電気モーターの問題と解決策

最も一般的な電気モーターの問題を特定して対処することは、効率的で信頼性の高い運転を維持するために極めて重要です。 オーバーヒートからベアリングの故障まで、これらの問題の根本原因を理解することは、効果的な解決策を実行するのに役立ちます。

一般的な電動モーターの問題

最も一般的な電気モーターの問題のひとつはオーバーヒートで、過負荷、換気不良、冷却システムの故障など、さまざまな要因によって引き起こされます。 モーターの温度を監視し、根本的な原因に対処することで、早期の故障を防ぎ、モーターの寿命を延ばすことができます。

ベアリングの故障: ベアリングの故障は、不適切な潤滑、ミスアライメント、または過度の振動によって引き起こされる可能性があります。 定期的なベアリングの点検と適時の交換を含む強固なメンテナンスプログラムを実施することで、この問題を軽減し、スムーズで中断のない運転を確保することができます。

振動と騒音: 過度の振動や異音は、ミスアライメント、アンバランス、ベアリングの摩耗など、さまざまな問題を示している可能性があります。 モーターの取り付けを注意深く点検し、アンバランスがないかをチェックし、摩耗したベアリングの交換を検討して、これらの問題を解決する。

効率の低下:電動モーターの効率が低下している場合、巻線が磨耗している可能性があります。 巻線コンデンサ コンデンサまたはローター ローター. 内部コンポーネントと接続の完全性を評価するために、モータ回路解析および/または電気的シグネチャ解析による徹底的なモータテストを実施する。

電動モーターの問題を解決するソリューション

ダウンタイムを最小限に抑えるための第一の解決策は、プロアクティブ・メンテナンスに投資することである。

電気モーターを定期的に点検、清掃、監視することで、問題が深刻化する前に潜在的な問題を特定することができます。 摩耗したベアリングから絶縁劣化に至るまで、訓練を受けた技術者は初期の警告サインを特定し、必要な是正措置を実施することができます。

コンディション・モニタリングや予知保全(PdM)などのプロアクティブ・メンテナンス戦略を導入することで、機器の寿命を延ばすだけでなく、コスト削減と業務全体の生産性向上を推進することができます。

環境

最適な運転条件を維持し、モーターに過負荷がかからないようにし、適切な換気を行い、適切な電圧と周波数で運転することが必要です。 これらの要因を軽視することは、早期の運動機能不全を引き起こす大きな要因となる。

コンディション・モニタリング

予防保全の重要なステップのひとつは、施設のモーターと回転機械の定期的な評価を実施することである。 ベアリングの問題、絶縁劣化、アンバランスなど、摩耗の兆候がないかモーターを注意深く監視する。

経時的な状態を監視するために、モーター回路解析による定期的な評価を実施すべきである。 モーターが故障する前に早期の故障を見つけて解決することで、生産停止時間を大幅に短縮することができます。

予知保全

電気信号分析、振動分析、サーモグラフィを含む包括的な予知保全プログラムを実施することで、潜在的な問題が発生する前にそれを特定するための貴重なデータが得られ、企業は情報に基づいた決定を積極的に行うことができるようになります。

結論今すぐ電気モーターの性能をコントロールしよう

予防保守を怠ることは、モーターの早期故障、予期せぬダウンタイム、修理費用の高騰につながるよくある過ちです。

電気モーターの寿命と信頼性を長持ちさせるには、予防メンテナンスへの投資が欠かせません。 プロアクティブに問題に対処することで、コストと破壊的な故障を回避することができます。

積極的なメンテナンス戦略を優先し、電気モーターのスムーズで効率的な性能を守りましょう。

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3相モータの故障診断:ガイド

電気モーターは、世界中の多くの製造業や加工業を支えている。 これらのモーターを良好な状態に保ち、効率的に稼動させることは、すべての企業にとって最優先事項であるべきだ。

3相モーターは、ステーター、ローター、巻線、配線などの内部電気部品に電力を供給するために3つの電流を使用する。 モーターの動作に問題がある場合、コンポーネントを分析し、解決すべき問題の正確な位置を特定する必要がある。

