VFDモータの故障：低電流にもかかわらず頻繁な焼損を引き起こす3つの原因

定格電流をはるかに下回る電流で動作しているにもかかわらず、モーターが頻繁に焼損するというものです。.

これは通常の過負荷ではなく、高周波高調波によって引き起こされる目に見えない殺人です。多くのエンジニアが、過電流や過負荷保護を調査した結果、すべてのパラメーターが正常であることがわかり、結局なすすべもありませんでした。今日は、絶縁破壊、シャフト電流、ベアリングの電食という3つのミクロな次元から、この高度に技術的な故障の根本原因を、一皮むけ、掘り下げてみたいと思います。.

分析に入る前に、最も基本的な基準である、各モーター回路に独立した始動/停止制御装置と保護装置を装備することを確実に実施してください。このステップがすでに実施されている場合、問題はより深い層の “電力品質 ”にあります。”

VFDモータの故障につながる3つの隠れた原因を徹底分析

電流値が正常であるにもかかわらずモーターが故障する場合、通常、VFDモーター故障の典型的なシナリオは以下の3つです。.

1.長いケーブルが引き起こす絶縁破壊

これが最も一般的な最初の故障原因である：焼損したモーターを点検のために分解すると、接地短絡または相間絶縁破壊が発見される。.

故障の論理：このタイプのVFDモーター故障は、通常、モーターケーブルが延長された場合(例えば100メートルを超える)に発生する。インバータはかなりの高調波を含む高周波PWM波を出力する。長いケーブルを伝送する間に高調波の重畳が反射波現象を発生させ、モーター端子に電圧サージを引き起こします。.

当社の実地試験データによると、ケーブル長が100メートル前後の場合、重畳スパイク電圧は2000Vから2500Vにも達する。この電圧は、標準的なモーター絶縁の耐電圧限界をはるかに超えています。時間の経過とともに、絶縁体は針で刺すように繰り返し穴を開けられ、最終的には絶縁破壊に至り、VFDモータの深刻な故障を引き起こします。.

2.シャフト電圧によるベアリングの “青っぽい変色”

番目のシナリオはさらに悲惨だ：モーターを分解すると、シャフトは青く焼け焦げており、ベアリングは完全に焼けて分解している。.

原因分析：これは機械的な摩擦の過熱ではなく、典型的なシャフト電圧の問題です。VFDから出力されるアンバランスな三相電圧（同相電圧）により、モーターシャフトの両端に電圧が誘導されます。この電圧があるレベルまで蓄積すると、ベアリング内の油膜が破壊され、ループ電流（シャフト電流）が形成されます。この電流は比較的小さいが、微細な接触点で高温を発生させ、瞬時に金属を溶かす。これにより、ベアリングは青く変色し、崩壊し、最終的には機械的な焼き付きとVFDモータの故障につながります。.

3.ベアリング・フルーティング（電食）と “ウォッシングボード・パターン”

第3のシナリオは第2のシナリオの変形であるが、その特徴はより微妙である。モーターが故障した後、ベアリングを点検すると、分解しているにもかかわらず、明確で整然としている。 “洗濯板のパターン” がレースウェイ内に見える。.

故障の特徴：これは典型的な電食(Electric Erosion)のケースである。高周波シャフト電流がベアリング軌道面とボールの間で繰り返し放電し、ミニチュア火花放電のように軌道面に溝が刻まれる(すなわち、ベアリングフルーティング)。.

このパターンが形成されると、ベアリングは高速運転中に激しい振動を発生させ、摩耗を加速させ、高温を発生させ、最終的にはベアリングの焼付きにつながります。これもまた、VFDモーター故障の重大な原因でありながら見過ごされがちです。.

究極のソリューションハードウェア強化によるゼロコスト調整

高調波と電圧スパイクに起因する3種類のVFDモーター故障について、私は2つの主要な解決策をまとめた。.

1.ゼロコストのソリューション：キャリア周波数の調整

これは最初のトラブルシューティングのステップです。のパラメータ P0-15（キャリア周波数）を参照してください。 EV510A ユーザーマニュアル またはP0-15 EV200 ユーザーマニュアル, そして、キャリア周波数を下げようとする。.

• 手順キャリア周波数をデフォルト値（例：8kHz以上）から徐々に下げる。.
• 原理キャリア周波数を下げると、単位時間当たりのパルス・スイッチング・サイクル数が直接減少するため、高調波の重畳周波数が減少する。高調波が減少すれば、スパイク電圧は自然に減少します。電圧ピークが絶縁耐圧またはベアリング破壊しきい値以下に保たれる限り、VFDモーター故障のリスクは大幅に軽減されます。.

2.ハードウェアによる解決出力リアクターの設置

キャリア周波数を下げても効果が限定的な場合、あるいはノイズの要件により過度の周波数低減が禁止されている場合は、物理的な手段を採用しなければならない。私たちの VFD選択ガイド は、VFDとモーター間の距離が100メートルを超える場合、出力ACリアクターの設置を特に推奨している。.

• 処置：VFD 出力側に出力リアクトルを取り付ける。.
• 理由出力リアクタは、高調波を効果的に抑制し、電圧の山と谷を平滑化し、電圧スパイクを「平坦化」します。これは、長いケーブルの絶縁破壊とベアリングの電食を防止するための最も徹底したソリューションであり、VFDモーターの故障を根本的に防止します。.

結論

VFDモータのしつこい故障に対処するための中心的な課題は、出力電圧の品質を制御することにあります。絶縁破壊であれベアリングのフルーティングであれ、根本的な原因は高周波高調波によって引き起こされるピーク電圧です。.

フィールドエンジニアとして、私たちが最初に選択するのは、ゼロコストのキャリア周波数調整です。効果が限定的であれば、出力リアクターの設置を決断しなければなりません。長距離伝送用途の場合は、当社の EV510A または EV200 シリーズ選択ガイドにより、周辺アクセサリーを合理的に構成することができます。これにより、モーターへの高調波による目に見えないダメージを物理的にカットし、長期的な機器の稼働を保証します。.