運転電流を使用して、モータシステム全体の既存の故障と発生中の故障を特定します。 これらの測定値は変換器として機能し、モーターシステムに何らかの障害が生じると、モーター供給電流が変動（または変調）する。 これらの変調を分析することで、運動系の混乱の原因を特定することができる。 ESAを使用した通電モーター試験は、PdM試験、試運転、トラブルシューティングに使用されるAC誘導モーター、DCモーター、発電機、巻線ローターモーター、同期モーター、工作機械モーターに貴重な情報を提供します。 ポータブル、ハンドヘルド、バッテリー駆動のESA装置ALL-TEST PRO On-Line II™ (ATPOL II™)を使用して電流波形と電圧波形を収集し、高速フーリエ解析を行うことで、技術者はモーターシステムの電気的および機械的状態を評価することができます。 モータシステムの故障（入力電力、モータの電気的、機械的、機械的カップリング、または被駆動負荷に関連するかどうかにかかわらず）は、ESA技術を使用する場合、すべて固有のシグネチャを持つことになります（図1を参照）。 したがって、モーターとモーターシステムに関する情報があれば、関連する故障頻度が特定され、システム全体を評価することができる。 モータの「健全性」と負荷の影響を判断するために必要な情報を提供する時間領域と周波数領域で、性能に関する数多くの兆候が明らかになる。 これにより、真の走行速度、モーターのスリップ周波数、ギアのメッシュ周波数、ドライブトレインのコンポーネント、ギアの回転速度を実際に「見る」ことができる。 高速フーリエ変換（FFT）は、高周波スペクトルと低周波スペクトルの両方を作成するために使用されます。 これらのスペクトルのピークは、マシンのさまざまなコンポーネントの回転速度に対応している。 例えば、ベルトを介して電動モーターで駆動されるファンの場合、ピークはモーター回転数、ポール通過周波数、ファン回転数、ベルト回転数に対応する。 ベルトドライブの代わりにギアボックスを使用する場合、ギアの回転速度とギアの噛み合い周波数にスペクトルのピークが現れる。 電気信号解析の実行 データ収集プロセスでは銘板データは必要ありませんが、解析プロセスでモータの銘板電圧、運転速度、定格電力、全負荷電流を入力することにより、自動解析を実行することができます。 摩耗やアプリケーションによるモーターと負荷の間の一般的な機械システムの故障には、ベルトまたはダイレクトドライブのミスアライメント、ベルトまたはインサートの摩耗、ベルト張力の問題、シーブの摩耗などがある。 負荷の種類によっては、数多くの種類の故障が発生する可能性がある。 最も一般的なものは、摩耗した部品（シールなど）、壊れた部品（ギア、ファン、インペラブレードなど）、ベアリングである。 ESAソフトウェアでは、技術者が機械システムに関する情報を入力すると（図2参照）、関連する周波数が自動的に計算される（ソフトウェアには、スペクトル内のこれらの周波数を特定するためのカーソルが用意されている）。 駆動装置の分析には、ベルト式、ギア式、ブレード式が含まれる。 モータの電気的・機械的解析には機械系統の情報は必要なく、機械的負荷を解析する必要がある場合にのみ関係することに注意してください。 図2. 電気信号解析ソフトウェアは、計算を自動化し、周波数カーソルを提供します。 例として、150キロワット、400ボルト、260アンペア、1485 RPMの誘導モーターで駆動される集塵機ファン1の低周波数データを見てみよう（図3参照）。 BLTと書かれたピークに注目してください。これはベルトの周波数、つまりベルトの速度です。 BLTの倍数があり、それは両方のスペクトルに示されている。 下側のスペクトルは、ライン周波数のピークと、ライン周波数の両側にBLT周波数のサイドバンドがあることを示している。 特に4.3アンペアでベルト周波数が存在するという事実は重要だ。 サイドバンドは存在することで評価される。 また、ベルトの周波数の何倍もある。したがって、私はこのコレクターに何らかの問題があるのではないかと疑っている。 しかし、このデータを収集し、初期分析を行った技術者は、さらなる検査やテストを行うのではなく、このマシンをモニターすることを選択した。 図3. この集塵ファンは、150キロワット、400ボルト、260アンペア、1485 RPMの誘導モータで駆動されます。 姉妹機の集塵機ファン2もテストされた。 図4では、モーター負荷がファン1より低い（194A対220A）にもかかわらず、BLTのピークが8.3Aであることに注目されたい。 この最初のテストから、これが深刻な問題であると結論づけることはできないが、その代わりに、このマシンは最初のマシンと比べて何かが違うという警告フラグである。 図4. 集塵機ファンのテスト結果 2. このデータはPdM作業プロセスの検出フェーズで取得されたものであるため、次のステップは分析フェーズに入る。 分析段階の一環として、技術者は両機を素早く目視検査し、ファン2のベルトがファン1と比べて過剰に動いていることを指摘した。 次のステップは、ESAによる追加データの取得や、分析フェーズの一部として他の観測機器を導入するなどの追加作業を行うことである。 結論 電動モーターは、入力電力、モーターの電気的・機械的状態、および被駆動負荷を評価できるため、電気信号解析を使用する際の優れた変換器となります。 電力品質、制御、ステーターとローターの状態、エアギャップ、ベアリング、アライメント、負荷に関しては、発生しつつある故障を検知し、予知保全の目的で傾向を把握することができます。 このアプリケーション・ストーリーは、モーター駆動の機械システムの状態を評価するためのESAの使用に関する3部シリーズの第1部です。 詳細はwww.alltestpro.com。 ALL-TEST Pro, LLCについて ALL-TEST Proは、革新的な診断ツール、ソフトウェア、サポートにより、真のモーターメンテナンスとトラブルシューティングをお約束します。
ローターバー故障メンテナンスの問題振動センサーの警告