3相モーター運転の基本を理解する

三相モーターの心臓部には、ステーターとローターの複雑な相互作用がある。

3つの巻線からなるステーターは、三相交流電流が供給されると回転磁界を形成する。 この回転磁界はローターに電流を誘導し、ローター自身が磁界を発生する。 これらの磁場の相互作用によって、モーターの回転を駆動するトルクが生まれる。

三相モータの回転数は、電源電圧の周波数とモータの設計上の極数によって決まる。 周波数を調整することで、オペレーターはモーターの回転数を正確に制御することができ、工業プロセスの微調整が可能になる。

三相モーターは、単相モーターに比べて、高効率、より大きな始動トルク、よりバランスの取れた電力配分など、いくつかの利点があります。 これらの特性により、ポンプやコンプレッサーからベルトコンベヤーやクレーンまで、幅広い産業用途に使用されている。

3相モーター故障診断ステップ

三相モーターの問題を診断し解決するのは複雑な作業ですが、適切なツールとテクニックがあれば、モーターの故障につながる一般的な故障の根本原因を効率的に特定し、対処することができます。

目視検査

まず、モーターの物理的な状態、接続部、周囲の環境を注意深く調査することで、多くの場合、問題の原因となっている可能性のある明らかな問題を発見することができます。

内部電気部品の分析

モーターとその配線に明らかな損傷や問題がない場合、次のステップは、巻線抵抗、絶縁抵抗、電流引き込みなどのパラメータを測定する専用の試験装置を使用することです。 これらの測定は、モーター内部の健康状態に関する貴重な洞察を提供し、電気的な欠陥を突き止めるのに役立ちます。

メカニカル・アナリシス

最後に、故障発見プロセスの第3段階として、負荷がかかった状態でモーターの性能を観察する動的テストを行う。 モータの回転数、振動、その他の運転パラメータを監視することで、効率と信頼性に影響を及ぼす可能性のある機械的問題を特定することができます。

電動モーター解析ツールと技術

3相モーターのメンテナンスとトラブルシューティングに関しては、適切なツールと知識を持つことが極めて重要です。

マルチメーター

モーターの診断によく使われる機器のひとつにマルチメーターがあります。

マルチメーターは、電圧、電流、モーターの巻線間の抵抗など、重要な電気的パラメータを測定することができます。

しかし、これらのパラメーターの測定は、インピーダンス、インダクタンス、位相角、電流周波数を測定する他の測定器で発見できる故障を見落とすことが多い。

メガメーター

モーター分析でよく使われるもう一つの道具は、メガオームメーターである。

メガオームメーターは、被測定物に高電圧信号を送ることによって、非常に高い抵抗値を測定する電気メーターである。

メガオームメーターは、電線、発電機、モーター巻線の絶縁状態を素早く簡単に測定することができます。

しかし、メガオームメーターによる絶縁検査では、アースへの故障しか検出できない。 モーターの巻線故障のうち、地絡から始まるものはごく一部であるため、この方法だけでは多くのモーター故障が検出されない。

サージ試験

サージ試験は、システムを公称入力電圧以上の電圧スパイクにさらし、絶縁の弱点を調べる。

サージ試験は内部巻線を破壊する可能性があるため、モーター分析では避けるべきである。

モーター回路解析 (MCA™)

モータ回路解析(MCA™)は、モータの健全性を評価するための非破壊、非通電試験方法です。

このプロセスは、モータ・コントロール・センタ(MCC)から、またはモータ自体から直接開始され、テストポイントとモータ間の接続やケーブルを含め、モータシステムの電気部分全体を評価します。

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電気信号解析(ESA)

モータ電圧シグネチャ解析(MVSA)とモータ電流シグネチャ解析(MCSA)の両方を包含する電気シグネチャ解析(ESA)は、モータシステムの運転中に電圧と電流の波形をキャプチャする通電試験方法です。

通電試験により、AC誘導モータ、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の貴重な情報が得られます。

三相モーターの故障を防ぐための予防保全

費用のかかる三相モーターの故障を避けるには、適切な予防保守が極めて重要です。 積極的なアプローチを実施することで、モーターの寿命を延ばし、計画外のダウンタイムを最小限に抑えることができます。

