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8 月の毎日午後、22 kW のポンプ モーターが過負荷リレーをトリップさせるのは、モーターの故障であることはほとんどありません。選択ミスです。モーターはキロワットのみで購入され、実際の負荷プロファイル、周囲温度、始動トルクは決して記録されていませんでした。同じ間違いは、始動時に失速するコンベヤー、負荷がかかると速度が低下する織物ライン、シーズン中に巻線が焼き切れるミキサーなどにも発生します。
産業用非同期モーターは、シンプルで堅牢で、稼働し続けるのに安価であるため、依然としてこれらの用途のデフォルトのドライブです。仕様を正しく決定するには、注文書を作成する前に、効率クラス、極数、エンクロージャ、および負荷タイプの 4 つの決定を行う必要があります。フレームサイズ、取り付け、電圧、端子箱の位置はすべてこれら 4 つに従います。このガイドでは、それぞれの決定によって工場現場で実際に何が変わるのかについて説明します。
産業用非同期モーターは誘導モーターとも呼ばれ、三相巻線を担持するステーターと電気的にまったく接続されていないローターを備えています。回転する磁界によってローター バーに電流が誘導され、その電流と磁界の間の相互作用によってトルクが生成され、ローターは同期速度をわずかに下回る速度で安定します。その差は滑りであり、通常は全負荷時に 1% ～ 5% です。
この設計からは 3 つの結果が得られ、産業プラントの圧倒的多数のポンプ、ファン、コンプレッサー、コンベア、ミキサー、工作機械が非同期モーターで駆動されている理由が説明されています。
構造の詳細はフレームのサイズによって変わります。アルミニウム製ハウジングは熱を効率的に放散し、重量が重要な軽量作業に適しています。鋳鉄フレームは振動下でも形状をより良く保持するため、重量があり、埃が多い、または屋外での設置には通常選択されます。
効率は、モーターがボルトで固定されると変更できないため、最初に決定されます。 IEC 60034-30-1 は IE1、IE2、IE3 の国際最小レベルを設定し、IEC TS 60034-30-2 は IE4 をカバーします。 15 kW、4 極、50 Hz モーターの場合、保証される最小全負荷効率は、IE2 で約 91.0%、IE3 で 92.1%、IE4 で 93.4% です。
パーセンテージは小さいように見えますが、絶対的には小さいです。重要なのは、モーターが動作する時間ごとに損失の差が増大するということです。同じ 15 kW モーターを 75% の負荷で年間 4,000 時間稼働させるとします。IE3 ユニットはシャフトで約 12.22 kW を消費するのに対し、IE2 ユニットは約 12.36 kW を消費します。 0.14 kW の差は年間約 590 kWh となり、kWh あたり 0.15 米ドルとすると、年間ランニング コストのおよそ 88 米ドルが節約されることになります。
| 効率クラス | 最小効率 | 典型的な第一選択 | 相対購入価格 |
|---|---|---|---|
| IE2 | 91.0% | 稼働時間の短縮、レガシーの置き換え | 最低 |
| IE3 | 92.1% | ほとんどの新しい産業設備 | 中等度 |
| IE4 | 93.4% | 継続的な勤務、高いエネルギー料金 | 最高 |
上位 2 クラスが実際の仕様でどのように比較されるかを詳しく知りたい場合は、この内訳をご覧ください。 IE3 モーターと IE4 モーターの比較 フレーム サイズ、コスト、改造の適合性におけるトレードオフをカバーします。
YE3/IE3高効率モーター工場 YE3/IE3標準高効率誘導モーター 製品を見る→ 実際的なルール: モーターが年間 2,000 時間を超えて稼働する場合、IE3 または IE4 のオプションの価格は、IE2 の定価ではなく、エネルギー料金に基づいて設定します。そのしきい値を下回ると、保険料の回復には通常、資産の残りの耐用年数よりも時間がかかります。
極数は一度に 2 つのことを変更するため、仕様エラーの最も一般的な原因となります。同期速度は極数と電源周波数によって異なります。 50 Hz では、2 極モーターは 3,000rpm 付近、4 極は 1,500rpm 付近、6 極は 1,000rpm 付近、8 極は 750rpm 付近で動作します。同じ出力の場合、極数が少ないほど、速度は速くなり、トルクは小さくなります。極が増えると、物理的に大きなフレームで速度が低下し、トルクが増加します。
被駆動機械がギアボックスやベルト減速なしですでに適切な速度で回転している場合は、極数をそれに直接一致させます。ダイレクトドライブはベルトの損失をなくし、メンテナンスを軽減し、摩耗アイテムを除去します。そのため、大型ファンや押出機では低速ダイレクトドライブモーターが一般的になりました。
| 極数 | 50Hzでの速度 | 60Hzでの速度 | 代表的な駆動機器 |
|---|---|---|---|
| 2極 | ～2,900rpm | ～3,500rpm | 渦巻ポンプ、ファン、コンプレッサー |
| 4極 | ～1,450rpm | ～1,750rpm | 一般機械、コンベヤ、ミキサー |
| 6極 | ～960rpm | ～1,160rpm | 破砕機、ミル、重量コンベア |
| 8極 | ～720rpm | ～870rpm | ダイレクトドライブファン、押出機、ホイスト |
始動トルクと運転トルクを確認してください。負荷がかかったコンベアや容積式ポンプは、停止時に全負荷トルクの 2 ～ 3 倍を必要とする場合があり、軽量フレームに搭載された標準の 4 極モーターでは困難が生じますが、6 極または 8 極の高耐久フレームでは困難が生じます。
