電動機の主回路における短絡故障および相損失故障の解析とトラブルシューティング

正回路と逆回路の安全性 - トラブルシューティング - 舶用電気機器メンテナンス

正回路と逆回路は、ウィンチャー、カーゴリフター、アンカー、舷門、様々な補助機械（ポンプやファンなど）を含むが、これらに限定されない海洋アプリケーションにおいて重要である。短絡やその他の電気的故障による安全事故を防止するため、すべての正逆回路は、機械的インターロックや電気的インターロックなどのインターロック機構を備えて設計され、両方向のコンタクタが同時に閉じないようにする必要があります。

I. モータ主回路の短絡故障解析とトラブルシューティング

短絡とは、電流が意図された負荷（抵抗器、電球、その他の電気機器など）を通らず、代わりに低インピーダンスの経路を通り、直接電源に戻る電気回路の障害状態のことである。理想的には、回路内の電流は、さまざまな電気機器や保護装置など、設計されたすべてのコンポーネントを流れるべきである。しかし、短絡の場合、電流はこれらの部品を迂回し、より抵抗の低い経路を見つける。これは通常、電流が負荷の一つまたはごくわずかを通過することなく、電源の一方の極から他方の極へ直接流れることを意味する。

1.短絡回路の種類

(1) 相間短絡
三相電力系統では、異なる相間で異常な接続が発生する。これは、電力を使用する機器と電線の両方で発生する可能性がある。

(2) アースへの短絡
活線導体の相または相とアース（またはアースされた金属部分）との間の異常な接触。

2.主回路の短絡故障の原因

図 21-1 にモータの正逆回路を示す。正転と逆転の切り替え時にモータが慣性で完全に停止しないことによる機械的ショックや電気的過負荷を防止するため、一部の正逆回路にはタイムリレーが装備されている。図中、KM₁コンタクタは正転コンタクタ、KM₂は逆転コンタクタ、SB₂は正転始動押しボタン、SB₃は逆転始動押しボタン、SB₁は一般停止押しボタンであると仮定できる。

図 21-1 正逆転モーター回路

(1) 主回路の相間短絡：主回路のどの部分でも発生する可能性がある。 u₁、v₁、w₁ 電力使用機器に直接接触しなくても、2本のケーブルのいずれでも発生する可能性がある。具体的な原因は以下の通り：

● コンタクタのメイン接点が固着している：KM₁またはKM₂の主接点が溶着または機械的に詰まっている。この時に逆始動ボタンを押すと、電源の両相が短絡する。接触子の上下端が断線しているかどうかをマルチメータで測定することで判断できる。
● インターロックの故障：制御回路のKM₂の常閉接点が固着している。モータが正転中に逆転ボタンSB₃を押すと、主回路が短絡することがある。
● 物理的要因：ジャンクション・ボックスの配線の緩み、振動や摩擦による絶縁の破損、極端に湿度の高い環境（ジャンクション・ボックス内の水）など。

(2) モータの回転間短絡：絶縁体の損傷による、同じ巻線内の隣接するコイル（ターン）間の短絡を指す。電流の不均衡、過熱、機械的損傷を引き起こす可能性がある。三相巻線の抵抗値をマルチメーターで測定し、ほぼ等しいかどうかで予備的な判断ができる。

第二に、モーターの主回路相の故障解析とトラブルシューティングである。

欠相の物理的特性：モータの振動が増加し、温度が上昇し、速度が低下し、電流が増加し、「ブーン」という音がする。保護部品が作動しなければ、モーターは作動し続けることができますが、非常に燃えやすくなります。停止後、再び始動すると、ノイズが非常に大きくなり、うまく始動できなくなります。

ロジックのトラブルシューティング

ヒューズのある電源側：
L₁-L₂間、L₂-L₃間、L₁-L₃間の電圧を測定する。ヒューズ(FU₁)が焼損している場合は、パワーオフトラブルシューティング法(オンオフ測定)またはパワーオントラブルシューティング法(上下端子電圧測定)で確認する。

:: 電化製品と配線の制御：
配線に緩みや断線がないか、コンタクタの接点がひどく摩耗していないか確認する。サーマルリレー（FR）が三相リンクではなく単相で動作する場合は、サーマルリレー自体の故障を意味します。

モーター巻線：
内部巻線は切り離す。測定はスターデルタコネクタを外し、U₁-U₂間、V₁-V₂間、W₁-W₂間の抵抗値を測定する。

総合メンテナンス概要

ヒューズ切れであれ、コンタクタ不良であれ、サーマルリレー不良であれ、それは回路に異常があることを意味する。部品交換の際には、仕様の統一に注意することに加えモーターと回路全体が正常であることを確認すること。..通電初期の運転に重点を置く：
1.モーター電流値；
2.作動音（ベアリングと荷重）；
3.モーター温度（両端のベアリング端の温度に注目）。