コンディション・モニタリング

予防保全の重要なステップのひとつが定期点検である。 ベアリングの問題、絶縁劣化、アンバランスなどの摩耗の兆候がないか、3相モーターを注意深く監視する。

モーター回路解析による回転機械の定期的な評価を実施し、経時的な状態を監視する。 モーターが故障する前に早期の故障を発見し、解決することは、企業の生産にとって不可欠です。

環境

同様に重要なのは、最適な運転条件を維持することである。 モーターが過負荷でなく、適切に換気され、適切な電圧と周波数で運転されていることを確認してください。 これらの要因を軽視することは、モーターの早期故障に大きく影響する。

予知保全

さらに、電気信号解析、振動解析、サーモグラフィを含む包括的な予知保全プログラムを実施することで、潜在的な問題を事前に特定するための貴重なデータを得ることができる。 このデータ主導のアプローチにより、企業は十分な情報に基づいた意思決定を行い、メンテナンスを積極的に計画することができる。

結論

モーターの複雑な部品は内部でシールドされているため、3相故障の発見は難しいが、適切なアプローチと適切なツールがあれば可能な作業である。

三相モーターの問題を油断しないでください。 適切なツールと技術に投資することで、重要な機器を末永くスムーズに稼働させることができます。

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モーターテスト:どの道を行くのか?

はじめに

アリソン・トランスミッション社(General Motors Corporation)は、オンハイウェイトラック、バス、オフハイウェイ機器、軍用車両向けの商用オートマチックトランスミッション、ハイブリッド推進システム、関連部品およびサービスの設計、製造、販売における世界的リーダーである。 GMのパワートレイン部門に属するアリソン・トランスミッションは、インディアナ州インディアナポリスに主要拠点を置くほか、オランダ、日本、中国、シンガポール、ブラジルに国際支社を有し、1500のディストリビューター・ディーラーネットワークを通じて80カ国以上に展開している。

トータル・モーター・メンテナンス(TMM)のコンセプトは、モーターの在庫や納品から、モーターのテストや信頼性に至るまで、日々活用されている戦略である。

 

クオリティ・ネットワークの計画的メンテナンス

アリソン・トランスミッションは、ゼネラルモーターズ・ノースアメリカン(GMNA)の全米自動車労組品質ネットワーク・プランニング・メンテナンス(QNPM)プロセスに従っています。 このプログラムは、設備、機械、道具、施設が安全な方法で稼動し、顧客のニーズを満たすために必要な製品を競争力を持って生産できるようにするための、共通のプロセスと一貫した構造を提供するものである。 QNPMの共通プロセスの基本的な方向性を定める運営原則がある。 これらの原則は、すべての活動が以下の目的を達成することに集中するよう、計画および実施プロセスを通じて参照された:

GMNA、事業部、工場の各レベルにおいて、継続的なサポートと指示を提供する。

製造部門が計画的メンテナンスのオーナーであり、チャンピオンであることを確認する。

全従業員がプロセスに参加できる機会を設ける

オペレーター・インボルブメント・コンセプトの導入

プロアクティブ・メンテナンスを追求する。

安全性、品質、スループット、コストにおいて世界クラスのパフォーマンスを達成する。

継続的な改善をサポート

 

計画的メンテナンスには、プロセスを成功させるために不可欠な12の相互依存的要素がある。 それぞれの要素が他の要素に貢献し、それをサポートする。 リンクされた要素は、全体として、計画的メンテナンス・プロセスのベースとなる(図1):

人々の関与と組織

財務モニタリングと管理

スペアパーツ

トレーニング

コミュニケーション

緊急故障対応

定期メンテナンス

建設工事

メンテナンス・ツールおよび機器の在庫状況

信頼性と保守性

ハウスキーピングとクリーニング

生産メンテナンス・パートナーシップ

 

モーター・プログラムのためのサプライヤー・パートナーシップ

コモディティ・マネジメント(Commodity Management)とは、アリソン・トランスミッションが一次モーター・サプライヤーとのパートナーシップ・プログラムを指す言葉です。 実現した主な特徴には、サービスの質の向上、営業コストと在庫コストの削減などがある。 アリソンの予備在庫モーターはサプライヤーの倉庫に保管されている。 その後、サプライヤーは毎月アリソンの担当者と面談し、購入、交換、納期、ハードおよびソフトの節約について報告する(図2)。

