2026/09/20
老朽化した誘導電動機でポンプセットを運転している水処理施設では、遅れ無効電力を多く受電していることが多く、多くの電力会社は力率が所定のしきい値を下回った場合にペナルティを課しています。 ENNENG 当社は、こうした施設を遠心ポンプ用IE5モーターおよびベクトル制御インバーターに更新することで、実証済みの水処理性能により無効電力ペナルティを解消するとともに、従来の誘導電動機駆動方式と比較して総合的に15％～30％の省エネルギーを実現しています。
各誘導電動機は、部分負荷時でも励磁用の無効電流を消費するため、変電所では常に無効電力を系統から受電しています。受電盤に設置されたコンデンサバンクは定格kvar付近で運転しており、流量が増加した際には飽和しやすくなります。このような状態にある変電所では、通常、毎月の電気料金請求書に無効電力料金（無効電力ペナルティ）が課されます。最も大きなポンプのみを更新しても、遠心ポンプ用モーターIE5への再定格化が完了するまでは、効果は限定的です。なぜなら、それより小容量のモーターが引き続き同一母線から遅れ電流を取るためです。
ワークショップでは、運用優先度の高いポンプを 遠心ポンプ用モーターIE5 とENNENG社製ベクトル制御インバータを組み合わせて再定格化しました。このPMモーターは永久磁石ロータを採用しているため、界磁を発生させるために系統からの励磁電流を必要としません。ENNENG社の TYBシリーズ iE5効率を25％の部分負荷まで維持し、ポンプが最も長時間稼働する領域に対応します。また、全速度域でほぼ1に近い力率を実現します。ENNENG社の実証データによると、変動負荷の水処理用途において、総合的なエネルギー消費量を15～30％削減でき、無効電力によるペナルティも解消されます。つまり、有効電力（ワット）と無効電力（バール）の両方から節約効果が得られます。
無効電力は実際の作業には寄与しませんが、ケーブルやトランスフォーマー、および系統連系点を介して流れ続けます。ENNENG社の遠心ポンプ用IE5モーターは、この無効電力の流れを発生源で抑制し、機器と予算の両方を守ります。
工場全体の力率が低いと、コンデンサバンクが大部分の励磁無効電力を局所的に供給しなければなりません。一方、遠心ポンプ用IE5モーターは励磁需要を直接低減するため、投入中のコンデンサの数を減らすことができます。現場のオペレーターからは、コンデンサバンクの投入・遮断サイクルが減少し、接触器の摩耗とスイッチルーム内の発熱負荷が軽減されたとの報告があります。このドライブは、問題を隠蔽するのではなく、最も故障しやすいハードウェアへの負荷を実際に軽減します。
ほとんどの電力供給事業者は、力率が一定値（一般的には0.90～0.95程度）を下回った場合に課金します。IE5効率クラスの遠心ポンプ用モーターは、無効電力補償装置（コンデンサバンク）に依存することなく、この基準値を常に上回る状態を工場内で維持します。契約で力率0.95が求められる場合、力率がほぼ1に近いIE5効率クラスの遠心ポンプ用モーターを採用すれば、1台のポンプが停止中でも余裕を持たせた運用が可能となり、力率低下が進むほど段階的に厳しくなるペナルティを回避できます。
この利点は、ロータ構造と制御方式に由来します。本駆動装置では、電流と電圧の位相を、送配電網から励磁電流を借用するのではなく、制御によって直接一致させます。
誘導電動機では、ロータ磁界が誘起されるため、一次側（ステータ）には常に遅れ無効電流が流れます。一方、IE5効率クラスの遠心ポンプ用モーターは永久磁石ロータを備えており、一次側電流はほとんど励磁成分を含まず、実効的な仕事（有効電力）のみを担います。インバータ制御装置が電流波形を最適に制御することで、IE5効率クラスの遠心ポンプ用モーターは、回転速度の全範囲にわたり電力系統に対してほぼ抵抗性の負荷として動作し、流量需要が1日のうちに変動しても、系統全体の力率性能を向上させ続けます。
測定は、メーカーの主張ではなく、公認された基準に基づいて行わなければなりません。IEC 60034-30-1では、IE5を含むIE効率クラスが定義されており、遠心ポンプ用モーター（IE5）のラベルに記載された効率値は、固定された効率曲線と照合して検証可能です。ポンプシステムのエネルギー評価方法についてはISO 14414が規定しており、これによりポンプ場における運転条件（デューティ）および力率を評価します。回転機械の一般的な性能および試験に関する要件はIEC 60034-1で定められており、ISO 9001は製造者が文書化された品質管理システムを有していることを保証する規格です。このため、効率などの性能保証は納入時の検収時に確認されるものであり、事前の仮定に依るものではありません。
ドライブの選定および維持管理は、その定格値の選択と同等に重要です。実際の運転条件に応じて適切に選定・整備された場合に、装置は十分な性能を発揮します。