セメント工場で送風ファンを運転している398KWのMVモーターが奇妙な挙動を示していた。 振動装置は、時間の経過とともに慢性化する振動振幅を示していた。 メンテナンス・チームは何が問題なのかわからず、ベアリングを交換しなければならなくなるまでモーターを動かした。 このようなことが何度か起こったが、ベアリングの不具合に対する改善策や原因は見つからなかった。 モーターが始動時にトリップすることが何度かあった。 この症状以外に、このモーターが故障を繰り返した原因についてはわかっていなかった。 モーターは、ベアリング交換の合間に毎日使用された。 モーターの状態評価には、工場の状態監視セル「プレスコン」を使用。 プレスコンはモーターの状態を評価するためにESA（電気信号解析）を利用した。 数分もしないうちに、テストはモーターにローターバーやエンドリングのひび割れがあることを示した。 電気信号解析（ESA）は、モーターシステムの稼働中に電圧と電流の波形を取得し、モーターシステムの健全性を評価する通電試験方法です。 通電テストは、AC誘導モーター、DCモーター、発電機、巻線ローターモーター、同期モーター、工作機械用モーターなどの貴重な情報を提供します。 その後、モーターは停止し、開放された。 下図のように、エンド・リングのひとつに亀裂が見つかった。 ESA技術により、ユーザーは負荷がかかった状態でモーターをテストすることができる。 ALL-TEST ProのESAテクノロジーは、1台で2つの測定が可能です。 これは完全なモーターアナライザー（ESA）であり、パワークオリティアナライザー（PQ）でもある。 通電試験（ESAモード）は、AC誘導モータやDCモータ、発電機、巻線ロータモータ、同期モータ、工作機械用モータなどに対して、モータの健全性に関する貴重な情報を提供します。 PQモードでは、エネルギー・データ・ロギング、高調波分析、電圧・電流チャート作成、波形表示、サグとスウェルの波形キャプチャ、過渡キャプチャ、イベント・キャプチャに使用できます。
DCモータの電流シグネチャ解析
はじめに 10HP、1.0SF、Ins F、1750 RPM、240 V、33 Amp電機子、240 V、1.23 Amp界磁、DC電気モーターをDCドライブの出力から評価。 DCドライブの故障とブラシの状態不良が指摘された。 ディスカッション ALL-TEST PRO™ OL (ATPOL)モーター電流シグネチャーアナライザでDC電気モーターを試験する場合、AT6000 DCクランプを分析に使用することを推奨します。 データはアーマチュアのリード線から直接収集される。 走行速度が選択され、電流リップルが表示される。 電流リップル波形の変動は、電源ライン周波数の高調波とSCRの数×電源ライン周波数として確認できるドライブの問題を示している（図4）。 図1と図3のサインは、パワーエレクトロニクスとブラシ関連の問題を示している。 オールテスト・プロ™ MDキット ALL-TEST PRO™ MDキットは、以下の内容で構成されています： ALL-TEST PRO™ OLモータ電流シグネチャアナライザ ALL-TEST PRO™ 31およびALL-TEST IV PRO™ 2000モーター回路アナライザ EMCATモーター管理ソフトウェア EMCAT用ATPOLおよびPower System Managerソフトウェアモジュール
電圧アンバランスの解消
電圧アンバランスは三相モーターの性能を低下させ、寿命を縮める。 モーター端子における電圧のアンバランスは、電圧のアンバランスに比例しない電流のアンバランスを引き起こす可能性があります。 アンバランスな電流は、トルク脈動、振動と機械的ストレスの増加、効率の低下をもたらす損失の増加、巻線の絶縁寿命を低下させるモータの過熱につながります。 電圧アンバランスの割合は、全米電機工業会（NEMA）によって、三相システムの平均電圧からの線間電圧の最大偏差の絶対値の100倍を平均電圧で割ったものと定義されています。 例えば、測定されたライン電圧が462、463、455ボルトの場合、平均は460ボルトとなる。 電圧アンバランスは (460 – 455) /460 x 100 = 1.1% モーター端子の電圧アンバランスが1％を超えないようにすることを推奨します。 アンバランスが1%を超えると、NEMA MG-1-2011の図20-2に従ってモータをディレーティングする必要があり、ほとんどのメーカーの保証が無効になります。 電圧アンバランスの一般的な原因には、以下のようなものがある： – 力率改善装置の故障 – 不安定なユーティリティ電源 – バンクに対して大きすぎる三相負荷を供給するアンバランスなトランスバンク – 同じ電力系統に偏在する単相負荷 – 未確認の単相対地絡故障 – 配電系統の一次側の回路が開いている 1,800回転/分（RPM）、100馬力（hp）のモーターの効率は、電圧アンバランスとモーター負荷の関数として以下の表1に示されています。 電圧アンバランスの増大による効率の低下という一般的な傾向は、すべての負荷条件においてモーターで観察される。 電圧のアンバランスは、モータの過熱や早期故障の原因となる電力品質の問題の代表的なものです。 不平衡電圧が検出された場合は、徹底的な調査を行って原因を特定する必要がある。 是正措置がとられると、エネルギーとコストの節約になる。 推奨されるアクション 定期的にモータ端子の電圧を監視し、電圧アンバランスが1%未満に維持されていることを確認する。 許容できない値や値の変化率に対してアラームを送信するセンサーの設置を検討する。 ISA100ワイヤレス・センサー・ネットワークは興味深いかもしれない。 電気系統の単線図を確認し、単相負荷が均一に分散されていることを確認する。 必要に応じて地絡インジケータを設置し、毎年サーモグラフィ検査を実施する。 電圧アンバランスが問題である可能性を示すもう1つの指標は、120ヘルツ（Hz）の振動です。 120Hzの振動を発見したら、直ちに電圧バランスをチェックすること。 電圧アンバランスの省エネ例 表1に示すように試験された100馬力のモーターがフル負荷で年間8,000時間（hrs/yr）運転され、不平衡電圧が2.5%であったと仮定します。 エネルギー価格が0.08ドル/キロワット時（kWh）の場合、是正措置を講じた後の年間エネルギー節約額とコスト節約額は次のようになる： 年間エネルギー節約量= 100馬力 x 0.746 kW/hp x 8,000時間/年 x (100/93 – 100/94.4) = 9,517 kWh 年間コスト削減= 9,517 kWh x $0.08/kWh = [...]
