電気不平衡を理解する
定義: 電気的不平衡とは何ですか?
電気的不平衡 （位相不平衡、電圧不平衡、電流不平衡とも呼ばれる）は、三相電気システムにおいて、三相の電圧または電流の大きさが等しくないか、正確に120度電気角で分離されていない状態です。電源またはモータ巻線におけるこの非対称性により、電磁力の不平衡、モータ巻線の過熱、逆相電流、トルク脈動、および特性不平衡が生じます。 振動 ライン周波数の 2 倍で。.
たとえ小さな電圧不均衡（2～3%）であっても、大きな電流不均衡（6～10倍）を引き起こし、モーターの効率と寿命を低下させる可能性があります。電気不均衡は産業施設でよく見られる問題であり、電力供給の問題、電力配分の不備、モーター巻線の欠陥などが原因で発生することがあります。.
電気的不平衡の種類
1. 電圧不平衡
線間または線と中性点間の電圧が不均等:
- 測定： 各相ペア（AB、BC、CA）間の電圧を測定します
- 計算： %電圧不平衡=（平均値からの最大偏差/平均値）×100
- 例： 位相測定477V、480V、483V → 平均480V、最大偏差3V → 0.625%不平衡
- 許容できる： NEMA規格1%未満, IECあたり2%未満
2. 電流の不均衡
3相間の電流が不均等:
- 測定： 各相の電流（IA、IB、IC）を測定する
- 計算： %電流不平衡 = (平均からの最大偏差 / 平均) × 100
- 原因: 電圧不均衡、巻線不良、接続不良
- 増幅： 小さな電圧不平衡はより大きな電流不平衡を生み出す（6～10倍の乗数）
3. 位相角の不均衡
- 位相が正確に120°離れていない
- 脈動トルクと加熱を生成
- マグニチュードアンバランスよりも一般的ではない
- 検出には電力品質アナライザが必要
電気的不平衡の原因
公共事業の供給問題
- 変圧器の問題: 不平衡配電変圧器
- 単相負荷: 同じ電源に大きな単相負荷がかかることで非対称性が生まれる
- 伝送線路の問題: 三相不等インピーダンス
- ユーティリティ障害条件: システム障害
施設の分布
- 接続不良: 単相の高抵抗接続
- ヒューズ切れ: 1相の部分的な欠相（重度の不平衡）
- ケーブルの長さが異なる場合: 相導体の異なるインピーダンス
- 単相: 1相の完全喪失（極度の不平衡）
モーター内部の原因
- 巻線障害: ターン間のショートにより、1フェーズでの有効ターン数が減少する
- 巻き線の非対称性: 巻線抵抗の製造ばらつき
- 接続の問題: 端末の接続不良
- 損傷した巻線: 部分的な短絡または断線
運動能力への影響
過熱
最も深刻な結果：
- 負のシーケンス電流は追加の加熱を生成する
- 1つの相が設計よりも多くの電流を流す
- 電圧不均衡が示唆するよりもはるかに大きな温度上昇
- 経験則: 3%の電圧不平衡は18-25%の温度上昇を引き起こす可能性がある
- 絶縁体の劣化と故障の加速
効率と力率
- 循環電流による効率の低下
- 力率の低下
- エネルギー消費量の増加
- 典型的な効率損失：中程度の不平衡の場合1-2%
トルク脈動
- 2倍のライン周波数での脈動トルク
- ドライブトレインにねじり振動を発生させる
- ねじり共振を励起できる
- スムーズな操作を低下させる
振動
- 2×ライン周波数: 120 Hz (60 Hz) または 100 Hz (50 Hz) の振動成分
- 電磁気起源: 脈動する磁力
- 振幅： 不均衡の度合いに比例
- 混乱： 間違えやすい ステーターの故障 または 磁力
耐用年数の短縮
- 熱応力の増加により断熱寿命が短くなる
- モーターのディレーティングが必要（容量の低減）
- 3%電圧不平衡はモーターの寿命を50%短縮する可能性があります
検出と測定
電圧測定
- モーターを負荷状態で運転しながら線間電圧（VAB、VBC、VCA）を測定する
- 平均とパーセント偏差を計算する
- 電圧降下を考慮するためにモーター端子（電源パネルではない）で実行します
- 時間の経過に伴う文書化と傾向
電流測定
- クランプメーターで各相の電流を測定する
- 不均衡率を計算する
- 電流不平衡は電圧不平衡の6～10倍になることが多い
- 電流不均衡の増加は、モーターの問題の進行を示唆する
振動解析
- 2倍のライン周波数成分の上昇
- 振幅とベースラインを比較する
- 周波数（120/100 Hz vs. 2倍の走行速度）によって機械的な2倍（ミスアライメント）と区別する
熱監視
- 巻線温度またはモーターフレーム温度を測定
- 相間の温度不均衡
- 負荷に対して予想よりも高い全体温度
修正方法
供給側の不均衡について
- サービス入口でバランスが崩れた場合はユーティリティに連絡してください
- 配電システム内のすべての接続を確認して締め付ける
- ヒューズと回路ブレーカーが損傷していないことを確認する
- 単相負荷を三相間でバランスさせる
- 変圧器のタップ設定を確認する
モーター側の問題の場合
- モーターの端子接続を確認して清掃する
- ケーブル接続がしっかりとしていて清潔であることを確認する
- 巻線故障のテスト（絶縁抵抗、電流シグネチャ分析）
- 内部の故障が確認された場合は、モーターを巻き戻すか交換してください。
ディレーティング
- アンバランスを修正できない場合は、モーターの負荷を軽減します
- NEMAは、1%を超える1%の電圧不平衡ごとに1%の定格を下げることを推奨しています。
- 温度を注意深く監視する
予防と監視
インストール
- 通電前にモーター端子の電圧バランスを確認してください
- 適切なサイズの導体を使用する（電圧降下を最小限に抑える）
- すべての接続部が清潔でしっかり締まっていることを確認してください
- 正しいモーター接続を確認する（Y型とデルタ型）
手術
- 定期的な電圧と電流の測定
- 発生中の問題を検出するためのトレンド
- ヒューズ切れやブレーカー落ちを監視
- モーターのトラブルが繰り返し発生する施設における電力品質調査
電気的不平衡は、モーターの健全性、効率、そして寿命に重大な影響を与える、よくあるモーターの問題ですが、見落とされがちです。電圧不平衡と電流不平衡の関係を理解し、2倍のライン周波数の振動特性を認識し、適切な設置と監視を通じてバランスの取れた電力供給を維持することは、モーターの最適な性能と信頼性を確保するために不可欠です。.
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