ポンプの電流値は何で決まる？計算式と上がる・下がる原因、定格電流の見方

ポンプの電流値は、ポンプを回すのに要る動力（軸動力）と、電圧・力率・モーターの効率で決まります。軸動力は流量・揚程・液の重さで変わるので、電流計の数字はポンプの状態をそのまま映します。

点検では、運転中の電流値を定格電流やふだんの値と比べ、下がっていればエア噛みや空転、上がっていれば異物の噛み込みや流量の出すぎを疑うのが基本です。原因はポンプ側にも電源側にもあるので、まずふだんの値と運転条件を比べます。

この記事では、電流値を決める計算式、電流値で分かる異常と上がる・下がる原因、定格電流の意味、電流値が変わったときの確かめ方の順に整理します。

ポンプと電流値の関係

式は2つに分けて考えると整理しやすくなり、電源側の式で電流と電力の関係をつかみ、軸動力の式でポンプの負荷が何で変わるかを見ます。まず電源側の式で、三相のモーターに入る電力と、電流・電圧・力率の関係を表します。

これは三相の場合の式で、単相なら √3 を外し、kW にするには1000で割ります。

モーターの軸に出る動力は、この入力電力にモーターの効率を掛けた値で、効率の分は、巻線や鉄心で熱になって失われます。

例えば200Vのモーターで電流20A、力率0.85のときは、次のようになります。

負荷動力のkWは、単位を変えるとkJ/sで、つまり1秒あたりの仕事量を表します。電圧と力率がほぼ一定なら、負荷が変われば電流値が変わり、電流は負荷動力にほぼ比例して動きます。

ただし比例とみなせるのは、負荷が定格のおよそ半分以上の範囲です。米国エネルギー省の資料では、それより軽い負荷では磁界をつくる電流（励磁電流）が残り、電流の変化が比例からずれるとされています。

力率は「電力を有効に使える割合」で、機器によって決まっています。同じモーターでも、負荷が軽いほど力率は下がります。

ポンプの場合の負荷とは、圧送する流体の流量や粘度で決まります。流量が多い、または粘度が大きければ負荷が大きくなり、流量が少ない、または粘度が小さければ負荷は小さくなります。

式で書くと、負荷＝ポンプの軸動力は次のとおりです。流量と揚程と液の密度に比例し、ポンプ効率に反比例します。

分子の ρgQH は、液が実際に受け取る動力（水動力）で、ポンプ効率で割ると、軸に入れる動力になります。

ただし、流量を変えると揚程と効率も一緒に変わります。流量を2倍にすれば軸動力も2倍、とはなりません。どう変わるかはポンプの形と運転点で決まり、後で見る締切運転の話につながります。

