平成 24 年 6 月

産業用電気機器の賢い節電方法
一般社団法人 日本電機工業会
省エネシステム・機器普及専門委員会【1】まえがき
平成 23 年 3 月 11 日の東日本大震災と原発事故の影響で全国的に発生した電力供給不足が懸念されております。
一般社団法人 日本電機工業会では、電気またはエネルギーに関する専門家を持たない事業所においては、一般的に行われている照明、空調に関する対策から一歩進めた産業用電気機器に関する具体的な省エネ対策の立案に寄与するために平成 23 年 6 月より「産業用電気機器の賢い節電方法」としてまとめ紹介してきました。
その後、夏期に関しては種々の努力も有ってトラブルの発生もなく乗越えることが出来ましたが、全国的に発生した電力供給不足は、当分、完全に解消できる状況にありません。このたび、従来の文字のみの表現からイラストや事例紹介を加え、引き続き紹介することにしましたのでご活用下さい。
*節電のポイント*
産業用電気機器に関する賢い節電方法として(a) 設定変更、配線の変更等で行う省エネ(プログラム変更等、新たなシステム、機器は追加しない)(b) エネルギー管理システム(見える化)の導入による省エネ(c) 高効率機器への更新/導入による省エネに分類してまとめました。
尚、本節電方法の紹介においては、現在、種々のメディア等で公開されている「使用しないときには機器を止める」、「照明の LED化」、「空調の温度設定の変更」等の一般的な省エネ方法は記載から外しております。

※節電の可否および程度は機器の使用状況および型式により異なり、誤った電気の取扱いを行うと事故になるおそれがありますので具体的な実施に当っては専門家等にご相談されることを推奨致します。
1【2】目次1：工場の設備、機器（代表例）
2：産業用電気機器・設備運用の最適化
3：省エネ設備の導入による更なる節電【3】代表的な工場の設備、機器の構成例を以下に示す。
（かっこ内の数字は、３ページ以降の項目番号を示す。）

2

【4】産業用電気機器・設備運用の最適化
節電の可否および程度は機器の使用状況および型式により異なり、誤った電気の取扱いを行うと事故になるおそれがありますので具体的な実施に当っては専門家等にご相談されることを推奨致します。
番号
機器名
節電方法
節電効果
４－１
受電用変圧器
受電用変圧器は、最高効率となる負荷率で運転することが省エネにつながります。 既設変圧器 2 台を１台に集約すると約（500kVA 以下） 例えば，最高効率となる負荷率が 40％の変圧器 2 台を負荷率 20％で運転している場 0.4%の省エネが期待できます。
＜例＞
合は、1 台に負荷をまとめることにより省エネが図れます。
≪節電効果≫
３００ｋＶＡ ｘ ２台（負荷率２０％）⇒ １台（負荷率４０％）
３００ｋＶＡ ｘ 負荷率４０％ ｘ ０．４％ ＝０．４８ｋＷ

１台 ｘ 負荷率４０％
２台 ｘ 負荷率２０％注）2 系統の電源を使用し、バックアップとして 2 台の受電用変圧器を設置している
場合、1 台の変圧器に負荷を集約すると、省エネにはなりますが、バックアップ機能はなくなりますので、実施に当っては電気技術者等に相談してください。
2.負荷に加わる電圧の最適化。(変圧器の電圧タップの切替)

電圧タップの切替(1)電動機負荷の場合、運用上問題のない範囲で印加電圧を高めに設定すると銅損が低減します。
(2)抵抗負荷の場合、運用上問題のない範囲で印加電圧を低めに設定すると消費電力が低減します。
※変圧器の電圧タップの切替は、頻繁に行わないでください。
3(1)電動機の(外部ケーブルも含む)電流が低下する分、銅損が電流(I)の 2 乗で低減します。（W=I2*R）(2)抵抗負荷の消費電力(W)は電圧(E)の2 乗で低下します。（W=E2/R）

番号
４－２

４－３

機器名
インバータ

力率改善コンデンサ

節電方法
1.インバータを用いて可変速運転の設定を行えば、省エネになります。

しかし、商用周波数で一定速運転のままでは、インバータの消費電力が増加するだけですので、省エネにはなりません。
2. こまめに必要水量/必要風量に応じて電動機回転数を可変速制御すると、更に節電になります。
3. 換気ファンでゆらぎ運転モードを有している機器では、積極的にゆらぎ運転モードを適用すると節電になります。
力率改善コンデンサで適切に力率改善することで、線路、変圧器の損失が低減する分、節電になります。
ただし、軽負荷時にコンデンサが投入状態であると進み力率となり、無効電力が増えるので節電になりません。負荷変動に応じた力率制御を推奨します。

