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6章 電車電動機の標準規程
6.1 一般
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電気鉄道車両用電気機器に関する外国および日本の規格には次のものがある。
AIEE（American lnstitute of Electrica1 Enginears）
ASA（American Standard Association）
BSS（British Standard Specification）
VDE（Verband Deutsher Elektrotechniker）
IEC（lnternational Electrotechnical Commission）
JIS（日本工業規格）
JEC（電気学会・電気規格調夜会・標準規格）
JPRS（私鉄経営者協会・標準仕様書）
SE（日本国有鉄道・標準仕様書）
日本における諸規程は外国規程を参考とし、日本における特異性などを参酌して決定さられたものであるが、最近急速に進歩し発達しつつある高速度電動機についての広範な規定は、1954年に私鉄経営者協会で制定された標準仕様書JPRS－1（1954）以外になく、絶縁の種類と温度上昇限度に関係する規定において、1950年に電気学会・電気規格調査会の標準規格として、はじめてＨ種絶縁が規定された程度にとどまっている。
また一面において、逐年進歩しつつある技術、特に電気絶縁材料については、外国の規格といえども改訂の必要に迫られIECにおいては新しい電気絶縁材料の種別の制定が検討せられている。
従って高速度電動機に関しては、現状はJPRS－1で規定された標準仕様書によるかあるいはAIEEなどを参考として、協定による暫定規格によるかのいずれかである。
よって本節においては、特に問題となる如き項目について諸規格を抜粋し比較対照してかかげて読者の参考に供することとした。
なお各規格の詳細に関してはそれぞれの規格について調査されたい。
6.2 機器絶縁の種類
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現在、日本および米国で規定され、実用されている絶縁の種類はJIS C4002(1955)および、AIEE 11 (1943)である。
この規格はいずれも絶縁の種別を次の如く分類している。
通常の機器の巻線その他の導電部分に施された絶縁を、その構成材料によってＯ種・Ａ種にＢ種、Ｈ種およびＣ種に分ける.
① Ｏ種絶縁とは木綿・絹・紙または類似の有機質材料で構成され、ワニス類を含浸せず、または油中に浸さないものをいう。
② Ａ種絶縁とは木綿･絹･紙または類似の有機資材料で構成され、ワニス類を含浸し、または常に油中に浸したものをいう。有機合成樹脂（例：ベークライト）および絶縁エナメルはＡ種絶縁材料とみなす。
③ Ｂ種絶縁とはマイカ・石綿・ガラス繊維または類似の無機質材料と接着材料とともに用いたものをいう。
Ｂ種絶縁材料とともにＡ種絶縁材料が用いられても、後者が単に構造上の目的に少量使用されていて、それが損じることがあっても、全体として電気的および機械的性質を害しないものは、Ｂ種絶縁とみなす。（例：マイカナイト・石綿紙）
④ Ｈ種絶縁とはマイカ・石綿・ガラス繊維または類似の無機質材料をケイ素樹脂または同等の性質をもつ材料よりなる接着材料とともに用いたものをいう。
ゴム状および固体状のケイ素樹脂または同等の性質をもつ材料を単独に用いた場合をも含む。
Ｈ種絶縁材料とともにＡ種絶縁材料が用いられても、後者が単に構造上の目的に少量使用されていて、それが損じることがあっても、全体として電気的および機械的性質を害しないものはＨ種絶縁とみなす。
⑤ Ｃ種絶縁とは生マイカ・石綿・磁器または類似の高温度に耐える材料で構成されたものをいう。
6.3 温度上昇限度
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通風形電車用電動機の温度上昇限度は日本および外国とも多少異っているが、これは合成樹脂絶縁物が発達の段階にあるので明確に温度上昇の標準規定の制定が困難なことが原因と考えられる。
また現往の規定ではＨ種絶縁の温度上昇限度は明確にされていない。
① AIEE-154、BCC 173
試験台試験における温度上昇限度（6.1表）
② JPRS－1 2.13
主電動機の絶縁はＢ種以上の優秀な絶縁を施し、混度上昇限度は6.2表によるものとする。
③ JEC-122（1951）405
連続定格および1時間定格における土屋動機各部の温度上昇は6.3表の限度を超過してはならない。
④ JEC－86（1950）
絶縁の種類と温度上昇限度（503・511・512関係）機器の各部の許容温度を決定するためには、まず絶縁物に許し得る最高混度を定める必要がある。絶縁物の性質としで、ある温度に達すると、直ちに絶縁物としての性質を失うというものではなくて、性能の劣化は漸進的である。
温度の高いほど、絶縁物としての性能を失うに至る期間すなわち寿命は短くなるもので、7～10°Cの温度上昇に対して寿命は半減するといわれている。