粘度はこの式に直接は出てきませんが、粘度が大きいと内部の摩擦が増えてポンプ効率 η_p が下がるので、同じ流量・揚程でも軸動力が増えます。

2つの式をつなぐと、電流値は次の形になります。

式を見ると、電流値を動かすものが分かり、それはポンプ側の流量・揚程・密度・効率と、電源側の電圧、モーター側の力率・効率です。

図1：ポンプの電流値が決まるまで

液を送る仕事が軸動力になり、モーターの効率と電圧・力率を通って電流値に表れます。

ポンプの仕事流量 Q・全揚程 H・液の密度 ρ（比重）で決まる

ポンプ効率 η_p で割る（粘度が高いと効率が下がる）

軸動力 P_sモーターがポンプの軸に渡す動力。これがポンプの「負荷」

モーター効率 η_m で割る

モーターの入力電力 PP ＝ √3 × V × I × cosφ

電圧 V と力率 cosφ で割る

電流値 I制御盤や現場盤の電流計に出る数字

※電圧が下がると、同じ軸動力でも電流は上がります。電流計だけでなく電圧も一緒に見ると、原因を分けやすくなります。

ポンプを回すモーターの種類と特徴は、産業用モーターの種類と違いで整理していますが、ポンプの多くは三相誘導モーターです。

ポンプの電流値で何が分かる？

ポンプの電流値を見れば、ポンプの負荷のほかに異常も見つけられ、代表的なポンプの異常は、次の2つです。

• 電流値が小さい……空転・エア噛み
• 電流値が大きい……ごみ噛み

ほかにも、電流が定格より小さいとき・大きいときに考えられる原因を、図2にまとめました。

図2：電流値の異常から考えられる原因

下がるのは「仕事が減った」とき、上がるのは「回すのが重くなった」か「電源側の問題」のときです。

電流が定格より小さい（下がる）

電流が定格より大きい（上がる）

液・空気

空転・エア噛み（吸込側に液がない、空気を吸っている）

液の粘度・比重が高い

流量

吐出弁の閉め過ぎ（締切に近い運転）

吐出弁の開き過ぎ・配管破損などで流量が過大

詰まり・異物

吸込側ストレーナの詰まり

異物の噛み込み・インペラの接触

機械

—

軸受の損傷、メカニカルシールのセット不良、軸の曲がり

電源

—

電圧の低下・欠相、各相の電圧のアンバランス、周波数違い（50Hz用を60Hzで運転）

※流量の行は渦巻ポンプ（遠心ポンプ）の場合です。軸流ポンプ・斜流ポンプは締切に近いほど軸動力が増えるので、逆になります（図3）。機械・電源の行は荏原製作所の取扱説明書の「故障の原因と対策」から加えました。

電流値が定格電流に対してあまりに小さい場合は、ポンプが空転している可能性があり、ポンプが空転すると内部での摩擦熱が大きくなり、軸受け部などが故障するリスクがあります。

エア噛みで電流が下がるのは、ポンプの中が液より軽い空気で満たされるためです。軸動力の式の密度 ρ が小さくなり、流量も減るので、モーターが回す負荷が軽くなります。

吸込側ストレーナの詰まりや羽根車の摩耗でも、流量が減って電流が下がるため、電流の低下と一緒に、吐出圧力や流量が落ちていないかを見ます。

エア噛みとよく似た症状に、キャビテーションがあります。両者の違いはキャビテーションとエア噛みの違いで整理しています。

逆に、電流値が著しく大きい場合は、ごみ噛みなどのリスクがあり、過電流の状態が続くと電気系統の発熱が大きくなり、モーターが故障するリスクがあります。

電流が上がる原因は、大きく2つに分かれ、異物や軸受の傷みで回すのが重くなった場合と、電圧の低下や欠相で同じ動力により多くの電流が要る場合です。

渦巻ポンプでは、流量が出すぎても電流が上がるのは、吐出側の抵抗が想定より小さいと、運転点が大流量側にずれて軸動力が増えるためです。

ポンプメーカーのGrundfosも、流量が定格を超えて電流が上がっているときは、吐出側の弁を少し絞って電流を許容範囲に戻すよう案内しています。

実際には、一定の過電流が流れると自動的にポンプが停止するサーマルリレーなどの回路が組まれていることが多いです。リレーが落ちたときの対処はサーマルトリップとはを、配線ごと守る遮断器はNFBとELBの違いをご覧ください。

吐出弁を閉めたまま回す締切運転では、ポンプの形によって電流値の動きが逆になります。

図3：締切に近づくと軸動力はどう変わるか

羽根車の形（比速度）によって、締切側で軸動力が最小になるか最大になるかが分かれます。

渦巻ポンプ（比速度が低い）

軸流・斜流ポンプ（比速度が高い）

締切（流量0）の軸動力

最小になる

最大になる

弁を絞ると電流は

下がる

上がる

流量が増えると電流は

上がる（大流量側で過負荷になりやすい）

下がる

締切運転の注意

電流は小さくても液温が上がる。長く続けない

過負荷でモーターが止まるおそれ。締切で始動しない

※KSB のポンプ用語集（Characteristic curve）による一般的な傾向です。曲線の形は機種ごとの性能曲線で確かめます。

渦巻ポンプで締切に近い運転をすると電流は下がりますが、電流が小さいから安全というわけではありません。

締切ではモーターの動力が行き場をなくし、ポンプの中の液を温めるため、荏原製作所の取扱説明書では、機種によって「1分以上」「2分以上」の締切運転を避けるよう書かれています。

