モータのトップランナー規制による交換の問題点

こんにちは、「技術と安心のサプライヤー」セールスエンジの杉山です。

 

「トップランナーモーター(IE3)って何ね?高効率モーター(IE2)や標準効率モーター(IE1)とどげん違うとね?」

ご存知ですか?

汎用モーターが購入できなくなるって!!!
モータのトップランナー制度によって製造業では、大変な事になっています。

 

IE3モータ

これまで様々な分野で使用されてきた、産業用モータ(三相誘導電動機)の省エネに関する規制が厳しくなり2015年4月以降、一般的に使用されている汎用モータの入手が困難になりますので、これまでの実体験を交えトップランナー制度についての問題点をご説明いたします。

 

ま〜簡単に言えば

 

汎用モータ(IE1,IE2)で定格出力0.75kw以上〜375kw以下の規格は製造中止になります。

プラント機器や機械メーカーさんで、モータを多く使用されるところはご存知かもしれませんが、実際に工場の生産設備でご使用されているユーザーさんには、あまり知られていないのが現状のようです。

そこで、今後、汎用モータを超高効率トップランナーモータに交換する際の問題となる点、デメリットをいくつか上げてみましたので、ご参考にされて下さい。

 

1.産業用モータのトップランナーモータ規制でどうなるの?
2015年4月以降、省エネ法によりポンプや送風機、コンプレッサーやクーリングタワー、そしてギヤモータなど産業用として国内で多く使用されている汎用モーター(効率クラスIE1)は、製造元となるモーターメーカーが製造・販売を行う事ができなくなります。

これにより、故障でモーター交換が必要な場合、同じ機種の汎用モーターは入手できなくなり、上位の機種であるプレミアム効率モーター(効率クラスIE3)(トップランナーモータ)への置き換えが必要となります。

環境問題も重要ですが、いらん手間が掛かる規制ができたもんですばい (−_−#)

私自身、汎用モーターから高効率モーターへの置き換えで、すでに苦い経験を何度となく味わっています。これが更に、プレミアム効率モーター(IE3)への置き換えとなると、壊れたからと言って簡単に取り換えが効かない問題が実は多くありますのでご注意ください。

 

2.モーターの効率クラス(JIS C 4034-30)
日本で使用されているモーターは、ほとんどがIE1レベルの汎用モーターなのに対し、米国や欧州では、ほとんどが高効率(IE2)とプレミアム効率(IE3)のモーターが使用されおり、高効率化が進んでいます。

それに対し日本では、IE2の高効率モーターさえも普及していなのが現状です。プレミアム効率(IE3)となると2ランクも高効率化のハードルが上がる事になります。

ビールと同じでプレミアムって名前からして庶民にとっては高嶺の花 ( ´△`)アァ-
IE3の超高効率モーターは、性能も特性も全く違う超高級モーターです。しかし、2015年4月以降は強制的に超高効率モータの普及が進む事になります。庶民がみんなプレミアムビールを飲むって事になるんです!

IEC規格 効率 モーター機種
IE3 プレミアム効率(トップランナー超高効率モーター)
IE2 中 ↑ 高効率(現在、日本で普及している高効率モーター)
IE1 低 ↑ 標準効率(汎用モーター)

 

3.トップランナーモータ規制について
トップランナー規制は、モーター製造事業者に対しての規制です。また、モーターを組み込んだ機械の製造・輸入事業者、使用者等の取り組むべき努力目標についても求められています。

ユーザー様が規制開始以前から使用されている汎用モーターは、対象ではございませんので、そのままご使用いただけます。あくまで新規で導入されるモーターについての規制です。

防爆モータについては、市場で使用されている割合が少ないので対象外となっているようです。

 

4.既設の汎用モータをトップランナーモータに交換する際の注意点
プレミアム効率モーターは、汎用モータ―と比べ異なる点があり、簡単に取り換えが効かない場合がありますので注意が必要です。

 

取り合い寸法が合わないサイズがあります。
特に開放型の18.5kw以上は寸法が、汎用モーターと比べが大きくなりますので取り合い寸法の確認が必要です。取り換えの際には、カップリングやプーリーの交換、モータベースの改造などが必要になります。ここは一番要注意です!
18.5kw以下は、取り合い寸法は同じなので置き換えには問題ありません。ただし、重量はかなり重たくなっています。
全閉外扇形は、各社取付け寸法の互換性がありますが、外形寸法が異なりますのでいずれにしても設計確認が必要です。気を付けておかなければいけないのが、機械を汎用モーターで設計されている場合、いざ組み立てる時に取り付かない何て事が起こりますので、古い図面は書き換えをお忘れなく。

 