モーター回路解析(MCA)をモータープログラム内の技術(赤外線、振動、超音波など)の一つとして使用することで、アリソンはお客様のニーズと期待により正確に応えることができます。 モーターは、経験が浅くても、取り外してサプライヤーのモーター修理工場に送る前に、数分でテストすることができます。 根本原因解析は、社内のMCAテストとサプライヤーの関与の両方でモーターを評価する際に大きな役割を果たす。 モーターの修理が完了すると、サプライヤーはアリソンに修理報告書および修理理由報告書を提出します。 故障が汚染によるものである場合、ステーター巻線内部で発見された汚染のサンプルはモーターショップのサプライヤーによって採取され、アリソンの技術部門に渡されてラボで分析される。 これらの情報はすべて、モーターの問題や故障の根本原因を解決するために役立つ。

ある部署では、サーボモーターが10ヶ月の間に17回も故障していた。 このサプライヤーは、根本的な原因と是正措置計画の決定を支援するために呼ばれた。 モーターはクーラント液の多い湿った過酷な場所にあった。 ベンダーは、モーターの早期故障を防ぐために、モーターシャフトにスリンガーを装着し、特殊なシール加工を施すことを提案した。 同社のモーター・サプライヤーは、モーターが改造されたことを示す黄色のストライプでこれらの改造を識別した(図3)。 今日まで、サーボモーターは汚染による巻線不良を起こしたことがない。

このモーター修理工場とのパートナーシップは非常に効果的であることが証明されている。 アリソン社では、24時間365日いつでも、保管されたモーターを2時間以内に配達し、ドックに設置することができる(図4)。 そのレスポンスの速さは、生産スケジュールを立てる上で非常に貴重なものだ。 アリソンはまた、モーター・サプライヤーの主題専門家にもアクセスできる。 その結果、私たちはサプライヤーを信頼性のツールボックスの一部と考えている。 最終的に、モーターショップのサプライヤーは、QNPM担当者、モーターショップと信頼性部門の電気技師、スペアパーツチーム、メンテナンス監督者、財務部門の個人で構成されるアリソン・トランスミッションの商品管理チームに答える。

MCAの概要

アリソン・トランスミッションのモーター・プログラムは、業務において極めて重要な要素である。 MCAでは、問題のあるモーターをテストして故障を確認した後、取り外して修理に出すことができる。 モーターの問題が見つからない場合、電気技師はサービス技術者が根本的な原因を見つける手助けをする。 取り付けが困難なモーターは、機械の修理担当者に取り付けを依頼する前にテストされる。 サプライヤーの倉庫にあるモーターは、四半期ごとにMCAテストで監査される。 モーターが繰り返し故障するため、いくつかのルートが設定されている。これらのモーターは、MCAプロセスの一環として毎月テストされ、トレンドが把握されている。 ポンプ付きモーターは、ポンプを組み直す前にテストされ、モーターとポンプの組み合わせが、組み直すよりも交換した方が経済的かどうかを判断します。 2002年中に修理・交換されたモーターの種類別内訳は図4に示す通りである。

qnpm co champions of maintenance

アリソンUAWの共同チャンピオンであるデルバート・チャーフィー氏は、次のように語っています。「モーター回路解析ツールを使用することで、製造サービスにおけるビジネスのやり方が大きく変わりました。例えば、モーターが悪いと判断して単純に交換するなど、誤った判断から発生する損失について、流れが変わりました。例えば、モーターが悪いと判断して単純に交換するような、誤った判断による損失に関しても、流れが変わりました。商品管理者からの交換用モーターの発注は劇的に減少し、その結果、製造サービス組織は、より大きな機械稼働時間をオペレーションに提供できるようになりました。その結果、より競争力のある価格でより多くの部品が手に入り、技術基盤が広がり、RCFA(根本原因故障分析)の活用が進み、技術グループの信頼度が向上しました。稼働時間の向上+節約+訓練された技術者+技術ツールボックスのための優れたツール=成功。素晴らしい組み合わせだ。