電気信号解析によるパルス幅変調モータ駆動の故障検出
産業界におけるACモーター用モーター・ドライブの使用は増加の一途をたどっており、パルス幅変調ドライブ（PWM）は低～中馬力アプリケーションの一般的な業界標準となっています。 モーターシステム内の他のコンポーネントと同様に、PWMドライブにもさまざまな故障モードがあり、トラブルシューティングの目的で電気技術者は一般的にデジタルマルチメーター（DMM）、デジタルオシロスコープ、パワークオリティアナライザーを使用します。 これら3つの計器は、電気技術者が入力電力とモーター駆動に関連する問題のトラブルシューティングを行うことを可能にしますが、モーター自身とモーターの駆動負荷内の故障検出には限られた機能しか提供しません。 さらに、これらの計測器は別個のものであり、レポート機能も限られているため、予知保全（PdM）や状態基準保全（CBM）を目的としたテストは困難な場合があります。 信頼性試験において、DMM、オシロスコープ、パワー・クオリティ・アナライザよりも電気的特性解析（ESA）の方が明らかに優れているのはこの点です。 さらに、入力電力とモーター駆動の状態を評価するだけでなく、多くの一般的な故障モードについてモーターと被駆動負荷の状態も評価する。 ESAについて ESAは、モーターシステムの運転中に電圧と電流の波形を取り込み、高速フーリエ変換（FFT）により、付属のソフトウェアでスペクトル分析を行うオンライン試験方法です。 このFFTから、入力電力、制御回路、モーター本体、および駆動負荷に関連する故障が検出され、CBM/PdMの目的でトレンド分析が可能です。 私たちのESA装置は、ハンドヘルド、ポータブル、バッテリー駆動である。 すべてのESA分析システムは、電圧、運転速度、全負荷電流、馬力（またはkW）のモーター銘板情報を必要とします。 さらに、ローターバーやステータースロット数、ベアリング部品番号、ファンのブレード数やギアボックスアプリケーションの歯数などの被駆動負荷部品の情報などのオプション情報を入力することで、より詳細で正確な解析を行うことができます。 ESAは多くの人にとって新しいものであるため、以下にESAが検出する一般的な故障を図示する。 図1を参照。 この記事では、PWMドライブによくある3つの不具合について説明します： 1) 整流ブリッジの入力ダイオードが開いている。 2) 中間直流回路のコンデンサの故障。 3) 絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（IGBT）の不良。 この3つのうち、コンデンサの故障はモータの性能を監視してもすぐに兆候が現れないため、早期発見が最も難しい。 ドライブについて 図2はPWMモーター・ドライブの基本ブロックを示しており、これには入力交流電源、入力交流電圧を整流する全波ダイオード・ブリッジ、コンデンサを含む中間直流回路、インバータ・ブリッジ、モーターが含まれる。 ESAを使用した試験では、試験対象のモーターシステムに電圧と電流を接続します。 接続は通常、モーター・コントロール・センターで行われ、備え付けの携帯用電圧プローブと携帯用変流器、またはあらかじめ設置された特別な接続ボックスを使って行われる。 接続ボックスの利点は、必要な接続を行うためにモーター制御盤を開けることなくデータを取得できることである。 PWMアプリケーションでは、PWMドライブへの入力とPWMドライブの出力の2つのデータを取る必要がある。 データ収集プロセス全体（接続が行われた後）にかかる時間は約4分で、この時点ではモーターの銘板情報は必要ありません。 この情報は、後でデータ分析を行う際に入力することができる。 データファイルは、付属のソフトウェアを使用して表示され、Microsoft® Wordのレポートが作成されます。 このソフトウェアには、さまざまな分析スペクトルを扱うための使いやすいツールが用意されている。 ソフトウェアの調査結果は、完全なレポートを作成しなくても見ることができる。 このソフトウェアは自動的に以下のことを報告する： 力率、電流アンバランス、電圧アンバランスと銘板に対する実効電圧、銘板に対する負荷、位相接続、ローターの健全性、ステーターの電気的および機械的健全性、ローター/ステーターのエアギャップ、全高調波歪み（電圧と電流）、不整列/アンバランス表示、ベアリングの健全性。 また、電圧と電流のピークとクレストファクター、位相インピーダンス、電力（皮相電力、実質電力、無効電力）、運転速度、ライン周波数も報告します。 AC誘導モーターとDCモーターについては、モーター効率も計算します。 平均的な熟練ユーザーであれば、モーター1台あたり10分もかからずに完全な分析を実行し、レポートを作成することができる。 ケース・ワン ケース1は、EMA社（ニューヨーク州コートランド）のサービス施設で受け取ったモータードライブです。 ドライブとモーターはダイナモメーターでテストされた。 2つのデータが収集された。 1つ目は、ドライブの入力で波形のみをキャプチャしたもので、2つ目はドライブの出力でキャプチャしたものである。 2つ目のデータセットには、電圧波形と電流波形のキャプチャと、50秒間の電圧波形と電流波形が含まれる。 図6はC相の入力電流波形である。負のピークが欠けていることに注意。 これはダイオードが開いていることが原因である。 ESAが自動的に生成するレポートでは、電流のアンバランスと、オープンダイオードに起因する過大な高調波歪みの両方が特定されます。 この報告書の最初のページは要約のみで、各主題の詳細が記載された追加ページがある。 ここで見られるような大きな電流位相アンバランスは、PWMドライブの内部コンポーネントを損傷し、モーター・ドライブに給電する電源トランスにストレスを与える可能性があります。 ケース2 件目はEMAが修理を依頼したもので、コンデンサーバンクのコンデンサーの老朽化が原因である。 問題は、これらのコンデンサーが老朽化し、劣化し始めると、モーターの性能は明らかな兆候を示さなくなることだ。 ひとたびコンデンサが故障し始めると、良好なコンデンサによってさらなる電流が流され、コンデンサに過度の熱が発生し、その熱が残りのコンデンサの故障を加速させる。 これらのコンデンサーには、内部の過度の圧力を逃がすための通気口があるが、通気口が十分でない場合、爆発する可能性がある。 さらに、モーターに供給される過剰なリップル電圧は、モーターが高調波電流を引き込む原因となる。 これらの高調波電流は負のシーケンストルクを発生させ、モーター性能を低下させ、さらにモーター内部に有害な熱を蓄積させます。 図9はドライブ出力の電圧を示しており、これはコンデンサーが良好な状態の良好なドライブの場合である。 ケース3 ケース番号3はEMAが修理のために受け取った。 出力波形はIGBT（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）がオンしていないことを示している。 これにより、電流のアンバランスと波形の歪みの両方が生じる。 結論 結論として、DMM、オシロスコープ、および電源品質測定器は、PWMモーター・ドライブに対して優れたトラブルシューティング能力を提供する。 しかし、データ収集とレポート作成に限界があるため、電気モーターの信頼性試験プログラムにうまく組み込むことができない。 さらに、一般的なモーターや負荷に関連する問題については、ほとんど情報を提供していない。 電気的特性解析により、信頼性技術者は、入力電力から駆動負荷までのモータシステム全体を見ることができます。 PWMアプリケーションでは、電圧と電流の接続が完了してからデータ収集にかかる時間は4分未満です。 この4分間のテスト・プロセスから、ドライブやモーターの故障がモーター・システムの故障を引き起こす前に、整流ダイオードの故障、DCバス・コンデンサの不良、IGBTの故障などの問題を素早く特定することができます。 重要なのは、この3つのケースすべてにおいて、負荷やその他の運転要因によってはモーターはまだ作動しているかもしれないが、システムが作動し続ける確実性は損なわれているということである。 モーターやPWMドライブに新たな損傷が発生する前に、ESAがこれらの故障を早期に特定することで、高価なダウンタイムを最小限に抑え、機器の信頼性を向上させ、機器の致命的な損傷や作業員の負傷を防ぐことができます。 著者について リチャード・スコットはナショナル・セールス・マネージャー、ドン・ハアパプロ（CMRP）はALL-TEST Pro, LLCのキーアカウント・マネージャーです。 ALL-TEST Pro社は、電動機、発電機、変圧器、コイル、巻線の予知保全試験、品質管理、トラブルシューティングに使用されるモータ回路解析（MCA）、電気信号解析（ESA）、電力品質解析（PQ）用のポータブル試験装置メーカーです。 オールテスト・プロ® MCA装置は、巻線故障、位相アンバランス、ローター故障、地絡故障などの電気故障を早期に検出します。 ALL-TEST PRO® [...]
