モータの不具合について

Question

7.5Kw　3相　4Pのインダクションモータの絶縁不良で運転できなくなりました。
電線とモータは漏電ブレーカと電磁開閉器で保護しています。
装置を納入後、6ヶ月で客先で起こった不具合で、明日交換修理にいきますが、客先への説明に危惧しています。

原因について、どのような小さなことでも考えられる事があればご教授願います。

回答していただいた方に、ここでお礼を言いたいと思います。
ありがとうございました。

修理に行ってきました。
調査の結果、モータの不具合で、電気部品やケーブル、ボルトの緩み等の問題はありませんでした。

そのモータですが、線間抵抗がU1-U2間で0.2MΩ、V1-V2間で5.0MΩ、W1-W2間で2.2MΩで断線していました。メガ測定はW1が無限大で他は0.1MΩでした。
また、端子台の裏にゴムが溶けて付着しており、かなりの異臭があります。
モータは日本製です。
ケーブルと端子の圧延部分に水滴やサビなどの発生がなく結露はなかったと思います。

モータを交換後、負荷電流波形を測定しました。定格30Aに対して20Aから50Aのノコギリ状の波形になっていました。
説明が後になりましたが、装置は粉砕機です。

今後モータが不具合になる前に電磁開閉器のサーマルや漏電ブレーカで保護できなかったことの調査をします。
また、改めて助言をしていただける様なことがありましたら、よろしくお願いします。

Answer

＞線間抵抗がU1-U2間で0.2MΩ、V1-V2間で5.0MΩ、W1-W2間で2.2MΩで断線していました。
この測定値は誤記ではありませんか？

http://nippon.zaidan.info/seikabutsu/2002/00418/contents/045.htm
2・4・3 巻線抵抗試験
ここのグラフから約０．２Ω程度
メーカ形式により多少の違いは有れど１００倍以上も違う事はない

交換した良品モータの測定値はいくつでしたか？

＞定格30Aに対して20Aから50Aのノコギリ状の波形になっていました。
平均負荷率で定格値以内であれば概ね問題ない

極論すると２００％負荷１０秒　５０％負荷２０秒
（平均値で１００％）
こんな使い方でも可能

但し、モータの発熱と放熱状況によって変わる
最優先課題としてはモータ表面温度を測定しましょう
温度が高ければ冷却ファンの増設とかで対処可能
http://www.mohno-pump.co.jp/learning/manabiya/b_class/b2c.html
表3 固定子巻線の温度上昇限度（単位：K）

＞今後モータが不具合になる前に電磁開閉器のサーマルや漏電ブレーカで保護できなかったことの
漏電ブレーカでモータ保護は不可能です
これは人体を介して漏電したときに飛んでくれるもの
漏電する前には飛んでくれません

サーマルリレーは連続定負荷運転で過負荷を検出してくれるもの
過負荷と無負荷を繰り返す間欠運転は動作保証されていません
http://www.jeea.or.jp/course/contents/08203/

モーターリレー
http://www.fa.omron.co.jp/products/family/1850/
サーマルリレーよりはマシ　＜あくまでマシに過ぎない

最良は巻き線温度を直接計測する　＜モータに温度センサを内臓する
サーボモータやベクトルインバータ駆動専用モータには内臓されてる
サーマルやモータリレーでは保護できない領域まで使える

それよりも、単純にモータを大きくするほうが一番安価な対策かも知れない

Answer

実態がわかってくると対策も考えることができて面白いですよね。
熱積算の考えで行くとサーマルはどうでしょうかね。
トリップまで時間がかかりそうですね。
ELBも頻停して良いかどうかで難しいかと思われます。
モータを守るためにトリップ多発という別クレームが見えてくる。
昔奈良のピンミルで、出口のスリットを細かくして、投入量を増やした時に同じ様な経験があったように思います。
特に紙は厳しくて、結局ホーライのカッタ式に変更したような気が。

どんなミルかわからないのになんですが、インバータと回生抵抗ではどうだろうと頭に浮かびます。
何はともあれがんばって対策ください。
また、どのようにして対応したかも公表してもらえるとありがたく。

Answer

「インダクションモータの絶縁不良で」
と断定してますが、それは確認済みなんですよね？

回答（４）さんがサーマルトップの可能性を指摘していらっしゃいますが
絶縁不良以外は想定しなくて良いのですよね？

絶縁不良と推定した根拠は何？
Ａ、客先でメガテスタを掛けてもらった？
Ｂ、漏電ブレーカの漏電トリップ表示を確認してもらった？
Ｃ、リーククランプテスタで確認してもらった？
概ねその３種くらいでしょうが