アリソン・トランスミッションのQNPM共同チャンピオンのテリー・ボーウェン氏は、2001年のGM QNPMシンポジウムでモーター回路解析セミナーに参加し、技術部門にMCAプログラムを導入することが有益であると考えている。 2001年5月、ボーエンはモーターショップでのプレゼンテーションでこのツールの重要性を認め、アリソンが3つ購入したことを明らかにした。

ALL-TEST Pro™モータ回路解析装置を購入する前は、モータの解析には多くの推測が必要でした。 時には、問題の完全な診断なしにモーターがサプライヤーに送られることもあった。 サプライヤーによるテスト後、「NO PROBLEM FOUND」と報告されます。現在では、MCAプログラムを運用することで、アリソンは機械の稼働時間を増やし、『問題なし』との報告を減らしている。

約50人のアリソン熟練工が、デーブ・ハンフリーが講師を務める8時間の社内コースで、MCA機器の応用と使い方のトレーニングを受けている。 訓練に携わる職種は、電気技師、発電所定置エンジニア、空調およびメンテナンス監督者である。

モーター問題

MCAを使用して発見されたモーターステーターの故障は、ターン間故障、位相間故障、コイル間故障、地絡故障、ローター故障などさまざまである。 ローターの欠陥は、480ボルトよりもむしろ4160ボルトのモーターでより一般的であり、ローターバーの破損、偏心、鋳造ボイドが見られる。 ALL-TEST ProTM MCAユニットで位相角と電流周波数を見ることで、ステーターの故障を特定することができます。 各相の巻線抵抗を比較することで、抵抗の高い接続が確認できる。 地絡は、絶縁対地試験によって確認することができる。 インピーダンスとインダクタンスの測定値を互いに比較することで、クーラント液、オイル、水から過負荷の巻線まで、さまざまな汚染を観察することができる。 サーボモーターの汚れは、故障の数カ月前から影響が出始める。 一般的な傾向として、パネルの過電流状態を示すサービスコールが発生する。 アリソン CMM システムで作業指示を追跡した結果、過電流フォルトが頻繁に発生し、サーボモーターを交換する作業指示が必要になる可能性が高いことがわかりました。 エリアプランナーは、過電流状態と、サーボモーターが完全に故障する前にそれを検出する方法を警告する通信を受け取った。 事後対応に比べ、計画的メンテナンスはコスト回避につながる。 モーターショップのクリーンディップとベークは、完全に巻き戻すよりも安くて効率的だ。

適用されるコスト回避スプレッドシートは、以下に従ってQNPMネットワークで順次共有される:

MCA作業指示書発送

電気技術者によるモーター現場での対応

MCAテストが実施・分析され、判定が下される

行動計画が実行される。 例えば、MCAを使用してサーボモーターのテストが良好であった場合、根本原因の調査が開始され、ヒューズ切れ、SCR、ドライブ、ケーブル、モーターへのコネクターなど、故障の他の原因がチェックされる。 ケーブルを交換する場合、メンテナンス履歴に基づき、プロアクティブとリアクティブのコスト比較が文書化される(表1)。

アリソン・トランスミッションは、特に財政的な観点から、プロアクティブ・メンテナンスとリアクティブ・メンテナンスを比較することを好む。 例えば、2002年のMCAプログラムに起因するアリソンでのコスト削減回避総額は307,664ドルであった(図6)。

単相試験

三相モーターを試験する場合、ALL-TEST Pro™ MCAユニットは巻線間の比較を行う際に有効です。 しかし、単相のテストはどうだろう? 産業用途で単相を使う人はもういないのか? アリソンは、多くの用途で、界磁巻線(2本)と極間コイルと電機子(2本)のセットを持つDCモーターを使用しています。 エンジニアリング・テスト部門では、製造されたすべてのトランスミッションに模擬的な負荷をかけるため、渦電流ダイナモメーターを使用してテストを行っている。 この2つのワイヤーデバイスはどう比較されるのか? 最初に巻線のMCAテストを行い、次にその情報を銘板情報と一緒にデータベースに保存し、同じようなモーターを識別する。 最後に、同じような巻線を比較すると、問題のある巻線が明らかになる。 (表2)。

 

ケーススタディ

図7:MCAによるマシニングセンターのテスト

 

ケーススタディ1 赤外線サーモグラフィ(IR)

