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【電験完全攻略】電動機の絶縁診断で知っておくべき4つの劣化要因と要因毎の仕組み

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本日の夜、これまでの経験と勉強してきた内容を合わせた記事を配信する。


テーマは「絶縁診断」についてだ。


当然、電験で覚えるべきポイントに特化する。


実務に関わる部分も解説するので、電験2種の二次試験を受験予定の方は参考にして頂けると思う。

単純に楽しみながら、インプットして頂けると役に立つだろう。


2019年6月19日追記

電動機の絶縁劣化

電動機は、特に運転中において様々なストレスを受ける。回転機器であるので、常に振動しているため、機械的影響を受ける。また、電動機の設置される環境によっては、ダストや塩分の影響も受ける。さらに、電圧がかかっているため、電気的な影響も受けるし、発生する熱からの影響も受ける。

絶縁劣化が継続すると、最悪「絶縁破壊し、短絡や地絡といった事象」に発展してしまう。

このあたりを整理しよう。
要因ごとに整理しておくと、覚えやすい。

特に、電験2種1種だと二次試験では文章を書く必要が出てくる。

その際は、箇条書きで書いたりすると、わかりやすいので点が取りやすくなるだろう。(敢えて、ゴチャゴチャに書いて点を貰いに行く戦法もあるにはあるが、やめた方がいいだろう。高等技術だ。このあたりは別記事で)

 

4つの絶縁劣化原因

絶縁劣化の原因を大きく分けると「4つ」

 

①電気的劣化
②熱的劣化
③機械的劣化
④環境的劣化

 

それぞれの特徴を見ていこう

電気的劣化

電動機の巻線は、新品としても絶縁層にはボイドがあったり、表面部分に凹凸があったりする。それらが原因で、下記の現象を引き起こす。

①部分放電現象が起こる
絶縁層にボイド、表面上の凹凸により局所的に電圧が集中し、部分放電が発生する。極めて短時間だったりするのだが、その積み重ねで、小さな傷ができてしまう。

②水トリ―現象が起こる
小さな傷ができると、より部分放電現象が起こりやすくなり、そこから木の根のように、傷が深くなっていく。どんどん絶縁層に深い傷が形成されていく。これを水トリ―現象と呼ぶ。


熱的劣化

電気的劣化に並ぶ絶縁劣化原因だ。
熱的劣化で下記の事象が発生する。

①絶縁材にクラックが入る
絶縁材は熱に晒されることで、酸化現象、分解といった材質変化が起こる。これらにより、絶縁材の中のボイドが影響を受けたり、酷い場合にはクラックが入ったりする。


機械的劣化

電動機の始動・停止、負荷の増減が繰り返されることにより、下記の事象が発生する。

①絶縁物が摩耗する
運転時の微振動により、絶縁材に摩耗が発生してしまう。


また、点検時にローターを引き抜いて点検をする場合に、絶縁物をぶつけてしまうといったシンプルな事象ではあるが、昔から多発している。

②絶縁材にへこみ
絶縁材は意外にもへこむ。現場には角が多いが、そういった部分に絶縁材を当ててしまうと、ローター自体の重さがあるため、すぐに傷が入ってしまうのだ。人が触っても気が付かない傷ほど怖い。実際に運転を開始して数ヶ月に水トリ―が発生した故障もこれが原因だった。

環境的劣化

絶縁材は、湿分やほこりを含んだ空気に触れる機会が多いため、下記のような事象を引き起こす。

①表面の汚損
表面が汚損することで、絶縁破壊電圧に大きなばらつきが表れてしまう
ことが実験で分かっている。電動機の設置される環境は、屋外、たとえ屋内であっても、周辺で工事施工を行っている場合があり、汚損されやすいので注意が必要だ。

 

まとめ

本記事で押さえて欲しいことは、絶縁劣化には4つの原因があること。

①電気的劣化
②熱的劣化
③機械的劣化
④環境的劣化


あと、それぞれの劣化原因の具体的な事象。

・電気的劣化には「部分放電現象」「水トリ―現象」があること

・熱的劣化には「材質変化からクラックが起こる」可能性があること

・機械的劣化には「絶縁物の摩耗」「絶縁物に傷」があること

・環境的劣化には「表面汚損から絶縁破壊電圧の低下が起こる」可能性があること

 

このあたりが電験で出題されるので、覚えておくと点が取れる。

 

 

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