熱過負荷はランダムに発生するのではなく、複数の相互作用する要因の結果として発生します。基本的には、電気部品またはシステムが設計容量を超える負荷に耐え、過剰な熱を発生させるときに発生します。以下に、3つの主な原因を分析します。

機器の過負荷は、モーターや回路が定格容量を超える電流を処理する場合に発生します。この追加の負荷は、過剰な熱を発生させ、モーターの巻線やその他の部品を損傷させます。一般的なシナリオとしては、複数の高出力デバイスを単一の回路に接続したり、モーターを仕様を超えて運転したりすることが挙げられます。

特に懸念されるのは、米国の住宅の50％以上が築30年以上であり、電気配線が現代の電力需要に合わせて設計されていないことです。警告サインとしては、ちらつきのある照明、頻繁な回路ブレーカーのトリップ、温かいまたは変色したコンセント、焦げ臭い臭い、およびブーンという音などがあります。

機械的な問題は、モーター内の抵抗を増加させ、モーターがより多くの作業を行い、より多くの電力を消費するようにします。一般的な例としては、摩擦を引き起こすシャフトのミスアライメントや、追加の抵抗を生み出す摩耗したベアリングなどがあります。どちらの状態も、モーターを熱容量を超えてしまいます。

振動分析は、ベアリングの健全性を監視するのに効果的であることが証明されており、摩耗パターンは、早期警告サインとして役立つ振動周波数と振幅の検出可能な変化を生み出します。

電気的不均衡とは、追加の熱を発生させ、部品にストレスを与える不均一な電流の流れを指します。三相システムでは、相の損失により、残りの相がより多くの電流を運ぶようになり、モーターの巻線が過熱します。回路の過負荷は、電力需要が容量を超えた場合に発生し、多くの場合、配線の不具合、誤動作するブレーカー、または不十分なコンセントが原因で、安全でない延長コードの使用につながります。

安全統計によると、電気的な故障は年間約46,700件の住宅火災を引き起こし、15億ドル以上の損害が発生しています。産業環境では、熱過負荷によるインシデントにより、コストのかかるダウンタイムと機器の交換が発生します。

熱過負荷は、機器の損傷、安全上の危険、および運用上の混乱を引き起こし、即時的な故障と長期的な劣化の両方をもたらし、複数の方法で電気システムに損害を与えます。

熱過負荷は、通常、最も弱いシステムコンポーネントを攻撃します。過剰な電流が絶縁体を溶かし、導体を露出させる可能性があるため、ワイヤーの絶縁が最初に損傷を受けることがよくあります。モーターも同様のリスクに直面しており、過負荷の巻線は、短絡または完全な故障につながる可能性のある絶縁破壊を経験します。

変圧器も同様の危険に直面しており、過熱は油入ユニットの絶縁を劣化させ、火災のリスクを高めます。持続的な過負荷はまた、配線、コンセント、およびブレーカーを損傷させ、蓄積されたストレスを通じて寿命を縮めます。

熱過負荷による安全上のリスクは、深刻なものから潜在的に致命的なものまであります。電気火災は最も差し迫った脅威であり、過熱したワイヤーや損傷したコンセントは発火温度に達する可能性があります。2011年から2020年の間に、米国労働統計局は、33,890件の労働関連の熱による負傷と病気を記録し、1992年から2021年までの999件の死亡者数を記録しており、熱リスク管理の重要性を強調しています。

損傷した絶縁体はまた、導体を露出させることによって感電のリスクを高め、軽度の不快感から生命を脅かす負傷まで、感電の可能性を生み出します。

部品の損傷と安全上の問題を超えて、熱過負荷は高価な運用上の中断を引き起こします。システムが過熱すると、火災を防ぐために保護ブレーカーがトリップしますが、同時に生産性を停止させます。製造業では、わずかな停電でさえ、大きな損失を生み出す可能性があります。

過負荷のシステムはまた、より効率的に動作せず、より多くのエネルギーを消費しながら、一貫性のないパフォーマンスを提供します。長時間の熱ストレスは材料の劣化を加速させ、早期の機器故障につながり、完全な運用停止にカスケードする可能性があります。

熱過負荷を予防するには、適切な保護デバイス、インテリジェントな設計、および定期的なメンテナンスを組み合わせて、安全上の危険や機器の故障になる前に問題を特定して解決する必要があります。

これらの重要なデバイスは、電流の流れを監視し、長時間の過負荷中に電力を遮断することにより、モーターを保護します。通常、加熱すると曲がるバイメタルストリップを使用して、シャットダウンメカニズムをトリガーします。手動または自動リセットバージョンが利用可能であり、適切な電流しきい値の設定が不可欠です。低すぎると不要なダウンタイムが発生し、高すぎると不十分な保護のリスクがあります。

意図された負荷に合わせた適切にサイズ設定された機器は、過熱を防ぎます。過大評価されたシステムは過度にサイクルする可能性があり、過小評価されたユニットは一定の全容量で動作し、どちらも不要な熱を発生させます。定期的なメンテナンスには以下が含まれます。

• 損傷や腐食の目視検査
• 温度設定の校正チェック
• 過負荷状態をシミュレートすることによる機能テスト

適切な換気も放熱に不可欠であり、トリップ履歴ログを維持することは、進行中の問題を特定するのに役立ちます。

過負荷リレーがモーターを保護する一方で、回路ブレーカーとヒューズは回路全体を保護します。ブレーカーは、持続的な過負荷と突然の短絡の両方に対応するために、熱要素と磁気要素を組み合わせています。ヒューズは、過剰な電流にさらされると溶け、作動後に交換が必要になります。これらを組み合わせることで、冗長性が組み込まれた多層防御システムが作成されます。

熱過負荷は、電気システムに深刻な脅威をもたらし、機器の損傷、安全上のインシデント、および運用上の混乱を引き起こす可能性があります。安全で信頼性の高い運用を維持するには、効果的な予防策が不可欠です。主な洞察には以下が含まれます。

• 機器の過負荷、機械的な問題、および電気的不均衡が主な原因を表しています
• 影響は、部品の損傷から安全上の危険、システムのダウンタイムまで多岐にわたります
• 予防には、過負荷リレー、適切な機器のサイジング、および回路保護デバイスが必要です

特に、三相誘導モーターは産業用途のほぼ80％を占めており、電気的過負荷は住宅回路の故障の主な原因となっています。これらの統計は、信頼性の高い保護機器の必要性を強調しています。

定期的な検査、適切にサイズ設定されたコンポーネント、および警告サインへの迅速な対応を通じて、組織は熱過負荷のリスクを効果的に軽減し、電気システムの安全性と信頼性を確保し、機器への投資を保護することができます。