4

節電効果
消費電力(W)はモータ回転数比の 3 乗に比例して低減します。
公式はW∝回転数比3

無効電力が削減した分、節電になります。

番号４－４

機器名
圧縮機

節電方法
1.圧縮機の吐出圧を運用上問題のない範囲でやや低めに設定するとその分、消費電力が節電になります。
2.複数の圧縮機を並列運転している場合、1 台停止させるとその分、節電になります。

１）吐出圧制御≪節電効果≫
運用上問題ない範囲で吐出圧を低めに設定⇒ ０．１ＭＰａ低減で約８％節電
消費動力(%)

２）台数の最適化制御

300
V-type 1台＋S-type 2台
台数制御運転

200

Ｕ式

100Ｖ
0100

ＶSＶS

S
200

使用空気量比(%)

300≪節電効果≫
並列運転している場合、１台停止させると節電になります。
3.必要吐出圧力をチェックしてこまめな運転/停止をすると、停止した時間分、節電できます。

4.配管途中等での空気漏れを少しでも防止する。

5

節電効果
1.標準の圧縮機の場合、吐出圧力を0.1MPa 低減すると消費電力は約 8%節電可能です。
2.余分な運転は停止されることを推奨します。
3.待機運転(無負荷)運転を停止することで消費電力を 30～50%低減できます。
4.空気漏れを少なくした分、圧縮機の負荷は軽くなり、その分節電になります。

番号
４－５

機器名
デマンドコントローラ

節電方法
既にデマンドコントローラを設置している場合、予め停止可能な機器の優先順位を決めておき、使用電力の目標値を超え際にコントローラから発信されるアラーム信号によって、順次設備を止めることで電力のピークカットが可能になります。

節電効果
使用電力のピークを抑えることができます。

デマンド
コントローラー

電力量(kWh）

ピークカット朝

４－６

補機用電動機夜

機械に組み込まれている補機用電動機は、機械停止時には補機用電動機も停止する
ように制御ロジックを変更すると、機械の利用率にもよりますが、電動機を停止した分、大きな節電が期待できます。

6

無駄な電力を削除することができます。
電動機の発熱・排熱が減少することで、空調負荷動力も節電になります。

【5】省エネ設備の導入による更なる節電
最新の省エネ機器、省エネサポートシステム（エネルギー消費の見える化）等を新たに導入することで、更なる省エネが可能です。
節電の可否および程度は機器の使用状況および型式により異なり、誤った電気の取扱いを行うと事故になるおそれがありますので具体的な実施に当っては専門家等にご相談されることを推奨致します。
番号
対策名
具体的な対策の内容
省エネ効果
５－１
工場エネルギー 【エネルギー消費の見える化システムの導入】
見える化システム（FEMS）を導入し、省エ工場で使用している機械、装置の使用エネルギーをビジブルに表示し、管理システムネ活動を行うことで工場全体のエネルギー（FEMS）の導入 エネルギー消費の無駄を見える化することで効率的な電力削減が可能となりま 消費量を 12％程度削減した事例もあります。
す。

現場で消費される電力の見える化

生産設備動力7

番号
５－２

対策名
デマンドコント
ローラの導入具体的な対策の内容
予想外に消費電力のピークが大きくなることを防止するためには、デマンドコ
ントローラの導入が有効です。導入に当たって、予め停止可能な機器の優先順位を決めて置くことを推奨します。

省エネ効果
デマンドコントローラの設定値に応じて使用電力のピークカットが可能です。

５－３

受電用変圧器
長年使用した変圧器をトップランナー変圧器に更新すると大きな省エネ効果が（500kVA 以下） 期待できます。の更新

長年使用した変圧器をﾄｯﾌﾟﾗﾝﾅｰ変圧器に更新した場合、平均利用率（負荷率）40%で全電力量の約 0.6%省エネになります。
＜例＞300kVA 変圧器をﾄｯﾌﾟﾗﾝﾅｰ変圧器に更新。
300kVA×負荷率 40%×0.6%＝0.6kW の省エネ（出所；変圧器各社の平均特性を使用）

8

番号
５－４－１

５－４－２

対策名
誘導電動機の更新

高効率 PM 電動機

具体的な対策の内容
長年使用した誘導電動機を高効率電動機に更新すると省エネになります。

【注意事項】〔高効率電動機に更新した場合、電動機回転速度が早くなるため、ポンプやファンなどの負荷では回転速度が早くなった分、電動機の負荷が増加します。
電動機の効率は高いのですが出力が増加することにより消費電力が増加することがあります。〕
また、永久磁石電動機（PM 電動機）に更新すると更に省エネが期待できます。
但し、永久磁石電動機に更新する場合、専用の駆動回路（コントローラ）が必
要になますが、可変速運転を行うことで更なる省エネができます。