>結露ですか、確かに周辺には水を使用している所もあり、設置は東北です。
かなりの確率で結露、雨漏り、その他水濡れに一票！

>サーマルの故障、単相運転、モータ内にゴミの進入などある程度は予想していますが、
日本製なら使用期間がたったの６ヶ月で故障する確率は低い　
中国、東南アジア製の場合は１ヶ月でオシャカになる例も多い
問題は何処製？

通常ではケーブルの漏電の確率も低い
ケーブルを走行台車等の鉄製車輪で轢いてキズを付けたとか
それくらいの事故でもない限り　＜多くの場合ユーザー側の不注意

東南アジアの粗悪品ケーブルにはピンホールとか穴が開いてる例もあるらしい
でも日本製ならそんな確率は限りなくゼロ

他に確率的に高いのは工事の接続ミス
モーター端子箱内にケーブルを引き込む箇所で、
口金とケーブル芯線とが擦れて芯線被服がキズ付いて漏電
（でも、よほど振動が多い現場でもなければ６ヶ月で被服が破れる確率は低い）
（但し、口金に絶縁ブッシュを付け忘れてる確率は低くは無い）

モーター端子箱内が端子台式でなく
所謂、ビスナット接続でテーピング処理の場合なら
単純にテーピングの巻き不足

そんな工事したヤツは電工免許取り消し！
と、言いたいが　
最近の電工屋さんはモーターへの結線方法を知らないヤツは少なくない
そもそも電工試験に出ない　＜知らなくて当然とも言える

Answer

モータは全閉外扇でしょうか。
作業環境はいかがでしょうか。
粉塵の舞うような、しかも吸湿性の高い粉塵であったりしませんか。
操業中には温度が高く何とか持っていても、休日の間に吸湿して固まり、週明け起動時にトラブルと言うパターンは経験しています。
乾燥機の下に3日位置いておくとまた使えるようになったり。

モータへの給電ケーブルが鋼材の角等にあたっており、長時間の振動接触により被覆破損し心線が鋼材に接触し漏電もよくあるパターン。
一線断線まで行くパターンもあり。

モータのトラブルは基本的に、焼損/絶縁不良/ベアリング破損オーバロードがほとんどと思います。
他の方も言われていますがケーブル単体、モータ単体で切り分け、導通/メガ/シャフトの手回しを行なってみましょう。
電磁開閉器による保護とはサーマル保護でしょうか。

7.5kwですのでスターデルタ起動ではありませんか。
気温が下がるこの時期にスターで回転が上がらず、デルタに入って突入電流でブレーカダウンもありえますし、スターで回転が上がるまでタイマを伸ばす事でサーマルトリップもありえます（特にファン、ブロア等気温によって起動時
負荷が大きく変わるもの）。

思いつくまま記載で申し訳ありません。
多少なりとも役に立てば幸いです。

Answer

前の回答者さんと重複するところもありますが、
ユーザーさんからの不具合連絡の内容を再点検しておくことをお勧めしたい
と思います。絶縁不良と断定なさっているようですが、そう判断なさった
理由は何でしょうか？ 漏電ブレーカによる漏電トリップということでしょ
うか？　おそらく、ユーザーさんは、ブレーカーの再投入を試みたことと
思いますので、どのような経緯を辿ったのか、整理しては如何でしょうか？
１週間前にも漏電トリップが起きたが、そのときは何とか復帰できたにも
関わらず、今回は何度再投入しても漏電トリップしてしまう・・・・など。
そのときの運転状況、天候なども考慮しましょう。連休のあと起動したら
トラブルが起きた・・・など。
医者の問診のようなことが原因追及の一つの手段です。

当然、現地にはメガーを持参することと思いますが、回答(2)さんご指摘の
とおり、回路的に切り離せる部分は、切り離した上で絶縁抵抗を測定して
みることで原因の範囲を狭めることができる可能性があります。

現場・現物の、色、臭いなども参考になることもあります。報告書を作る
必要があらば尚更ですが、写真を撮っておくことも役にたつ可能性がある
と思います。

現地情報の追記ありがとうございます。
U-U'、V-V'、W-W'ともにオープン状態であって、絶縁抵抗はそこそこ確保
できているという状況ですね。
滅多に起こらない故障モードのように思います。

端子台の裏で、UVW間のアーク放電が起こって、端子台に接続される巻線が
溶け落ちてオープンとなったのでしょうか？

このような場合は、過負荷状態の過電流より大きな電流が流れ、サーマル
ではなく、ブレーカで過電流遮断されるように想像します。ブレーカの
トリップ電流は、どの程度に設定されていたのでしょうか？また、巻線は
どの部位で断線していたのでしょうか？
端子台裏のアーク放電が原因であれば、断線部位を目視で確認できると
思います。端子台分ではなく、巻線内部で断線しているとすれば、
おそらくは、巻線全体が黒こげになっているように想像します。

モータの不具合について調査結果と次の対策