ダニセンス残留電流モニターSRCMH070IB+による生産プラントの残留電流監視
今日、速度制御された三相モーターは、自動化されたプロセスプラントや商業ビルの標準的な要素となっている。 高効率の非同期モーター、特に永久磁石モーター、ECモーター、シンクロナスリラクタンスモーターなどのモーター技術では、周波数コンバーターによる制御が必要です。
この発展とは対照的に、数十年にわたる安全指令は、人体、火災、プラントの保護を保証することを目的としている。 例えば、低電圧設備の定期点検は、IEC 60364-6（Edition 2.0 2016-04）に従って実施しなければならない。 ポイント6.5.1.2では、特に、それぞれの導体とPE保護電位との間に試験電圧を印加する絶縁抵抗のチェックを要求している。 多くの周波数変換器メーカーは、この試験を明確に禁止している。 したがって、この測定では、損傷を防ぐために周波数コンバータを切り離す必要があります。 IEC 60364-6でも、6.5.1.2項で解決策を提示している。 ここで規格はこう説明している：
「回路がIEC 62020に従ってRCMによって恒久的に監視されている場合……絶縁抵抗の機能が……IEC62020に従ってRCMによって恒久的に監視されている場合、絶縁抵抗を測定する必要はない。 RCMは正しい。
RCM（Residual Current Monitoringdevice）に関連して言及されたIEC 62020は、残留電流モニタが従来の絶縁抵抗測定の完全な代替品として認められるために満たさなければならない技術的境界条件を記述している。 残留電流モニターで測定されたレベルが上昇した場合、設備の絶縁に異常がある可能性があります。 その後のプラントのチェックは、プラントの制御不能なシャットダウンや、生産工程の望ましくない中断を避けるために、タイミングを合わせることができる。 従来の絶縁測定とは対照的に、システムは残留電流監視によって中断することなく監視され、絶縁の欠陥を即座に検出することができます。
したがって、これは予知保全ソリューションに分類される手順である。 残留電流モニターを試運転する際には、正しく機能するようにいくつかの境界条件を守らなければならないことが多い。
生産機械には周波数変換器が使用されているため、ほとんどの場合、システムに関連した漏れ電流が存在し、これは従来の R従来の C現在の保護 D機器（RCD）。 故障電流のほとんどが高い抵抗成分で構成されているのに対し、システム関連の漏れ電流は主に容量性である。 しかし、漏電遮断器は異なる漏れ電流を区別することができない。 したがって、すべての漏れ電流の合計がトリップしきい値を超えていれば、すでにトリップする可能性がある。 これは通常運転中でも可能である。
図に示すように、残留電流には直流から数kHzまで異なる周波数成分が発生する可能性がある。 測定された残留電流を分析する際には、システム関連の残留電流を常に考慮しなければなりません。なぜなら、これは完全な絶縁にもかかわらず存在するものであり、技術的に分離することができないからです。 また、インダクタンス（モーターなど）により、スイッチオン時に大電流のピークが発生し、漏電遮断器やRCMでリレーがトリップする可能性がある。
一般的に、周波数成分は次のように解釈できる。
残留電流モニターを設置する場合、実際のシステム関連の漏れ電流を知ることが重要である。 このとき初めて、適切な警告しきい値とリレートリップしきい値を設定することができる。
ダニセンスの残留電流モニター（SRCMH070IB+）は、Windowsシステム用に特別に開発されたソフトウェアを使用して、USBソケット経由で読み出すことができます。 このセットアップが完了したら、次は多種多様なロボットシステムと速度制御電動モーターを備えた生産機械に移る。 この大きな生産プラントの定格電流は300A近くあり、設置されている周波数変換器により、システム関連の漏れ電流の異なる周波数成分を検出できるはずである。
本ソフトウェアのユーザー・インターフェースには、以下のような概要があります。
積分間隔1000msで真の実効値290.1mAが検出されます。積分リレーの最大トリガーしきい値1000 mAで開始し、FFTタブで差動電流の信号を見ます。
信号は0.1秒の時間間隔でプロットされる。 20msの間隔（50Hzの正弦波1回）で3つの振動を検出。 したがって、150Hzの基本波振動が信号の中で最大の振幅を形成する。 FFT解析は、我々の推測を裏付けている。
リレーは残留電流の全周波数成分を均等に加重するわけではないので、以下の場合はより小さな真の実効値（210.6mA）を計算することに注意すべきである。
ユーザーインターフェースの中継機能。 これは、IEC 62020に従ってRCMにも適用される漏電遮断器の規範的規制によるものである。
上図は、直流から20kHzまでの残留電流を検出できる漏電遮断器タイプB+を示している。 上図に示すように
50Hzと100Hzは、リレーに関連する電流値に1:1で含まれる。 低域と高域の周波数成分のウェイトは弱くなる。 30mAのトリップ値は
主電源周波数 50 Hz の範囲で指定する。 許容トリップ値は、周波数が高くなるにつれて増加する。 これは、周波数インバータの高周波漏れ電流がすでに部分的に考慮されていることを意味する。 この重み付けは、残留電流モニタのリレー出力にも適用される。 このため、リレー出力に関連する波形では高周波電流成分が大幅に減衰し、真の実効値は従来決定されていた真の実効値よりも小さくなる。
上図は、リレー出力に関連する信号の高周波成分が明らかに減衰していることを示している。
安定したモニタリングを行い、同時に誤報から保護するために、異なる運転モード時に機械が発生する残留電流の異なる値を見てみましょう。
値はDanisenseソフトウェアから.csvファイルとして生成されました。同時に4-20 mA DC出力の値も提供されます。この機械は以前に絶縁測定を受けています。欠陥は見つかりませんでした。1000ms以上の積分間隔により、スイッチオン・スイッチオフ時の電流ピークは平滑化され、TRMS計算により明らかに増加した値は認識されません。差動電流は236.5～333.7 mAの間で振動します。4-20 mAインターフェースを介して、PLCまたはユニバーサル測定器で450 mAまたは550 mAの2つのアラームしきい値を定義できます。リレー出力は1000 mAに設定できます。関連規格によると、50～100%（500～1000 mA）の間のトリップがここで定義されます。従って、システムはこれらのパラメーターで合理的に監視されるべきである。
2ヶ月間、誤報は検出されなかった。
また、積分間隔を400ミリ秒に縮めることで、プラントの信頼性の高いモニタリングに有効な値が得られた。
RCMの迅速な試運転のために、統合されたアルゴリズムによって差動電流の自動分析も実行できます。 これは、操作端末の特定のキーの組み合わせによって実行される。
データセンターやコスト重視の生産設備など、多くの重要な施設では、制御不能なシャットダウンを防止したり、時間のかかる絶縁測定を省いたりするために、すでに残留電流モニターが使用されている。 同様に、残留電流モニターは、火災の危険性がある作業現場で漏電遮断器（300 mA）と並列に使用することができ、残留電流値の増加に関する情報を早期に提供することができます。
詳細はウェブサイトをご覧ください。