エネルギー、信頼性、生産コスト改善のためのモーター回路解析
はじめに 電力需要の増加による停電のニュースが報じられるなか、エネルギーコストを抑制する方法は、もはやグリーンな選択肢ではなく、生き残り戦略のひとつとなっている。 産業界において、エネルギー制御の第一の可能性は、電気モーターシステムのエネルギー戦略である。 電気モーターシステムは、米国内の全エネルギーの19％を使用し、全発電電力の57％を占めている。 製造業で使用される電気エネルギーの70％以上、プロセス産業では90％がモーターシステムによって消費されている。 電気モーターの改修、可変周波数ドライブの適用、その他のエネルギー効率化戦略は、心強い注目を集めている。 しかし、エネルギー効率化の機会として見過ごされがちなのが、メンテナンスと信頼性という2つの分野だ。 EPRIによると、一般的な機械設備の効率は、適切なメンテナンスによって通常10～15％向上させることができる。 これには、予防的、予知的、積極的、是正的なメンテナンス・プログラムが含まれる。 特に、モーター回路解析（MCA）を一貫して適用することで、モーターの故障を回避し、予防的なメンテナンスや交換を可能にし、モーターシステム全般のエネルギー効率を向上させることができます。 エネルギー・コストだけで、モーター・メンテナンス・プログラムが正当化されるとは限らない。 しかし、生産性や関連する信頼性コストと組み合わせれば、MCAプログラムはすぐに正当化できる。 たとえば、工場全体の生産量の10％を占め、年間6,000時間稼動する、あるラインの100馬力のメイン・ドライブ・モーターを考えてみよう。 工場の100％が停止した場合、工場のダウンタイムコストは1時間当たり25,000ドルになる。 致命的な故障が発生した場合、モーターを交換するのに6時間かかり、始動時間は2時間かかる。 モーターには75％の負荷がかかり、エネルギーコストは0.06ドル/kWhと14ドル/kWで、5％のインピーダンスのアンバランスが検出された。 無駄な製品を除いた全体的なコスト増は、年間24,875ドルになる。 93.6%は生産の損失、3.1%は電力消費の増加、1.2%はモーター寿命の減少、2.1%は需要コストの増加によるものである（図1）。 モーター回路解析 MCAの基本コンセプトは、解析者が電動機の巻線の状態を判断するために、単純抵抗（R）、複素抵抗（Z – インピーダンス）、インダクタンス（L）、位相角（力率）、接地絶縁状態（メガオーム）、およびその他のテストを見る機会を与えることである。 これらの測定は、安全性と精度の両方において、装置を非通電状態にして行うのが最適です。 原理的には、電気モーター回路は、単純な抵抗と複雑な抵抗、インダクタンス、そしてその結果生じる位相角の直列であり、三相システムではそれぞれ120度離れている（図2）。 三相巻線が不完全な場合、物理法則に基づき、元々の欠陥や間近に迫った故障が原因で、これらはアンバランスになる。 組立式電動機では、ローターの鋳巣や折れ、エアギャップ不良、シャフトの反りなどが、ステーターとローターの相互誘導によるばらつきを引き起こす。 ステーターとローター間の相互インダクタンスを読み取るMCA装置の能力により、分析者はローターやエアギャップ内の欠陥を効果的、迅速かつ安全に検出することもできる。 ほとんどのMCA機器は、12ボルトから13.8kVまで、小電力から10,000馬力以上のモーターで動作することができ、幅広い動作範囲を提供しますが、抵抗、静電容量、誘導の測定値のみを提供し、通常はメガーまたは分極指数テストを追加したRCLメーターと混同しないでください。 さらに、高品質のMCAユニットは、ソフトウェアパッケージを含めても1万ドル以下で購入できるため、非常に手頃なプロアクティブ・メンテナンス・ツールとなっている。 RCLメーターとMCAメーターの重要な違いは、インピーダンス測定値である。 電流はインピーダンス以上の電圧に等しいため、交流アプリケーションでは電圧と電流のアンバランスは反比例する。 電圧アンバランスの経済的影響については多くの研究がなされているため、これは重要な区別となる。 また、インダクタンスだけでは、巻線の設計やローターと巻線の位置関係によって変化してしまう。 残念ながら、インダクタンスをベースにしたシステムでは、良い電気モーターや巻線が故障することが多いのです。 モーター巻線の真の状態を知るためには、抵抗、インピーダンス、インダクタンス、位相角、絶縁抵抗など、モーター回路の構成要素をすべて見る必要がある。 MCA装置の少なくとも1つのメーカーは、印加周波数を2倍にし、その結果生じる巻線間の比率を見る特別なテストを追加している。 これにより、ターンツーターンやコイルツコイルの不具合を早期に検出することができる。 MCAがエネルギーに与える影響 電気モーターの目的は、電気エネルギーを機械的トルクに変換することである。 3つの位相がすべて互いに120度ずれており、ステーター、ローター、摩擦損失が抑制されている場合に、最もよく作動する。 位相が互いに120度異なると、磁界がローターを回転させるのが難しくなるため、モーターの効率が低下する。 十分にずれると、互いに干渉し始める。 この影響は電圧とインピーダンスのアンバランスの両方に見られ、効率、信頼性、生産への影響も含まれる。 電圧のアンバランスと同様、1～2％のアンバランスは許容できるが、アンバランスは5％を超えてはならない。 インピーダンス・アンバランスが2％を超える場合は、図4に示すようにモータをディレーティングする必要があります。 インピーダンスのアンバランスがもたらす重要な影響のひとつは、エネルギー効率とそれに伴うコストへの影響である。 電気モーターの効率に関する簡単なエネルギー計算は以下の通りである： 式1： kW ロスKW = hp * .746 * 負荷 * [(100/E1 – [...]
