モータ起動時の過電流に関して

Question

よろしくお願いします。

海外製の三相誘導モータ（１１ＫＷ　２３０Ｖ）を直入れ始動で使用しているのですが、冬場になると起動時に運転電流の約５倍（２００Ａ）程度の電流が流れてしまい、起動から数秒後にサーマルリレーにて遮断してしまいます。
（モータの負荷は油で、夏場と冬場で粘度が変化していると思われます。）

実際に起動時の電圧を測定すると大きく電圧降下してます。又、海外製の定格２３０Ｖのモータを国内（２１０Ｖ）で使用しておますのでこれも原因のひとつであると思います。

スター・デルタ始動を考えましたが、大きなトルク負荷には不向き？

何か安価な改造で改善をと思います。
ご教示お願い致します。

Answer

回答（４）で的確な判断をされていると思います。

対策は電気・機械の総合的な方法が良いと思います。

現品は２０Ｍｐａ程度を発生させる油圧ポンプと推定します。
温度低下による油の粘度上昇でオーバーロードを起こしています。

通常、油圧ポンプはリリーフバルブを作動させて高圧力を維持
発生しています。

機械的な解決方法としては、ポンプの起動時にリリーフバルブをバイパス
してオイルタンクに油を戻す回路を設けて低圧で油を循環させます。

油温が上昇してから、このバイパス回路を閉止し、通常の流れに戻す。
このことにより、過負荷による停止を避けます。
ヒーターの代わりに、ポンプ稼動による昇温を目指します。

どの方法が安価でできるかですね。

やっぱり、油圧の高圧バルブは高価ですから、また専門家に
改造を依頼しなければなりませんから、
オイルタンク部分を外部からヒーターで巻いて保温する
ヒートトレースが一番安価で対応できると思います。

?専門メーカーに依頼→　￥３００，０００
　（温度制御付き）

?ヒーターケーブルを自分で購入してタンクに巻いて、
　朝早く来た人にコンセントを差し込んでもらう。→￥５０，０００以下

これぐらいと思います。

Answer

>冬場になると起動時に運転電流の約５倍（２００Ａ）程度の電流が流れてしまい、
>起動から数秒後にサーマルリレーにて遮断してしまいます。

冬は５倍とありますが、では夏は何倍なのでしょう？
恐らく、起動電流は夏でも４～５倍は有るでしょう

問題は起動電流の倍数ではなくて時間です
恐らく夏は起動加速時間は数秒以内、冬は数十秒とか？

回答２さんは遅動サーマルを推奨されていらっしゃいますが場合によっては無理かも？
遅動サーマルはせいぜい１０数秒程度の加速時間までしか対応できない

また、インバータ使用でトルクブーストを上げるとされていらっしゃいますが
トルクブーストは低速時のトルク不足を補うものです
本件には該当しないでしょう

インバータを使うなら「ストール防止機能」でしょうね
http://wwwf2.mitsubishielectric.co.jp/inv/yogo/y_sl_084.htm
ただ、この機能でさえも分単位の加速時間では無理があります

１１ｋｗと言う事から恐らく油圧ポンプと思います
（潤滑ポンプやクーラントポンプで１１ｋｗも珍しい）
油圧ポンプの場合は夏季で通常運転中は油温が６０℃程度になると思います
冬季でも６０℃に届かなくともそれに近い温度まで上がると思う
問題は朝の気温付近の５℃から６０℃まで油温が上がる時間
油温が上がるまでは過電流が流れ続けることとなります

長くなりましたが
油温が低い場合はヒーターで油温を上げる方が良いと思う

Answer

モータに加わる電圧が210V/230Vですので、定格電圧の91％で始動
されています。
トルクは電圧の二乗に比例しますので、発生しているトルクが83％
となります。
始動時のトルクも同様になると考えます。
この結果、トルクが小さいので始動時間が長くなっている可能性が
大きいと思います。

モータを国産のモータ(3φ 200V 50Hz/200-220V 60Hz)に交換すると
良いでしょう。
ただし、現使用のモータの仕様を良く調べる必要があります。
1)寸法(軸寸法、取付面から軸中心までの高さ)などの調査、
2)回転方向の確認(国内品:正相接続で軸から見て反時計方向に回転)
3)その他(取付形状など特殊仕様品)

この他、「起動時の電圧を測定すると大きく電圧降下してます。」の
ことから電源容量(変圧器容量)が不足しているため、発生している
トルクが更に小さくなっていることも考えられます。

この場合、加速時間に制限がなければ、回答(1)にありますように
インバータを追加して、加速時間を充分長い設定にして過電流を抑制
する方法があります。

なお、入力電圧がAC210Vですと出力電圧はAC210V以上は出力
できませんので、不足電圧気味で運転されることには変わり
ありません。より長い加速時間で設定する必要があります。
交換可能であれば、モータも国産のモータに交換してインバータ運転
されることをお勧めします。

Answer

?　どうしても直入れ始動にこだわるなら、サーマルリレーを重負荷始動用の飽和リアクトル付きの物に取り替える(起動電流が落ち着く時間が重要。動作特性カーブを良く見る)。
?　サーマルを撤去してモーターリレーを使う(動作特性が設定出来るのが利点)。
?　インバーターを入れる(パラメータでトルクブーストを設定して使う)

改造の金額から見れば?→?→?かな。ご参考までに。

飽和リアクトルサーマルが使えるのは、せいぜい２０秒までです。(三菱カタログより、２０秒より長くなるときはサーマルのヒーターを短絡せよとあります)。採用に当たっては現状の起動時間がどの程度なのか確認した方が良いです。

モーターリレーはモーターの起動電流では動作しないように、起動時ロック時間が設定出来るものがあります(オムロン：Ｋ２ＣＭ形)。起動完了するまではリレーを動作させない時間を設定します。もし、設定時間より起動に時間が掛かればリレーが働きます。詳細はメーカーサイト参照して下さい。
http://www.fa.omron.co.jp/product/family/841/index_p.html

Answer

始動時のトルクを確保したいなら、
インバータを入れるのが一番よさそうに思います。

なんちゃって対策ならば、冬場だけサーマルリレーの動作を鈍くして
切り抜けるのが最も安価でしょう。

モータ起動時の過電流に関する問題と改善方法