産業用モーターフィーダー：500馬力チラー設置

プロジェクト概要

テキサス州ヒューストンの大手製造施設では、生産プロセスの冷却能力を拡大するために新しい500馬力の遠心チラーを設置する必要がありました。480V三相で動作するチラーのモーターは、主配電盤から約600フィート（180m）離れた新しい機械室に設置されることになります。このプロジェクトは、モーターの信頼性の高い動作を確保するために慎重な工学的分析を必要とする重大な電圧降下の課題を提示しました。

大型産業用モーターは、始動時と運転時の2つの異なるモードで動作するため、独特の電気的課題を提示します。通常運転時、モーターは定格フルロード電流（FLC）を継続的に引き出します。しかし、始動時には、運転速度に達するまでの10〜15秒間、フルロード電流の6〜8倍を引き出すことがあります。この高い始動電流は、モーターが十分な始動トルクを発生させる能力に影響を与える可能性があり、同じ電気システム上の他の機器を妨害する可能性のある一時的だが重大な電圧降下を生成します。

工場のエンジニアリングチームは、この設置には単純な許容電流ベースの電線選択以上のものが必要であることを認識していました。運転条件と始動条件の両方で電圧降下を考慮し、他の工場負荷への影響を評価し、可変周波数駆動装置やソフトスターターなどのモーター始動方法を設計に組み込むべきかどうかを決定する必要がありました。このケーススタディは、成功した設置につながった完全な工学的分析を探求します。

技術要件と課題

配電盤からモーターの場所までの600フィート（180m）の距離は、かなりの導線抵抗を生み出します。このサイズのモーターが480V三相で動作する場合、590アンペアの運転電流は重要です。導線が許容電流のみに基づいてサイズ決定された場合、通常運転中の電圧降下は許容限度を超え、モーター効率を低下させ、運転コストを増加させる可能性があります。始動時には、状況はさらに重要になります。3,540アンペアの始動電流は、工場全体の電気システムに劇的な電圧降下を引き起こします。

エンジニアリングチームが設定した設計基準では、通常運転条件下での電圧降下を3%未満にし、他の工場負荷への干渉を防ぐために始動電圧降下を制限する必要がありました。また、モーターが遠心圧縮機負荷に十分なトルクを発生させるために、始動時に少なくとも定格電圧の80%を受け取ることを確保する必要がありました。

初期分析：直接始動

エンジニアリングチームは、まず従来の直接始動（DOL）アプローチを分析してベースライン要件を理解しました。590Aの負荷に対して十分な許容電流を提供する500 kcmil銅導線を使用した場合：

分析により、DOLアプローチの2つの重大な問題が明らかになりました。第一に、3.3%の運転電圧降下は目標3%の限度を超え、わずかなモーター効率の低下と24/7運転スケジュールでのエネルギー消費の増加をもたらします。第二に、より重要なことに、始動中の約20%の電圧降下は、工場全体に許容できない電圧降下を引き起こし、生産設備、照明、その他の敏感な負荷に影響を与える可能性があります。

最適化ソリューション：VFDと並列導線

エンジニアリングチームは、始動電流の問題を解消する可変周波数駆動装置（VFD）と、コストを最適化しながら運転電圧降下を低減する並列導線の2つの重要な要素を含む最適化ソリューションを開発しました。

VFDを使用すると、始動電流は約885Aに減少し、始動電圧降下を管理可能なレベルに下げます。これにより、チームは運転効率を最適化するために並列導線構成に焦点を合わせることができました。

経済分析

VFDと並列導線構成の初期コストは追加で$25,000でしたが、年間$12,000のエネルギー節約により、投資は2.1年で回収されます。さらに、VFDはチラー容量を調整する能力を提供し、部分負荷条件でさらに年間$8,000の節約をもたらします。

実装と結果

設置は2023年6月に完了し、システムは即座に設計目標を満たしました。運転電圧降下は継続的に1.0%未満に維持され、始動シーケンス中の工場の電圧変動は1%未満です。チラーは最初の6ヶ月間問題なく運転され、24/7スケジュールで99.8%の可用性を達成しました。

モーターフィーダーを分析

モーターフィーダーの設置を計画していますか？当社の電圧降下計算機は、並列導線構成を含む産業用途の三相計算をサポートしています。