マシン・モニタリングとESAテクノロジーによるプラントの信頼性向上方法
By：ウィリアム・クルーガー、ALL-TEST Pro 全世界で3億台以上の電気モーターがインフラ、大型ビル、産業で使用されている。 これらのモーターは、産業用消費電力の約2/3を占めている。 電気は、製品を生産する機器を作動させたり、工場の設備が実行するために建設されたサービスを提供したりする原動力となるため、工場のほぼすべての分野で必要とされる。 電気は、連続的な流量を必要とし、便利に保管することができず、通常は使用前に検査されないという点でユニークな製品である。 スイッチを入れたりボタンを押したりしたときに電気が点いたりモーターが始動したりすれば、その電気は信頼できるのだ。 しかし多くの場合、モーターシステムに供給される電力の品質が故障や不具合の原因となっている可能性がある。 劣悪な「電力品質」の結果は通常長期にわたるため、問題の原因や要因として見過ごされがちである。 モーターの機械的・電気的状態やドライブの機械的状態とともに、入力電力の品質を知ることは、稼働時間を維持しコストを節約するために、すべての設備で重要です。 このため、工場は試験、状態監視、または予知保全プログラムPdMを導入している。 多くの検査機器が販売されており、測定値、グラフ、レポートを提供し、モーター状態の答えではなく、警告やアラートを提供する。 ESAテクノロジーは、モーター、ドライブ、電気の健全性に関連する答えを、機器が稼動している間に、迅速かつ信頼性の高い回答を提供します。 モーター回路解析 MCAは、非通電状態におけるモーター巻線および接地壁絶縁システムの信頼できる健全性状態を提供します。 連続運転するマシンもある。 この機器を評価するために、産業界は、高価な機器のシャットダウンや致命的な故障につながる前に機器の故障を特定するための予知保全プログラムをプラントに導入している。 そのため、稼働中の機器をテストできる技術が必要となる。 機械振動分析（MVA）、サーモグラフィ、超音波などのPdM技術はすべて、設備が稼動している間に、プラントの配電設備や回転設備の特定の故障を特定する貴重な情報を提供してきた。 しかし、すべてのPdMプログラムが同じではなく、最も効果的なプログラムは複数の技術の必要性を認識している。 最も効果的な予知保全プログラムには、次の3つの段階がある。 1) 検出、 2) 分析 3) 訂正。 予知保全の検出段階： 1) できるだけ多くのマシンを素早くスキャンする 2) 可能な限り多くの潜在的問題を特定する。 3) できるだけ多くの診断を提供する 検出フェーズに続く分析フェーズでは、健全性に劣化が見られた機器を特定する。 この段階では、機械内部のどのような状態が変化したのか、あるいはどのような不具合が発生したのかを特定するために、同じ技術、あるいは場合によっては他の技術を用いた、より詳細な追加テストが必要となることがある。 技術によっては、最初の検出プロセスで異常の原因について何らかの示唆を与えることもある。 つまり、最適なPdM技術である検出と分析の間には、常に微妙な境界線があるのだ。 修正フェーズでは、特定された故障に対するアクションプランを作成する。 例えば、故障がアンバランスの場合、現場で修正できるのか、それともショップでバランスを取る必要があるのか。 ベアリングの欠陥が検出された場合、故障のコスト対生産損失など、いくつかの要因に応じて、運転が許す限り機械を経済的にシャットダウンできるまで監視間隔を短縮するか、直ちにシャットダウンすることが考えられます。 一般的な予知保全ツール。 機械振動解析 – 振動は、回転機器に最も一般的に使用される技術の1つです。 定義によれば、振動とは静止点を中心に周期的に前後または上下に動くことである。 振動は、機械やプロセスのさまざまな不具合を検出し、特定することができます。 MVAによって特定される典型的な故障： メカニカル・アンバランス ミスアライメント – ソフトフットも含む 偏心ローター 曲がったシャフト シャフトのゆるみ 非回転部品間 回転部品と非回転部品の間 回転部品の緩み ブレードと羽根のすれ違い問題 ギアボックスの問題 転がり軸受の欠陥 ローターがこすれる プロセスの問題： キャビテーション 流れや空力的な問題 ACインダクションモーターの問題 ローターの問題ローターバーの破損、偏心ローター（動的偏心）、熱に敏感なローター ステーターの問題不均等なエアギャップ（静的偏心）、ソフトフット、巻線の緩み、ステーターアイアン モーターコントローラーの問題 VFDコントローラーのいくつかの限定された故障 DCモーターコントローラーのいくつかの限定された故障 利点、非侵襲的な測定、検査データの入手が容易、広く使用され受け入れられている。 デメリット：電力品質やその他の電気的問題の状態を示す指標はなく、初期の故障を示すにはニュートンの法則F=mAに依存する。 つまり、故障を検出する能力は機械の質量に依存し、大きな機械ほど大きな力を必要とするため、多くの場合、特に初期段階では故障を完全に見逃してしまう。 そのため、測定値に基づく故障の深刻度は、質量の関係で必ずしも比較できるものではない。 例として、小さな機械でアンバランスによって生じる同じ力を大きな機械に加えると、結果として生じる振動は小さくなるが、ベアリングに加わる力は同じになる。 MVAでさらに考慮しなければならないのは、振動には方向性があり、振動センサーも同様に単方向性であるため、方向性のある方向の動きしか測定できないということだ。 さらに、これらのセンサーは、その場所または取り付けポイントでの動きしか測定しない。 全方向の動きを評価するには、通常、各ポイントで3回の測定が必要だ。 さらに、すべてのセンサーが同じ動きを測定するわけではなく、相対的な動きを測定するセンサーもあれば、絶対的な動きを測定するセンサーもある。 赤外線-熱は振動と同様、システム内の問題発生の良い指標であり、サーモグラフィは電気分野で接続の問題に非常に役立つことが証明されている。 [...]
ESAとMCA™テクノロジーによるコスト削減
回転機器の管理 全世界で3億台以上の電気モーターがインフラ、大型ビル、産業で使用されている。 これらのモーターは、産業用消費電力の約2/3を占めている。 電気は、製品を生産する機器を作動させたり、工場の設備が実行するために建設されたサービスを提供したりする原動力となるため、工場のほぼすべての分野で必要とされる。 モーターとドライブとともに、入力電力の状態を知ることは、稼働時間を維持し、コストを節約するために、すべての施設で重要です。 多くの検査機器は、モーターの状態について答えを出すのではなく、測定値や警告を出すだけです。 MCA™とESA技術は、モータとドライブの健全性に関する疑問に対して、迅速で信頼性の高い回答を提供することで、他の検査方法の分析や解釈に必要な解釈や専門知識の負担を軽減します。 MCA™とESAテクノロジーとは？ MCA™（モーター回路解析）は、モーターと関連配線の健全性を評価するための無通電低電圧試験方法です。 この方法は、モーターコントロールセンター（MCC）から、またはモーターで直接開始することができます。 MCCからのテストの利点は、テストポイントとモータ間の接続やケーブルを含むモータシステムの電気部分全体が評価されることです。 MCA™は、現場で実証されたモーター検査法で、従来の面倒な（ゴー・ノー・ゴー）手法では検出が困難であった、あるいは不可能であった故障を迅速かつ正確に特定します。 地上壁絶縁システムの状態は、巻線絶縁システムの状態や様々なローターの故障を特定することができない。 MCA™は、モーターが非通電の状態でモーターの健全性を評価します。 MCAは、誘導電動機における地上壁の絶縁状態、巻線の絶縁状態、リスケージ型ローターの故障、および制御へのケーブル配線を特定するために使用することができます。 ESA（電気信号解析）は、電圧と電流の両方を使用して、モーターが通電している間のモーターシステム全体を評価します。 入力電力品質は、グリッド、制御、または配電センター、操作、および環境の障害を検出します。 ESAは他のほとんどの技術よりも早く故障を発見する。 ESAはモータの電圧と電流の時間波形をキャプチャし、これらの波形に対して高速フーリエ変換（FFT）を実行することで、アンバランス、ミスアライメント、緩み、ベアリングの不具合、ギアの不具合、ベーンやブレードの力など、モータに周期的な負荷をかける機械的な不具合や、キャビテーションなどのプロセスの不具合、流体や空気システム内の油圧力などを特定し、問題を簡単に特定します。 ESAはまた、静的・動的偏心やリスケージ式ローターの欠陥など、モーターの欠陥も発見する。 ESAは、運転中のモーターシステムの健全性を評価する。 