予測IRルートを走っていた電気技師が、モーターが熱くなっているのに気づいた。 モーターは7.5馬力のクーラントポンプで、同じ機械が5台並んでいた。 モーター回路解析のための作業指示書が提出され、その後、MCAが完了し、モーターに問題がないことを示す解析が行われた。 振動分析のための作業指示書が作成され、その結果、ベアリングの故障が原因で温度が上昇していることが判明した。 クーラントポンプが交換され、温度は他のマシンと同じになった。 この機械は、トランスミッションケースのマシニングセンターだ。 クーラントポンプモーターが故障した場合、歴史的には生産が停止し、組み立て作業が停止する可能性がある。

ケーススタディ2:MCAとDMMの比較と絶縁対地試験

IRルートを予測していた電気技師が、穴あけ作業を行う4つのドリルヘッドを備えた機械の5馬力のモーターが高温になっていることに気づいた。 MCAが実施され、分析された。インピーダンスとインダクタンスの測定値を比較したところ、明らかに並列ではなかったことから、モーター巻線が汚染されていることが判明した。 インピーダンスやインダクタンスは、DMMや絶縁対地テスターでは確認できません。 抵抗値も対地絶縁テストも良好だった。 このモデルは倉庫にないため、モーターは修理に出された。 モーターが汚染された原因を特定するため、MCAが実施された。 モーターショップはモーターを完全に解剖し、エンドベルを割ってみたところ、問題は巻線内の液体であることは明らかだった。 未知の液体をサンプル瓶に注いだ。 モーターショップは巻線を大々的に修理し、冷却水と作動油の混合液と判断してその部分にエポキシ樹脂のシールも施した。 モーターは返却され、24時間以内に取り付けられた。 この機械は、キャリアにトランスミッション用の一連の穴を開ける。 もし機械が完全に故障していたら、組立ラインは停止していただろう。 新しいモーターの注文見積もりは3日だった。

ケーススタディ3 # 8 エアコンプレッサー、4160ボルト、1000馬力

2003年6月18日、パワーハウスの作業員は、8番エアコンプレッサーの4160ボルト、1000馬力モーターに関するALL-TEST IV PRO™ 2000の測定値を確認し、明確にするために、信頼性部門にデータを提供しました。 84.5%の抵抗アンバランスが見つかった。 モーターはMCCでテストされ、次にモーター接続ラグでテストされた。 ラグの接続不良が見つかり、修正された結果、アンバランスは0.17%に減少した。 このケースは、コンプレッサーの4160ボルトの接続を分解して元に戻す必要がなかったため、MCAが有用であることを改めて示した。 モーターを取り外し、モーターショップのサプライヤーであるマクブルーム・エレクトリックに送る必要はなかった。 これにより、不要なモーターの修理費用と、一部の生産機械の圧縮空気の損失を防ぐことができた。

結論

モーター回路解析はここアリソンにインパクトを与えた。 NFPA 70E PPEの問題が近づいている今、オフラインのモーター回路解析は非常に貴重で安全です。 モーターの世界は、マルチメーターと絶縁・非接地テスターを使うだけの時代とは、おそらく見方が変わるだろう。 アリソン・トランスミッションは、プロアクティブ・メンテナンスを一貫して正しく行うシステムを信じ、信頼しています。

 

著者について

デイヴ・ハンフリーはゼネラル・モーターズで18年間勤務したベテランの電気技師である。 父親は電気工事業者で、デイヴは10歳のときに父親と一緒に働き始めた。 GMに行く前は、さまざまな請負業者で働いた。 モーター回路解析、赤外線サーモグラフィ、振動解析の資格を持つ。 モーター診断、超音波、根本原因分析に関する数多くのクラスに出席。 パデュー大学を卒業し、公認電気工事士の資格を持つ。 デイブはGMの見習いプログラムでモーター、変圧器、トラブルシューティング技術、国家電気工事法を教えてきた。 現在、アリソン社でモーター回路解析のクラスを教えている。 デイブは同郡のハビタット・フォー・ヒューマニティの副会長を務めており、同プログラムの全住宅に電気配線を提供している。 デイブはとても活動的な家庭人であり、クリスチャンでもある。

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