エンクロージャを決定するのは 2 つの質問です。どのくらいの量の塵や水がモーターに到達する可能性があるか、そして可燃性雰囲気があるかどうかです。 IP55 定格の全閉外扇冷却 (TEFC) モーターは、通常の屋内条件および軽い洗浄に対応します。屋外、沿岸、または高湿度の設置には、通常、より優れた密閉性、耐食性ファスナー、および結露排水管または結露防止ヒーターが必要です。
可燃性ガスまたは可燃性粉塵の雰囲気が存在する場合、標準モーターはいかなる価格でもオプションではありません。防爆モーターは、IEC 60079 フレームワークに基づいて製造および認証されており、内部発火が逃げないように設計された耐圧防爆防爆エンクロージャと、定義されたガス グループ、温度クラス、およびゾーン適合性を備えています。これを誤ると、パフォーマンス不足ではなくコンプライアンス違反であり、通常は試運転時ではなく安全監査中に表面化します。
YBX3防爆モーター工場 YBX3 高速防爆誘導モータ（2極） 製品を見る→ 周囲温度と高度も重要です。周囲温度 40 °C で定格されたモーターは、それを超えると使用可能な出力が失われ、標準定格は 1,000 m 未満の設置を想定しています。プラントが標高 1,500 m にある場合、またはプロセスエリアが 55 °C で稼働している場合は、納入後ではなく問い合わせの段階でその旨を伝えてください。
可変周波数ドライブに接続された標準の非同期モーターは、自動的に安全な組み合わせになるわけではありません。インバーターの負荷により巻線の絶縁に余分なストレスがかかり、ベアリング電流が発生する可能性があり、シャフトに取り付けられたファンは約 30 Hz 未満で効果的に冷却を停止します。クラス F または H 絶縁を備えたインバータ負荷モーター、独立した冷却ファン、およびシャフト接地により、3 つの問題すべてが解決されます。
遠心ポンプやファンなどの可変トルク負荷の場合、出力は速度の 3 乗にほぼ比例して低下するため、ドライブは、スロットルされたアプリケーションですぐに元が取れます。の ポンプと空調設備 デューティ プロファイルは典型的なケースです。速度を 20% 低下させると、吸収される電力は半分近くに減少します。
YVF2 可変周波数モーター工場 YVF2 汎用周波数可変モータ（4極） 製品を見る→ 負荷が位置を保持する必要がある場合、被動シャフトの外部ブレーキの代わりにブレーキ モーターが使用されます。スプリングが適用され、ソレノイドで解放されたブレーキは、電源が遮断されても保持されます。これは、ホイスト、インデックステーブル、および梱包ラインの安全なデフォルトです。頻繁に停止する場合は、モーターの加熱ではなくブレーキの加熱が制限要因となるため、ブレーキのデューティ サイクルに注意する必要があります。また、工作機械や 2 つの固定速度のみが必要な 2 速度ファンの場合、多くの場合、多速度モーターの方がドライブよりも安価でシンプルです。
ほとんどの選択紛争は、問い合わせの欠落した行に遡ります。リクエストが送信される前に次の 8 つの項目を収集すると、受け取る見積書はサプライヤー間で比較できるようになります。
サプライヤーの選択に関する最後のポイントが 1 つあります。 ISO 9001 品質システムに基づいて社内でスタンピング、巻線、機械加工、最終テストを行うメーカーは、一般的なカタログ曲線ではなく、特定のモーターのテスト記録を木箱に作成できます。失敗した後ではなく、注文する前にその記録を求めてください。
これらは同じマシンについて説明しています。 「非同期」とは、ローターが回転磁界よりもわずかに遅く回転することを指し、これによりトルクが生成されます。 「誘導」とは、巻線によって供給されるのではなく、誘導されるローター電流を指します。産業用非同期モーターは、工場全体で使用される標準的な三相誘導モーターに使用される広範な用語です。
ほとんどの一般的な業務には IE3 を選択し、高負荷で年間約 2,000 時間以上モーターが動作する場合や電気料金が高い場合には IE4 を選択してください。 IE4 は通常、より大型またはより高価なフレームで提供されるため、ドロップイン交換であると考える前に、取り付けインターフェイスを確認してください。
被駆動機器が必要とする速度から始めます。渦巻ポンプやファンは一般的に 2 極または 4 極に適しています。粉砕機、粉砕機、重量コンベアでは通常、低速でより高いトルクを得るために 6 極または 8 極が必要です。ベルトやギアボックスなしで機械が正しく動作する場合は、極数を直接一致させて、伝達損失を回避します。
中程度の速度範囲では使用できますが、最良の選択ではありません。インバータの負荷により巻線の絶縁にストレスがかかり、ベアリング電流が誘導される可能性があり、シャフト ファンがローターとともに減速するため、約 30 Hz 未満では冷却が失われます。ドライブが設計の一部である場合は、適切な絶縁、独立した冷却ファン、およびシャフト接地を備えたインバータ負荷モーターを指定します。
可燃性ガス、蒸気、または可燃性粉塵の雰囲気が存在する可能性があるときは常に、塗装ブース、溶剤エリア、穀物の取り扱い、石炭粉塵、および多くの化学プロセスが含まれます。防爆モーターはゾーン、ガスグループ、温度クラスごとに認定されているため、注文前に設置場所の分類を把握しておく必要があります。標準モーターを現場でこれらの要件を満たすように適合させることはできません。
電力、電圧、周波数、位相、極数または必要な rpm、取り付けタイプ、IP および Ex 要件 (存在する場合)、デューティ サイクル、周囲温度、および被駆動機器を送信します。 VFD またはブレーキ用途の場合は、速度範囲、ブレーキ トルク、および 1 時間あたりの始動回数も明記してください。通常、完全なデータにより、2 回目の技術的な質問が回避され、リードタイムが短縮されます。