ESAが推奨する監視スケジュールは、モータの重要度や運転環境に応じて、月1回から年1回までさまざまです。 MCA™ & ESA技術は、他の検査技術を補完します。 振動、赤外線、超音波はすべて、潜在的な問題を警告する。 MCA™テクノロジーを使用することで、問題の原因を特定することができます。 – サイズ、パワー、電圧に関係なくAC/DCモーター – AC/DCトラクション・モーター – ジェネレーター/オルタネーター – 工作機械用モーター – サーボモーター – 制御トランス – 変圧器 – 工作機械用モーター – ギアボックス – ポンプ、ファン、ベルトシステム MCA™の利点 – モータ回路解析技術は、新品、修理済みモータ（モータタグ）の入出庫検査、状態監視、予防保全、安全で迅速な予知保全（資産寿命の傾向）、トラブルシューティングに使用されます。 MCAは、ケーブルの劣化、接点の凹み/腐食、接続の緩み、巻線故障の発生、地絡、巻線汚染、ローター故障を素早く検出します。 MCA™のもう一つの利点は、ゆりかごから墓場までモーター資産を追跡するTVS™（Test Value Static）である。 TVS™は、モーターのベースラインの変化を監視し、潜在的なモーターの故障や関連する問題の発生を警告します。 地元の大学のアイススケート場では、15分以内にMCA™技術を使ったケーブルとモーターをテストしている。 運転上の問題でモーターの取り外しと巻き戻しが予定される前に、大学は1万5000ドル以上の経費を節約した。 モーターは完璧な状態だったが、モーターとMCCの間のケーブルは交換が必要だった。 ESAの利点 – 電気的特性分析技術は、ステータとロータの問題（偏心、鋳造ボイド、バーの亀裂や破損）、バランス（シャフトやベアリングの曲がりや亀裂）、アライメント（ベルト、ファン、ポンプ）などの機械的問題を迅速に検出します。 ESAには電力品質が含まれ、エネルギー・データ・ロギング、高調波分析、電圧、電流のチャート作成、波形の表示、サグとスウェルの波形キャプチャ、過渡キャプチャ、およびモーター動作中のイベント・キャプチャに使用できます。 [...]
三相交流誘導電動機の無励磁試験方法について
モーターインダクタンス検査は、全体像を正確に把握できない方法で行われることが多いのです。 不適切なテストは、機器の早期交換やコスト分析の不備など、マイナスの結果につながる可能性があります。 ALL-TEST Pro独自のモーター回路解析（MCA™）装置を使用した無励磁モーターテストは、テストをより正確に、より実用的に、より分かりやすくすることができます。 この記事では、三相交流モーターのテスト方法を紹介し、MCA™メソッドがより包括的である理由を説明します。 従来のテスト方法はどうなっているのか？ 三相モーターを最新の試験方法でテストする方法を説明する前に、絶縁抵抗計やマルチメータを使った従来のテスト方法では十分でない理由を説明します。 これらのツールは、モータの特定の部分を見落とし、三相モータの不良を見分けるのに役立つとは限りません。 絶縁抵抗測定器 電気的なステーターの故障のうち、コイルとモーターフレームの間で発生したり、直接地面にショートしたりするものは約17％に過ぎず、約83％は巻線の絶縁体で発生することが分かっています。 IRGテストは巻線の絶縁を無視するため、ごく一部の故障にしか適用されません。 また、地上壁の断熱材の全体的な状態は評価せず、弱点だけを評価します。 IRGメーターは、GWIの電荷を蓄える能力を判断するために、時代遅れの分極指数を使うことを推奨しています。 これらのガイドラインは、古いタイプの断熱材に基づくものであり、新しい断熱システムには無効となる可能性があります。 IRG測定の目的は、絶縁体の状態を知ることではなく、三相電動機の通電が安全であることを確認することです。 散逸係数や対地静電容量などの追加測定により、GWIの全体的な状態をより完全に把握することができます。 マルチメーター マルチメーターは、特定のモーターのリード線間の電気回路の抵抗値を測定します。 理論的には、導体を包む絶縁体が破壊されると（巻線ショートのように）、ショートしたコイルの抵抗値が他のコイルより低くなり、相間の抵抗アンバランスが生じます。 巻線の絶縁劣化の指標としての抵抗値の問題は、電流が最も抵抗の少ない経路を通るという電気の基本法則にある。 電流がコイルのターンをバイパスする前に、コイル間の絶縁抵抗が、ショートしたターンの導体の抵抗より低くなる必要があります。 これらの値はミリオーム単位で、通常、巻線間の絶縁が完全になくなるまで測定できない。 また、マルチメーターの問題点として、絶縁体の温度係数がマイナスであることが挙げられます。 温度が上がると抵抗値が下がり、電流がコイルの周りを短絡するほど低い値になる可能性があります。 モーターが停止した後に測定すると、巻線と絶縁体の温度が下がり、絶縁体の抵抗が十分に増加し、電流が通常の経路をたどり、相間でバランスのとれた測定値が得られるようになります。 断熱材はどのように分解されるのか？ 三相モーターの状態を把握するためには、絶縁破壊の早期発見が重要です。 そのために、MCA™は低電圧のAC信号を使って巻線絶縁システムを運動させ、巻線絶縁が劣化し始めると起こる化学変化を判断します。 すべての物質は分子と原子で構成されています。 原子はレゴ®ブロックのように、化学結合で分子を形成しています。 これらの結合は、原子の最外殻（価数）で発生します。 絶縁材料は、価電子の結合が非常に強固である。 導電性物質は、価電子帯の電子がゆるく結合しています。 熱は絶縁材料の化学構造を変化させ、導体を囲む絶縁体の導電性を高め、絶縁体に経路を形成させることができます。 これらの経路は、導体間に短絡を生じさせます。 によると、この アーレニウスのほうていしき この化学反応は、温度が10℃上昇するごとに2倍になります。 断熱材は瞬間的に故障することはありません。 電気絶縁材料はすべて誘電体であり、経時的に化学変化が起こりますが、この反応が劣化を早めるのです。 熱によって反応速度が速くなり、それに伴って劣化速度も速くなる。 そうすると、断熱材が段階的に破壊され始めます。 絶縁体にストレスがかかると、導電性が高まり、抵抗性が低下し、静電容量が低下します。 断層帯で温度が上昇し始め、断熱材が炭化経路を形成する。 初期段階では、絶縁体に電流が流れない。 絶縁体の劣化に伴い、抵抗値は減少し続けます。 自己インダクタンスや静電容量が低下し、モーターが断続的にトリップするようになり、絶縁が冷えると正常に動作するようになるかもしれません。 このまま運転を続けると、断層が悪化して断層帯の温度が上昇し続けることになります。 最終的には、断層帯に電流が流れるまで絶縁が劣化する。 この現象により、巻線の絶縁体が完全に破断し、巻線が気化する可能性があります。 このとき、コイルのインダクタンスと巻線抵抗が変化する。 よくあるローターの故障とは？ 大型三相交流誘導電動機の一部（EPRIでは10％）は、ローターの問題で故障します。 これらは、従来のモーターテストでは検出できなかったり、診断に時間がかかったり、複雑な検査機器が必要だったりします。 ここでは、代表的なローターの故障を紹介します。 鋳造ボイド 鋳造ボイドは、リスケージ型ローターの電気部分のローターバーやエンドリングに蒸気バブルが発生することで発生します。 バーやバーの抵抗を増やすのです。 ローターバーは並列回路を作ります。 電気の基本理論では、並列回路の各脚の電圧は同じであるとされています。 ローターバーに鋳巣があると、ローターバーの抵抗が大きくなり、（故障のあるバーを通る）電流の流れが悪くなり、隣接するバーを通る電流の流れが大きくなります。 隣接するローターバーに流れる電流が増加することで、ローターバーがさらに加熱される。 さらに熱が加わることで、影響を受けたバーが熱膨張し、ローターがたわみ、過大な振動やベアリングの早期故障・頻発を引き起こします。 エキセントリックローター 偏芯ローターは、シャフトの幾何学的中心線とローターコアの幾何学的中心線が同心でない場合に発生します。 ローター上でシャフトから最も遠い点（ハイスポット）はステーターに近くなり、ローターの反対側の点（ロースポット）はシャフトに最も近いがステーターからは遠くなる。 偏芯により、ローターコアとステーターコアの間隔が不揃いになります。 偏心ローターにはハイスポットとロースポットがあるため、ローターとステーターの不等間隔はローター位置によって変化します。 このような偏心を動的偏心と呼びます。 この状態は、ローターとステーターの間に電気的にアンバランスな力を発生させ、ベアリングの故障を頻発させることになります。 不等間隔のエアギャップ 同心円状のローターがステーターフィールドの幾何学的中心線上に配置されていない場合、不等間隔のエアギャップが発生します。 [...]