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省エネ効果
高効率電動機の場合、2～5%の効率が改善します。永久磁石電動機の場合、8～10%の効率改善と可変速運転により、負荷の消費電力を低減ができます。但し、駆動対象負荷によっては可変速運転を行っても省エネにならない場合があります。
※従来の誘導電動機から高効率誘導電動機に交換する場合、電動機のパラメータが変わる可能性がありますので、交換に当っては専門家等に相談してください。

番号５－５

対策名
インバータの導入

具体的な対策の内容
ファン、ポンプ駆動用電動機が商用運転されている場合、インバータを導入して可変速運転すると大きな省エネが期待できます。

省エネ効果
ファン、ポンプの場合、モータ回転数比の3 乗に比例して消費電力(W)が低減します。
公式は、W∝回転数比3圧縮機の場合、インバータ駆動の圧縮機を導入すると高効率化が図れます。

圧縮機の場合、回転数に比例して消費電力(W)が低減します。 公式は、W∝回転数インバータ圧縮機を導入する。

吸気設定圧力ﾓｰﾄﾙ
PID制御

ｲﾝﾊﾞｰﾀ
圧縮空気

負荷圧力

10圧縮機

番号５－６

対策名
力率改善コンデンサの導入

具体的な対策の内容
大型誘導電動機（75kW 以上）に力率改善コンデンサを設置し、力率の改善を行うと、線路、変圧器等での損失を低減することができます。

無効電力削減大形誘導モータに力率改善コンデンサを設置する。

電流低減≪節電効果≫
力率改善により線路、変圧器の損失低減
により節電となります。

Ｍモータ

力率改善
コンデンサ

軽負荷時にコンデンサを投入すると進み力率となり節電になりませんので負荷変動に応じた力率制御を推奨します。

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省エネ効果
5～10％の損失が削減できます。

変圧器の省エネ効果① 変圧器の稼働台数を集約した場合の全損失の比較
負荷率 20%の 2 台運転の全損失を指数 100 と設定。
比較条件

JIS C4304:1999に準拠した三相、50Hz、300kVAの変圧器

負荷率 20%で 2 台運転の全損失
負荷率 40%で 1 台運転の全損失

100

負荷率 20%で2台運転

100

80

指数比較
１００約７６7660

負荷率 40%で1台運転

40

比較条件： JIS C4304-1999に準拠した三相、50Hz、300ｋVAの変圧器

200②トップランナー変圧器へ更新した場合の全損失の比較
旧変圧器の負荷率 40%時の全損失を指数 100 と設定。
比較条件

JIS C4304:1999とJIS C4304:2005に準拠した三相、50Hz、300kVA変圧器の比較

旧変圧器の全損失
トップランナー変圧器の全損失

100

指数比較
１００約５６旧変圧器 の全損失

100806056

トップランナー変圧器の全損失

4020

比較条件： JIS C4304-1999とJIS C4304-2005に準拠した 三相、50Hz、300ｋVAの変圧器

0※全損失とは、変圧器内部で消費される電力のことです。
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電動機をインバータ駆動する場合の省エネ効果
設定条件 国際規格に準拠した電動機つきファンを駆動した場合の消費電力の指数比較
IE1 クラスの電動機を商用電源駆動(インバータは未使用)した場合の消費電力を指数 100 と設定。
比較条件 200V、50Hz、4P、7.5kWクラス
IE1 クラスの電動機の場合

IE2 クラスの電動機の場合

商用電源駆動(インバータは未使用)
１００
約９７インバータ駆動（商用周波数で一定速運転）
約１０６
約１０３インバータ駆動（風量 100％から 80％に可変速運転）
約５６
約５４インバータ駆動（風量 100％から 60％に可変速運転）
約２９約２６注）インバータを用いて可変速運転の設定を行えば、省エネになります。しかし、商用周波数で一定速運転のままでは、インバータの消費電力が増加するだけですので、省エネにはなりません。
＜電動機の IE1 クラス、IE2 クラスとは＞一定速度で駆動するモータについては、効率の算定方法を規定する IEC 60034-2-1 が 2007 年に発行され、その算定方法を用いて効率クラスを規定する IEC 60034-30 が 2008 年に発行されました。なお、効率クラスとは、効率基準値をクラスで分類したもので、高い効率から IE4（スーパープレミアム効率）、IE3（プレミアム効率）、IE2（高効率）、IE1（標準効率）の効率クラスが規定されています。

以13上