遠心ポンプ用モーター（IE5）の仕様は、モーター銘板に記載されたピーク値ではなく、実測されたポンプ特性曲線に基づいて定めてください。IE5適合性についてはIEC 60034-30-1への準拠を確認し、試験報告書の提出を要請してください。ENNENG社が供給いたします。 ENNENG永久磁石同期モーター（PMSM） iSO 9001およびCE認証を取得していますので、ご注文いただいた装置の認証書を必ずご確認ください。また、電源供給点における駆動装置の高調波挙動を点検し、電流波形がクリーンであることを確認してください。これにより、配電網への影響を防ぎます。さらに、作業場の湿度に応じた適切な冷却経路が確保されているかも確認してください。装置は実際の運転時間に基づいてご注文いただくようお願いします。そうすることで、ポンプ運転時に無効電力の削減効果を確実に得られます。
駆動装置のパラメーターをポンプの設定値と常に対応させ、機器が高力率帯域内で動作するように維持してください。力率は、受電計器で毎月測定・記録し、ペナルティが発生する前に力率のずれを早期に検出してください。現場で自家発電も行っている場合、同様の原則が、巻線電圧110V～690V、出力5kW～5MWの回転機にも適用されます。
ポンプの力率向上についてENNENGへお問い合わせください
水処理設備のアップグレードは、推測ではなく、実測されたポンプ特性曲線に基づいてサイズ選定する必要があります。ENNENGでは、ISO 9001およびCE規格に準拠したENNENG永久磁石同期モータ（PMSM）搭載ポンプ駆動装置を、20カ国以上のプラント向けに供給しています。
購入前に、VAR低減計画および容量回復の見積もりに必要なポンプ性能曲線と1週間分の力率記録をENNENGへ送付してください。
A： IE5効率クラスの遠心ポンプ用モーターは、永久磁石ロータを採用しているため、電源から励磁電流を供給する必要がありません。インバータ制御により、ステータ電流の波形を制御することで、モーターは全回転数域でほぼ抵抗性負荷として電源に現れます。水処理施設では、これにより設備全体の力率が1に近づき、系統から取り込まれる無効電力を削減できます。また、追加の補償機器を導入することなく、現場のコンデンサバンクへの負荷も低減されます。
A： コンデンサバンクが完全に不要になることはほとんどありませんが、その負荷（運用負担）は大幅に低下します。IE5効率クラスの遠心ポンプ用モーターは、励磁需要を発生源（モーター側）で抑制するため、通常のポンピング運転中には、投入されるコンデンサ段数が減少します。運用者は、電圧維持やピーク時対応のためにコンデンサバンクを引き続き保持することが多いですが、その動作頻度は著しく減少し、温度上昇も抑えられます。また、無効電力負荷が軽減されることで、接触器や冷却ファンの保守負荷も低下します。
A： IEC 60034-30-1は、IE5を含むIE効率クラスを定義しており、その性能値が主張ではなく、測定可能であることを保証する試験方法も規定しています。IEC 60034-1は回転機の一般的な性能および試験方法をカバーし、ISO 14414はポンプシステムのエネルギー評価方法を定めています。これらの規格を組み合わせることで、工場は納入時の性能確認を行い、実際の運転条件と照合して継続的にモニタリングできます。
A： 遠心ポンプ用IE5電動機は、ポンプの実測特性曲線および実際の年間運転時間に基づいて選定してください。定格銘板に記載されたピーク値ではなく、実際の使用条件に即した選定が重要です。購入前に、IEC 60034-30-1への適合性を確認し、試験報告書の提出を要請してください。また、定格電圧が現場の母線電圧に適合していること、および冷却方式が作業場の湿度環境に合っていることも確認してください。実際の運転時間に応じて発注することで、無効電力の低減や高効率化といったメリットを、ポンプが実際に稼働する現場で確実に得られます。
A： 遠心ポンプ用モーター（IE5）の力率が高力率帯域内に維持されるよう、ドライブの制御パラメーターをポンプの設定値と一致させてください。ペナルティ発生前に力率のずれを検知するため、受電メーターで毎月の力率を記録してください。冷却面は定期的なスケジュールで清掃し、コンデンサバンクの状態も確認してください（現在は負荷が軽減されているため）。また、ドライブの出力波形を定期的に点検することで、長期間にわたるネットワーク接続の信頼性を確保できます。
A： はい。水処理施設で敷地内発電を採用している場合、同様の「力率1に近い運用」の原則が、巻線電圧110V～690V、出力5kW～5MWの回転機（発電機など）にも適用されます。永久磁石式発電機は、負荷に応じて出力位相を自動的に調整するため、系統との無効電力の授受が低減されます。ポンプモーターの選定・確認に用いる「実測負荷に基づく手法」を、発電機セットの選定および性能確認にも同様に適用できます。
EN