VFDモーターベアリングの故障：モーターの故障かVFDの問題か？
可変周波数駆動装置（VFD）技術の向上により、コストの削減、信頼性の向上、そして何よりも使用頻度の向上が実現されています。 最近のVFDシステムの多くは、故障時に自動でシャットダウンする内部診断機能を備えています。 しかし、これらの不具合の原因を突き止め、修正することは、時として困難な場合があります。 しかし、非通電（MCA）および通電のモーターテストは、これらの問題の多くを迅速かつ容易に特定するのに役立つ貴重な洞察を提供します。 本書では、この2つの簡単なモーター試験技術をVFDのトラブルシューティングに取り入れる方法を紹介します。 基本操作 VFDは、入力される3相交流電力を整流してDCバスを形成します。 DCバスは、インバータ部に入力される整流された直流をコンデンサで平滑化する。 インバーター分野では、コントローラーがマイクロプロセッサーを使って半導体スイッチを制御し、直流電圧を可変の3相交流電圧と周波数に変換してモーターに入力します。 半導体（SCRやIGBT）の発火時間を制御することで、直流パルスの幅を変調し、電圧と周波数が変化する模擬三相入力電圧を発生させます。 入力電圧の周波数は、磁界がステーターの周りを回転する速度を決定します。 磁界が発生する速度を同期速度（SS）という。 SS= 120 F/P ここでF= 供給電圧の周波数 P = モータの極数 インバータ回路のスイッチング特性により、VFDはプラントの電気系統に高調波を導入し、PQの問題を引き起こす可能性があります。 さらに、VFDはPQの影響を受けやすいため、VFDが停止してしまうこともあります。 多くのVFDは、シャットダウンの原因を示す内部電子回路を備えています。 これらの共通コードは、過電圧、過電流、過負荷、電圧・電流アンバランス、温度過昇、外部故障などの原因を割り当てています。 この情報は重要ですが、実際に問題なのは、何が原因で故障状態が発生したのかです。 故障の原因はVFDにあるのか、VFDが経験したことなのか？ VFDに障害が発生した場合、電源の問題、接続の問題、モーターの問題、駆動する機械やプロセス自体の障害などが考えられます。 VFDに起因する故障の場合。 電子部品の故障や不具合が原因である可能性があります。 一般的な故障としては、整流部のダイオード、DCバスのコンデンサー、インバーター部の半導体の故障や不具合などがあります。 無励磁モーターテストモーター回路解析™（MCA™）について モーター回路解析™ (MCA™) は、モータの巻線に低電圧のAC＆DC信号を注入し、モータを非通電状態にしてモータシステム全体を徹底的に評価するモータ試験技術です。 MCAモーターテストは、モーターで直接、またはVFDの出力からリモートで実施することができます。 従来の無通電モーターテストとは異なり、ローターの問題や巻線の絶縁破壊の発生を特定することができない。 MCAテストは、接地壁の絶縁システムだけでなく、ステーターのコイルを作るための導体周囲の絶縁や、ローターの電気部分の既往症や故障の発生を早期に発見することができます。 MCAは初期段階で故障を特定することができますが、モータの「良」を素早く確認できるため、VFDトリップの原因としてモータを素早く排除することができます。 VFDの出力から3分間のテストを行うことで、「良好」という結果は、モーターだけでなく、関連するケーブルやテスト回路内のすべての電気部品も良好な状態であることを示します。 しかし、結果が悪い場合は、モーターで直接3分間の追加テストを行うだけでよいのです。 モーターのテストが良好な場合は、配線またはコントローラーの故障です。 モーターが現像不良を示す場合、ローターまたはステーターの電気回路に故障があるかどうかを判断するために、オプションのMCAテストが用意されています。 低電圧DCテストは、被試験回路における接続の問題を示すもので、外部および内部のすべての接続が十分に「堅固」であることを確認します。 一連の交流試験では、巻線絶縁体を運動させ、導体間の絶縁が劣化し始めると巻線絶縁体の化学的構成に生じる非常に小さな変化を特定します。 オプションのダイナミックテストでは、テスト対象のモーターシャフトを手動で回転させ、ステーターシグネチャーを作成し、ステーター巻線システムを構成するコイルの導体を囲む絶縁体に発生した不具合を特定します。 ローターシグネチャーは、ローターバーやエンドリングの静的または動的偏心、亀裂、破損、鋳造ボイドなど、ローター電気系統の不具合を特定します。 通電モーターテスト。電気信号解析（ESA） 欧州連合（ESA）加盟国 は、VFDの入出力電圧・電流を利用して、ドライブに供給される電力の状態や品質、ドライブからモーターに出力される電圧・電流を迅速に分析します。 これらのテストには、それぞれ< 1分必要です。 ドライブの入力と出力でESAモーターテストを行うことで、入力と出力の完全なプロファイルを得ることができます。 各テストでは、3相の電圧・電流の同時データ取り込みを行って3相それぞれのPQテーブルを作成し、3相すべての電圧・電流波形を50msecで取り込み、表示・保存します。 さらに、50秒間の電圧・電流波形をデジタル化し、入力と出力の電圧・電流の両方について、高周波と低周波のFFTを実行するために使用します。 入力電力 ドライブへの入力電圧は、ドライブに供給される入力電圧の状態を示す貴重な情報であり、入力電圧や電流のアンバランスや高調波の含有量を計算します。 入力電流は、ドライブの整流部のダイオードの状態を示すものである。 図2はすべてのダイオードが正常に発火した場合の電流波形である。図3では、整流部のダイオードのうち1つ以上が正常に発火していないことがすぐに分かる。 [...]
