アメリカ製機械を日本で使用する際の留意点

質問

技術の森の皆様、いつもお世話になっております。
レベルの低い質問で誠に申し訳ないのですが、皆様のお知恵をお借りしたく投稿させて頂きます。いつも大変参考にさせて頂いております。

アメリカ製の機械を日本向けに輸出代行しております。
ご存知アメリカと日本では、電圧、単相三相、周波数が違い、その違いによる機械への影響や、問題なく使うための解決方法を調べている次第です。
いくつか質問があり、皆様のアドバイスを頂ければと存じます。

質問1
240V／60Hzのモーター付きの機械を200V／50Hzで運転しますと電圧が不足(200V／240V＝83.3％)し、トルク（回転力）が減少します。こちらを解決するにはどうすればいいのでしょうか？（このモーターをアメリカ使用時と同じ稼働力を出す方法はあるのか。）

質問2
モーターの回転速度は電源周波数に比例しますのでアメリカの60Hzのモーターを日本の50Hzの環境で使用すると、回転速度＝(50Hz／60Hz＝83.3％)に低下します。こちらを解決する方法はどういった手法があるのでしょうか？

質問3
三相仕様の機械を日本工場の単相電源で使った場合の機械への影響は何でしょうか？
こちらはアメリカ、日本に関係ないのですが、単相、三相の違いによる機械への影響を知りたくお聞き致します。

質問4
日本製100Vのドライヤーをアメリカで200Vの電源を使い使用すると発火すると聞き及びます。電圧とは電流を流す力であり、落差。この現象をわかりやすく砕くと「日本製のドライヤーの中に規格外の量の電流が流れ発熱→発火」という理解でいいのでしょうか？

質問5
最近お客様に購入予定機械稼働時の電気の使用量を聞かれます。アメリカより買った機械を自社の工場で稼働させた際、既存の電力契約の更新が必要かを判断されたいのかと思います。こちらを算出するにあたっては製造メーカーよりどのような情報を頂けばいいのでしょうか？

おんぶにだっこな質問をし、大変恐縮です。
インバーターの機能や、根本的な電気の知識が頭の中で整理出来ておりません。
お忙し中誠に恐縮ではございますが、一つご指導頂けると嬉しく思います。

よろしくお願いいたします。

回答No.4

sailor

問１　機械に改造などをしないというのであれば、トランスを利用して昇圧するしかないでしょう。どの程度の電力を使う機械かわかりませんが、下手をするとモータ無いしで購入して日本製の同じ程度の出力のモーターを付けたほうが安くなるかもしれません。

問2　機械の改造などをしないのであれば、インバーターで周波数を替える以外に方法は無いでしょう。機械側の改造が可能であり、モーターと作動部の間にギアやベルトなどの減速装置などがある場合は、その減速比を替えれば回転数は帰らます。

問１と問２に関しては三相交流から三相交流に変換するインバーターを使用してやれば両方同時に解決できますが、そのようなインバーターは機種が少なく高価です。

問3　三相電源用のモーターは単相電源では回りません。三相交流用のモーターを回すには三相交流が必要です。まぁ、単相から三相に変換するインバータはあるにはありますが、機種も少なく高価です。この場合は電圧も周波数も選べるので問1と問2の問題も同時に解決できますが・・・

問４　その通りですドライヤーのヒーターなどは単純な抵抗と考えることができる（細かく言うと違いますけどね）ので電圧が２倍なら電流も２倍になります。この時にヒータが消費する電力は電力＝電圧ｘ電流ですので４倍になります。そんな大電力に耐える設計は当然されていませんので事故に至ります。

問5　そのままの状態で使える物でない場合は、使えるようにするために取り付けた装置（トランスやインバーターなど）の効率と機械自体の消費電力の両方を勘案する必要がありますので、アメリカのメーカーの出すスペックだけでは説明できません。

回答No.3

Nakama1

機械メーカ勤務ですが、日本から海外へ輸出する機械は　現地の電源事情に合わせた仕様で製作します。
日本から米国へ輸出するときは、米国の据付する土地の電源仕様に合わせます。

逆は出来ないのでしょうか？
据付する場所の事情に合わせて作ってもらう。
その米国の機械メーカにそれだけの技術を要求することができないですか？

>最近お客様に購入予定機械稼働時の電気の使用量を聞かれます。
質問の真意と知りたい情報をお客様から聞きだして、機械メーカへ投げるだけでしょう。

補足

ご回答いただきありがとうございます。

大きな設備ですとそのように対応頂けるのですが、小さい物やメーカーによっては日本の使用環境を伝えてもコミットしてもらえずにおります。アメリカのメーカーは適当なところが多く、アメリカ国内売りにて購入し、弊社が勝手に輸出しているといった関係なので中々深く突っ込めずにおります・・・。

回答No.2

fujiyama32

米国の機械メーカーに「日本の電源事情に合わせた電気機器を使用
した機械を輸出してください」と申し入れすると良いでしょう。
日本の電源事情は以下の通りです。

1)AC200Vの場合(3相)
3φAC200V 50Hz／AC200V-220V 60Hz
(関東地区／関西地区)
モーター出力の制限:～37kW、または55kW程度

2)AC100Vの場合(単相)
1φAC100V 50Hz／AC100V 60Hz
(関東地区／関西地区)
モーター出力の制限:～750W(稀に1000W)

＜＜問題点＞＞
機械装置によりモーターの仕様の違いがありますが、周辺の電気器具
の仕様の違いもあります。

質問1、2
240V／60Hzのモーターを日本で200V／50Hzの電源では運転しますと
トルクと回転速度が低下しますので、機械の能力が大幅に低下します
のでモーターを交換することになります。

加えて回転速度が50／60に低下しますので、機械装置に使用している
ギヤーを使用している機械ですとギヤー比を変えて増速して装置として
同じ速度にします。
ベルトとプーリを使用している場合は、プーリ比及びベルトを交換する
ことで対応します。

さらに、この機械に使用しているスイッチや表示ランプなどの電気機器も
AC200Vでは正常に動作しませんのでAC200V　50/60Hz用の電気機器に
交換する必要があります。

このようにかなりの手間と出費となりますので、最初から日本の電源事情
に合わせた機械装置を製作してもらうよう要求することをお勧めします。

補足

fujiyama様
お世話になっております。

毎度のご回答、誠にありがとうございます。大きく高額の設備であれば受注時にメーカーより客先のV、A、Hzを聞かれることがございます。

しかし、小さく高額でない設備、またはメーカーによっては客先の電源環境を伝えても稼働するかどうかの回答を頂けないケースが多く、自分でジャッジできる能力を付けなければといった状況です。

質問1、2へのご丁寧な回答ありがとうございました。
お手数でなければfujiyama様の質問3 - 5へのご見解もお聞き出来ればと存じます。

また、小生へのおすすめの書籍などございますでしょうか？
図々しい質問ばかりすみません。

よろしくお願いいたします。

回答No.1

中京区 桑原町（@l4330）

電圧を可変できる周波数変換器を使いアメリカと同じ電源を作れば全て解決します、一般的にはこの様な方法を取ります。
例えばこんな物
https://www.yamabishi.co.jp/guide/inverter/

お礼

ご回答ありがとうございます。

一度変換機機器関係は一度しっかり勉強しようと思います。