汎用モーターと比べて、回転速度が高くなります。
定格回転速度が、汎用モーターと比べ約20〜30回転高くなります。ポンプやコンプレッサー・ファン・ルーツブロワ・クーリングタワーなどでご使用させるときは、回転速度が上がる事で仕事量が増加しモーターの出力が増加する事で電流値が高くなります。定格電流値ギリギリの状態で使用されている場合、定格を超えオーバーロードとなります。

回転数増加 → 仕事量増加 → 電流値増加 → オーバーロード → モータが焼ける

この時、定格電流値を超える場合は、ファンであればダンパー調整、ポンプであればバルブ調整で仕事量を減らす必要があります。インバータが設置されている場合は、周波数変更で回転数を下げる事で対応可能です。ただし、トルク不足にならないよう注意が必要です。

 

モータ回転数の違い東芝製全閉外扇形モータの例

モータ容量 電源電圧 (IE1)定格回転数 (IE3)定格回転数
0.75kw 200V 60Hz 1690r/min 1730r/min
1.5kw 200V 60Hz 1690r/min 1740r/min
2.2kw 200V 60Hz 1680r/min 1755r/min
3.7kw 200V 60Hz 1690r/min 1755r/min
5.5kw 200V 60Hz 1730r/min 1760r/min
7.5kw 200V 60Hz 1730r/min 1755r/min
11kw 200V 60Hz 1730r/min 1770r/min
15kw 200V 60Hz 1730r/min 1760r/min
18.5kw 200V 60Hz 1750r/min 1770r/min
22kw 200V 60Hz 1750r/min 1760r/min
30kw 200V 60Hz 1745r/min 1765r/min
37kw 200V 60Hz 1750r/min 1775r/min
45kw 200V 60Hz 1750r/min 1775r/min
55kw 200V 60Hz 1755r/min 1775r/min

 

始動電流が大きくなる傾向があります。
プレミアム効率モーターは、汎用モータ―と比べ、始動電流とトルクが高い為、電流値や消費電力が増加しますので、漏電遮断機・電磁開閉器などの変更が必要となる場合があります。

 

モータ交換時の予防対策として
現在、工場の設備で使用されているモータの電流値を測定し、定格電流値に対して余力があるかを把握し記録しておく事をお勧めします。いざ、モータが焼けた場合は、電流値の測定が行えませんので事前に行っておきましょう。現状で定格電流値の80%以下でしたら交換しても問題無いレベルだと思われます。
※装置の特性により異なりますのであくまで目安です。

写真は、クランプメータでモータの電流値を測定しています。
conveyorbbelt09

 

5.コスト
モーターのコストとしては、汎用モータと比べ4〜6割アップするようです。導入されるユーザー様は、電力コスト削減により数年で回収できますが、機器メーカー様にとっては製品コストに直結する為、かなり頭の痛い問題だと思います。

 

汎用モータから、高効率モータへ置き換えた場合の失敗例
クーリングタワー(冷却塔)でご使用されるモータの置き換えは、直径が大きな冷却ファンをモータで回転させるので特に注意が必要です。

私は以前、クーリングタワーの高効率モータの選定で何度も苦い経験をしています。
トップランナー規制が始まる以前から、大手企業様を中心に省エネ化により高効率モータの採用が増え始めていました。
その為、安易に汎用モータ(IE1)から高効率モータ(IE2)への置き換えを進めていたところ、新品のクーリングタワーでモータの電流値が定格電流値を超えるトラブルが何度もありました。当時は、高効率モータのデメリットが判っておらず、原因を発見するまでに電流値の異常を24時間付きっ切りで監視したりと大変苦労しました。

クーリングタワーなどは省エネと言う発想からか、モーター容量が機種に対してどのメーカーさんも定格電流値ギリギリで設計されています。その為、ちょっと回転速度が増えるだけで定格電流値を超えちゃうんです。Vベルトの張りすぎで電流値が超える事もありますので、全くと言っていいほどモーターには余裕がありません。風量を絞る事ができればいいのですが、クーリングタワーは冷却ファンの風量調整ができませんので、プーリー交換で回転数を下げるかインバーターによる周波数調整が必要となります。

私が新規でクーリングタワーを納入する際に高効率モーター指定の場合、モーター容量を1サイズ上げて機種選定を行っています。そうしなければ、通常の運転でも定格電流値をオーバーロードする事があるからです。

モータ単体の効率は高いのですが機器に組み込んで使用する場合、出力(仕事量)が増加することにより、逆に消費電力が増えてしまいます。高効率モーター(IE2)を使って、1ランクモーター容量を上げるので、お客さんとは「何が省エネなんだ?」って話しにいつもなります。(笑)

 

トップランナーIE3モータのまとめ
プレミアム効率モーターIE3モータは、従来の汎用モータIE1とは、見た目が同じってだけで、特性も性能もまったく違うモータだと思ってご使用下さい。
プレミアムだからって、いい事ばかりじゃない事は、伝わりましたでしょうか?
省エネ以外には、意外とデメリットが多いのでご注意ください!

 


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