三相モータの巻線チェック方法
モーターの巻線は、磁性体のコアに導線を巻き付けたもので、電流を流して磁界を作り、ローターを回転させるための道筋となります。 モーターの他の部分と同様に、巻線も故障することがあります。 モーターの巻線が故障する場合、実際の導体が故障することはほとんどなく、導体を包むポリマーコーティング（絶縁体）が故障するのです。 高分子材料は、その化学組成が有機物であり、経年変化、炭化、熱などの高分子材料の化学組成を変化させる悪条件により、変化する。 これらの変化は、目視ではもちろん、オームメーターやメガオームメーターといった従来の電気検査機器でも検出することができない。 エンジンのいずれかの部品が突然故障すると、生産の損失、メンテナンス費用の増加、資本の損失または損害、および人身事故の可能性があります。 絶縁不良の多くは時間の経過とともに発生するため、MCA技術は巻線絶縁システムの状態を決定するこれらの小さな変化を特定するために必要な測定を提供します。 巻線のチェック方法を知ることで、チームは積極的に行動し、モーターの不要な故障を防ぐために適切な措置を取ることができます。 地中壁断熱のテスト方法 地絡や対地短絡は、接地壁の絶縁体の抵抗値が低下し、地面や機械の露出部に電流が流れることで発生します。 このため、巻線からの供給電圧がフレームや機械の露出部分にまで及ぶことになり、安全上の問題が発生します。 接地壁の絶縁状態を調べるために、巻線のリード線T1、T2、T3から接地までの距離を測定します。 ベストプラクティスでは、アースへの巻線経路をテストします。 モーター巻線に直流電圧を印加し、絶縁体からアースへ流れる電流量を測定する試験です： 1) 適切に動作する電圧計を使用して、モーターを非通電状態でテストします。 2) 測定器のテストリードを両方ともグランドに置き、測定器リードのグランドへの確実な接続を確認します。 対地絶縁抵抗(IRG)を測定する。 この値は、0MΩとする。 0以外の値が表示された場合は、テストリードをグランドに再接続し、0が表示されるまで再テストしてください。 3) テストリードの1本をグラウンドから外し、各モータリードに接続します。 次に、各リード線の対地絶縁抵抗値を測定し、その値がモータ電源電圧の推奨最小値を超えていることを確認する。 NEMA、IEC、IEEE、NFPAは、モータの電源電圧に依存する推奨試験電圧と最低絶縁対地値に関するさまざまな表とガイドラインを提供しています。 このテストでは、グランドウォールの断熱システムの弱点を特定します。 散逸係数と対地静電容量テストは、絶縁体の全体的な状態を示す追加の指標となります。 これらの試験の手順は同じですが、直流電圧を印加する代わりに交流信号を印加することで、グラウンドウォールの断熱材の全体的な状態をよりよく示すことができます。 接続の問題、オープン、ショートのために巻線をテストする方法 接続の問題接続の問題により、三相モータの相間に電流の不均衡が生じ、過度の加熱や早期の絶縁破壊を引き起こす。 オープン：導体または導体が破損または分離した場合に発生する。 これにより、モーターが始動できなくなったり、「単相」状態で動作し、過剰な電流が流れ、モーターが過熱して早期に故障することがあります。 ショート（Shorts）： 巻線導体を包む絶縁体が、導体間で破壊されることでショートが発生する。 これにより、電流は導体を通らず、導体間で流れる（ショートする）。 その結果、断層で発熱が起こり、導体間の絶縁がさらに劣化し、最終的に故障に至るのです。 巻線の故障を調べるには、モーターのリード線間でACとDCの測定を行い、測定値を比較し、測定値が均衡していれば巻線はOK、不均衡であれば故障と判定されます。 推奨される測定方法は 1）抵抗感 2) インダクタンス 3) インピーダンス 4) 位相角 5) 現在の周波数特性 これらの接続をテストして、巻線の状態をテストしてください： T1〜T3 T2〜T3 T1〜T2 読み取り値は、0.3～2オームの間である必要があります。 0であれば、ショートしています。 2オーム以上、または無限大であれば、オープンです。 また、コネクタを乾燥させてから再テストすると、より正確な結果が得られる可能性があります。 インサートに焼き跡がないか、ケーブルに摩耗がないか確認する。 抵抗のアンバランスは接続の問題を示し、これらの値が平均から5％以上バランスを崩している場合は、緩い高抵抗接続、モーター端子上の腐食または他の蓄積を示します。 モータのリード線を清掃し、再テストしてください。 オープンは、抵抗またはインピーダンスの読みが無限大になることで示されます。 位相角や電流の周波数特性が平均値から2単位以上ずれている場合、巻線ショートの可能性があります。 これらの値は、試験中のリスケージ型ローターの位置によって影響を受ける可能性があります。 インピーダンスとインダクタンスのバランスが平均値から3％以上崩れている場合は、シャフトを約30度回転させて再試験することをお勧めします。 アンバランスがローター位置に追従する場合、アンバランスはローター位置の結果である可能性があります。 アンバランスが変わらない場合は、ステーターの故障が表示されます。 従来のモーター試験機では、モーターの巻線を効果的に試験・検査することはできませんでした。 モーターのテストに使われる機器は、従来、メガオームメーター、オームメーター、あるいはマルチメーターが使われてきました。 これは、ほとんどの工場にこれらの機器があるためです。 メガオームメーターは電気機器やシステムの安全テストに、マルチメーターはその他のほとんどの電気測定に使用されます。 しかし、これらの測定器を単独で、あるいは組み合わせても、モータの絶縁システムの状態を適切に評価するのに必要な情報は得られません。 メガオームメーターは、モーターのグランドウォール絶縁の弱点を特定することはできますが、絶縁システムの全体的な状態を知ることはできません。 また、巻線絶縁システムの状態に関する情報も提供しません。 マルチメーターは、接続の問題やモーター巻線の開きを特定しますが、巻線間の絶縁については情報を提供しません。 モーター回路解析テスト（MCA™）による巻線のテスト モーター回路解析（MCA™）テストは、無通電で巻線などをチェックし、モーターの健康状態を徹底的に評価する方法です。 使いやすく、すぐに正確な結果が得られます。 ALL-TEST [...]
簡単なモーターテストの手順
Los profesionales de las industrias manufacturera, de generación de energía y del agua confían en los motores eléctricos para completar sus objetivos. Para seguir siendo eficientes, es esencial que los sistemas basados en motores se mantengan en condiciones óptimas de funcionamiento. Un fallo repentino del motor puede [...]