絶縁物の寿命を左右するものは温度ばかりでなく、それに加わる機械的力の大きさおよびその性質、周囲ガスの成分などにも非常に左右される。種々の資料ならびに実験報告などを参照して、本規格では機器の各部分の許容温度を決定する基礎として、各種絶縁に許し得ル最高温度を6.4表の如く定めた。
この表に示す温度は機器の中の最高温度点に許されるべき温度であって、実際の可測温度は絶縁物の表面の温度あるいは巻線導体の平均温度などである。
従って、機器に対する許容温度は一般にこの表の値よりも低くなる。
機器に対する許容温度と温度上昇限度および基準温度の限度との間にはつぎの関係がある。 |
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(許容温度)＝(温度上昇限度)＋(基準温度の限度)Ａ種・Ｂ種の外Ｏ種・Ｃ種絶縁に対する温度上限度はすでに従来の規格に定められている通りであるが、新たに加えられたＨ種絶縁の温度上昇限度を個々の項目について定めるには、未だ資料が不足であるので、暫定的ではあるが、JEC-86の512のごとく定めている。
6.4 IECにおいて検討中の絶縁材料の分類
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IECにおいては合成樹脂の新しい進歩と応用の拡大に伴い、絶縁材料の分類の制定を目下検討している。
これは日本にも意見を求められたものであるが、近く制定公表が予定されているものである。
1954年9月、フィラデルフィアのIEC委員会に提案された原案を照介すると次の通りである。
① 絶縁の分類（6.5表）
② 絶縁材料（6.6表） |
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6.5 電動機の整流試験
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① AIEE 11 (1943) 11－202
整流試験整流試験は温度試験終了後の高温状態において行うこと。
各試験は30分間ずつ両回転方向において連続行うこと。総ての整流試験において整流良好なることを確めること。
整流試験は6.7表による。
② JEC 122 701整流試験
整流試験は温度試験終了後の高温状態において施行し、定格電圧の下に本規格の701表に示す試験条件において検出良好なことを確めなければならない。
ただし温度試験を省略した場合には適当な負荷を加えて温度試験終了後に相当する高温状態において本試験を施行する。
なお整流は両回転方向について確める。（6.8表）
③JPRS－1（1954）2.14
主電動機の整流試験は本規格の表5に示す試験条件において行い、整流の火花の程度が同表の限度をこえないことを確めなければならない。
なおこの試験は左右両回転方向について行う。（6.9表） |
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6.6 過速度試験
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① AIEE 11(1943)の規定 11－250
温度試験終了後、電気機関車または電車の最大回転速度の1.2倍に相当する主電動機の過速度にて2分間運転し主電動機の各部に異常なきことを確かめる。
② JEC-122(1951)の規定 802過速度試験
主電動機の過速度試験は全界磁における連続定格速度の160％、あるいは1時間定格速度の2QO％の過速度にて1分間運転し、主電動機の各部に何ら異常なきことを確かめる。
定格速度における電機子鉄心の周速が連続定格の場合毎秒 28m、1時間定格の場合毎秒 25mを超過する場合は特別に協定するものとする｡
ただし本項は特に指定ある場合に限り行うものとする。
③ JPRS－1（1954）の規定 2.16 主電動機の高速試験は
定格回転数 2,000rpmのものは 4,500rpm
定格回転数 1,600rpmのものは 4,000rpm
定格回転数 1,200rpmのものは 4,000rpm
で2分間連続運転して行い、各部に異状のないことは確めなければならない。
6.7 歯車損および車軸損
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釣掛式電動機における一段減速歯車の歯車鋼および車軸損は歯形・仕上げ・使用年月および潤滑油などの如何によってはなはだしく相異があるので AIEE・ASA・JECなどにおいては、これらの損失を6.10表の如く規約値としてとりきめている。
バネ吊り式高速度電動機についての歯車損および車軸損も駆動方式・歯車装置などの如何によってはなはだしく相異があることはもちろんであるが、各国の規定にはバネ吊り式高速度瞰動機の上記の損失についての規約値は未だに制度されてなく、依然として6.10表の釣掛式の場合の規約値を適用しているのが実状である。
しかしながら筆者の行った2、3の実験では6.10表よりも幾分大きい損失を示すデ－タを得た。
駆動方式の機構および高速度電動機の高い回転数による潤滑油の損失を考慮すれば規約値よりも損失が多少大きい値を示すことは当然のことと考えられる。
6.11表に無負荷の場合における高速度電動機の実験データから得た一例を参考までに示す。
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