モーターシャフトの接地によりインバーター駆動モーターの信頼性が向上

商業ビルや産業プラントの屋上でメンテナンス エンジニアは定期的にモーターに注油し、その他の疲労の兆候がないかチェックしています。予防保守ツールやアラートを提供する高度な予測制御ソフトウェアがなければ、エンジニアは立ち止まって考えるかもしれません。悪化？"音が大きくなっているのでしょうか、それとも私の気のせいでしょうか？」経験豊富なエンジニアのモーターの内部センサー (聴覚) と直感 (予知アラーム) は正しいかもしれませんが、時間が経つにつれて、ベアリングは誰も気づかなくなることになります。ケースの摩耗が早いのですが、なぜですか?ベアリング故障のこの「新たな」原因に注意し、コモンモード電圧を排除してそれを防ぐ方法を知ってください。

なぜモーターが故障するのでしょうか?

モーターの故障にはさまざまな原因がありますが、最大の原因はベアリングの故障です。産業用モーターは、モーターの寿命に悪影響を及ぼす可能性のあるさまざまな環境要因にさらされることがよくあります。汚れ、湿気、熱、または不適切な荷重は確実にベアリングの早期故障を引き起こす可能性がありますが、ベアリングの故障を引き起こす可能性のあるもう 1 つの現象はコモンモード電圧です。

コモンモード電圧

現在使用されているほとんどのモーターは、クロスライン電圧で動作します。これは、モーターが施設に入る三相電力に (モータースターターを介して) 直接接続されていることを意味します。過去数十年間でアプリケーションがより複雑になるにつれて、可変周波数ドライブで駆動されるモーターがより一般的になりました。可変周波数ドライブを使用してモーターを駆動する利点は、ファン、ポンプ、コンベアなどのアプリケーションで速度制御を提供できることと、負荷を最適な効率で実行してエネルギーを節約できることです。

ただし、可変周波数ドライブの欠点の 1 つは、ドライブの三相入力電圧間の不均衡によって引き起こされる可能性があるコモンモード電圧の可能性です。パルス幅変調 (PWM) インバータの高速スイッチングは、モータの巻線とベアリングに問題を引き起こす可能性があります。巻線はインバータのアンチスパイク絶縁システムで十分に保護されていますが、ロータに電圧​​スパイクが蓄積すると、電流が地面への抵抗が最小になる経路を探します: ベアリングを介して。

モーターのベアリングはグリースで潤滑されており、グリース中の油は誘電体として機能する膜を形成します。時間の経過とともに、この誘電体は破壊され、シャフト内の電圧レベルが上昇し、電流の不均衡によりベアリングを通る抵抗が最小の経路が求められ、一般に EDM (放電加工) として知られるベアリングのアークが発生します。時間の経過とともに、この継続的なアーク放電が発生し、ベアリング レースの表面領域が脆くなり、ベアリング内部の小さな金属片が破損する可能性があります。最終的に、この損傷した物質はベアリング ボールとベアリング レースの間を移動し、磨耗効果を生み出し、霜や溝を引き起こす可能性があります (周囲の騒音、振動、モーター温度が上昇する可能性があります)。状況が悪化しても、一部のモーターは動作し続ける可能性がありますが、問題の重大度によっては、すでに損傷が発生しているため、最終的にモーターのベアリングが損傷することは避けられない場合があります。

予防をベースに

ベアリングから電流をそらすにはどうすればよいですか?最も一般的な解決策は、特にコモンモード電圧がより蔓延する可能性があるアプリケーションでは、モーターシャフトの一端にシャフトアースを追加することです。シャフト接地は基本的に、モーターの回転ローターをモーターフレームを介して接地に接続する方法です。設置前にモーターにシャフト アースを追加する (または事前に取り付けられたモーターを購入する) と、設備のダウンタイムにかかる高額なコストは言うまでもなく、ベアリング交換に関連するメンテナンス コストと比較すると、少額の費用で済む可能性があります。

今日の業界では、いくつかのタイプのシャフト接地配置が一般的です。カーボンブラシをブラケットに取り付ける方法は依然として人気があります。これらは一般的な DC カーボン ブラシに似ており、基本的にモーター回路の回転部分と固定部分の間に電気接続を提供します。。市場にある比較的新しいタイプのデバイスはファイバー ブラシ リング デバイスです。これらのデバイスは、シャフトの周りにリング状に導電性ファイバーの複数のストランドを配置することにより、カーボン ブラシと同様に機能します。リングの外側は静止したままで、通常はモーターのエンドプレートに取り付けられますが、ブラシはモーターシャフトの表面に乗り、ブラシを通る電流を迂回させて安全に接地します。ただし、大型モーター (100 馬力以上) の場合は、使用するシャフト接地装置に関係なく、ローター内のすべての電圧が確実に維持されるように、シャフト接地装置が設置されているモーターの他端に絶縁ベアリングを設置することを一般的にお勧めします。接地装置を通じて放電されます。

結論は

可変周波数ドライブは多くのアプリケーションでエネルギーを節約できますが、適切に接地しないとモーターの早期故障を引き起こす可能性があります。可変周波数ドライブのアプリケーションでコモンモード電圧を低減しようとするときは、次の 3 つの点を考慮する必要があります。 1) モーター (およびモーター システム) が適切に接地されていることを確認します。2) 適切なキャリア周波数バランスを決定します。これにより、ノイズ レベルと電圧の不均衡が最小限に抑えられます。3) 軸接地が必要と判断される場合は、用途に応じて最適な接地を選択してください。