モーターの漏電でモーターが正転回転時に漏電ブレーカーが落ちる原因は？
- モーターの漏電により、モーターが正転回転時に工場側の漏電ブレーカーが落ちる問題が発生しています。
- モーターの端子箱で動力線を外すと、正転／逆転共にブレーカーは落ちません。
- モーターの交換により問題は解決しましたが、原因はまだ不明です。
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モーターの漏電
普通旋盤（主軸モーター５．５ＫＷ ４Ｐ 直入れのデルタ結線）で、主軸 を正転で回そうとするとモーターが廻る瞬間に工場側の漏電ブレーカーが落ちます、逆転では正常に廻ります。モーターの端子箱で動力線を外すと、マグネットがＯＮ／ＯＦＦするだけで、正転／逆転共にブレーカーは落ちません。とりあえずテスターしか無いため、モーター側の端子でアース間の抵抗値を見ましたが異常ありません、コイル間の絶縁状態をテスターで測る限り 異常ありませんでした。テスターでは測定不十分なことは分かっていますが 逆転時は正常に廻るため、絶縁不良とは思えません。結果的には新品のモーターに交換したら直りましたが、原因が分からずモヤモヤしている状態です どなたか推測できる原因が分かりましたら教えて下さい。
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>結果的には新品のモーターに交換したら直りましたが、原因が分からずモヤモヤしている状態です 推定原因 １ 素直にモータの絶縁不良 ２ 途中のケーブルの絶縁不良 ３ 漏電ブレーカの寿命 モータ自体の漏電は見つけにくい 所謂、メガテスタで測ったとしても正常で有る場合も珍しくない 完全に絶縁体が破壊されてモータケースと導体が接触していれば テスタででも導通が確認できる でも、そこまで行く場合は少なく辛うじて絶縁皮膜が残ってるのが多い なので、メガテスタでＤＣ５００Ｖとかの高電圧を掛けて 薄い皮膜程度なら絶縁破壊させて絶縁不良を検出します でも、そこまで薄くなってやっとメガテスタで検出できる つまりそこまで薄くなっていないならメガテスタでさえも検出できない また、絶縁被覆がただ薄くなっただけではメガテスタで検出できない 導体の絶縁皮膜の薄くなった箇所にモータケースとかが触れて漏電する モータを駆動すると振動で絶縁皮膜の薄い箇所とケースとが触れて漏電になる つまり止まってるモータにメガテスタを掛けても正常の可能性も大きい メガテスタで５００Ｖ印加しままにして安全靴でモータを蹴飛ばすとかすると 漏電検出できたりする 以上の事が途中のケーブルでも有り得る モータ端子箱内とかケーブルベア内とか 古くなったケーブルは外皮にヒビとかが入ってる場合が多い でも、ただ単にヒビが入っただけでは漏電しない そのヒビに水が浸入してやっと漏電する 以上の事が全て正常ならブレーカの寿命を疑う 漏電ブレーカも電子機器、概ね２０年ほどでお迎えが来る 正常なら定格漏電電流３０ｍＡのブレーカに２９ｍＡ流してもトリップしないが お迎えが近くなると２０ｍＡ程度でトリップしてしまうようになる 新品の漏電ブレーカを同一盤内に１０個付けても １０個同時にはお迎えは来ない お迎えが来る早い遅いの差も１０年以上開くのも普通である 回答（１）さんのレイヤーショートの場合もありますが 相間の不平衡電流だけでは漏電ブレーカは飛びません 何故なら単相負荷は普通に使えるから レイヤーショートの進行が進んでモータケースにまで達して漏電となります 燃えた絶縁体が煤となって導体表面に積層して 煤＝カーボン＝導体＝漏電
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素人ですが原因は、モータ巻線のレア－ショート(layer short ＝層間短絡）ではないかと思います。そのように推定した理由もつけておきました。 先ずレア－ショートの説明をします。 釘にエナメル線を100回巻いて電磁石を作ると考えます。最初～20回はエナメル線。21回～80回は絶縁劣化して裸銅線。81回から100回はエナメル線。これがモータ巻線のうちのレア－ショートを起こしている巻線を模擬したものとします。 ３相巻線は元々100巻だったとして1相が劣化によってレア－ショートを起こして40巻になってしまえば、過電流または地絡(正確には不平衡電流）によりブレーカが落ちることがありましょう。でも地絡だと逆転時の説明ができないので今回はおそらく過電流でしょう。 どうしてこのように推測したかを説明します。 モータは直入れなので大きな起動電流が流れますが、それを見込んだブレーカの設定となっています。しかしレア－ショートを起こしているので通常より大きな起動電流が流れブレーカを落としてしまったのでしょう。レアショートのでき方にもよるのですが、巻線の対地絶縁が破れていないことも考えられます。それがテスターでの測定結果にでたのだと思います。 次に逆転時の説明です。逆転は正転と違って高速回転をしない設備となっていると思います。つまりモータ負荷が正転にくらべて軽く、正転にくらべて小さな起動電流で回転上昇し起動電流も早く減少します。正転では回転上昇する前にブレーカが落ちたものが、たまたま逆転では落ちる前に回転上昇ができただけだと思います。 モータの回転子は回転させようとする力を受けて回転しますが、その力は巻線が与えたものです。逆にいえば巻線の1本1本は力を受けます。旋盤が動いている間、常に力は変わりますし、逆転の場合には逆方向の力を受けます。 巻線は樹脂で固めていますが、温度、湿度、振動、などなどで劣化します。さらには設計上、製作上、などなどにより巻線の寿命が決まります。レア－ショートは予想できない寿命のような気がします。 もしも、故障したモータの回転子を抜き出して巻線を点検していたとすれば原因は推定ではなく確定になっていたはずだと思います。 ＵＲＬにレア－ショートを起こしたモータの写真があります。
お礼
丁寧な回答ありがとうございます、参考のＵＲＬものぞいてみました。 補足ですが今回テストはＶベルトを外してモーター単体（無負荷）で 行ないました。 レアーショートとは思いもよりませんでした。 またモーターが稼動中、巻き線１本１本にまで力がかかっているとは知り ませんでした。壊れたモーターはすでに産廃業者に渡したため、調査は できませんが同じ様な故障は過去２回経験しています、次回は分解して 中の巻き線を見てみようと思います 丁寧な回答ありがとうございます、参考のＵＲＬものぞいてみました。 補足ですが今回テストはＶベルトを外してモーター単体（無負荷）で 行ないました。 レアーショートとは思いもよりませんでした。 またモーターが稼動中、巻き線１本１本にまで力がかかっているとは知り ませんでした。壊れたモーターはすでに産廃業者に渡したため、調査は できませんが同じ様な故障は過去２回経験しています、次回は分解して 中の巻き線を見てみようと思います
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