小流量の運転を避けるための逃がし配管は、ミニマムフローとはで詳しく扱っています。運転点がどこにあるかは、ポンプの性能曲線（HQ曲線）の見方で読み取れます。

水中ポンプは中が見えないので、電流値が状態を知る大事な手がかりで、荏原製作所の排水用水中ポンプの取扱説明書では、過電流の原因として次のものが挙がっています。

• ポンプの異物の噛み込み
• モーターの軸受の破損
• 電圧降下、電源電圧のアンバランス、欠相
• 周波数違い（50Hz用を60Hzで使用）
• 逆回転している
• 揚程が低く、水量が流れすぎている

同じ説明書では、電流値と電流計の振れを毎日見るよう求めています。電流値が定格以内でも、振れが大きいときは異物を噛み込んでいるおそれがある、という書き方です。

ポンプの定格電流とは

ポンプを購入すると定格電流値が指定されており、運転時の電流値が大きいか小さいかは、この定格電流値と比べて判断します。

ポンプの定格電流値は、ポンプを定格出力の状態で運転したときに流れる電流です。定格出力は、ポンプを連続的に運転させても問題のない値で、製品ごとに決められています。

正確には、定格出力・定格電流はポンプを回すモーターの値で、モーターの銘板に書かれています。例えば三菱電機の7.5kW・4極・200V・50Hzのモーターは、定格電流29.6Aです（寺田ポンプ製作所の性能表の記載）。

モーターは、ポンプの軸動力に余裕を見て選び、KSBの用語集では、受注設計の清水用ポンプなら10〜20%の余裕で足りるとしています。荏原製作所の水中ポンプでも、モーターの運転出力を定格出力の90%以下とするよう定めています。

そのため、正常に動いていても電流値は定格より少し低いのがふつうで、先ほどの例では、軸動力5.4kWで電流は約21Aと、7.5kWのモーターの定格29.6Aの約7割でした。

電流値から、モーターがどのくらいの負荷で回っているか（負荷率）の目安も出せます。米国エネルギー省の資料にある式です。

定格電流と比べて少し大きいか小さいかは、あまり問題ではありませんが、定格の1/2を下回るほど低いときは、空転やエア噛みを疑うきっかけになります。

この「1/2」はメーカーや規格の基準ではなく現場の目安で、モーターの大きさや余裕の取り方で変わります。軽い負荷では励磁電流が残るため、空転しても電流はゼロにはなりません。

図4：定格電流と運転中の電流の目安

7.5kWのモーター（定格29.6A）で、本文の計算例を当てはめた場合です。

定格電流

29.6A

計算例の運転

約21A

定格の1/2

14.8A

※計算例は力率0.85・モーター効率0.88 の仮の値で求めたものです。21A・14.8A は正常と異常の境目を示す数字ではありません。正常かどうかは、銘板の定格と機種ごとの「ふだんの値」で確かめます。

定格電流は、定格の電圧で運転したときの値で、電圧が定格より低いと、同じ負荷でも電流は高めに出ます。

荏原製作所の取扱説明書では、電圧の変動で運転電流が変わり保護装置が働くのを避けるため、設定値を定格電流より少し高めにするよう勧めています。

つまり、銘板の定格電流とサーマルリレーの設定値は同じものではありません。保護装置の設定は現場の判断で変えず、機器の説明書と社内の基準に沿って電気の担当者が決めます。

始動時は定格の数倍の電流が流れるため、スターデルタ始動で巻線の結線を切り替えたり、インバータでゆっくり回転を上げたりして電流を抑えます。始動方法の違いはスターデルタ始動法の特徴で解説しています。

電流値が上がる・下がるときの確かめ方

電流値の変化に気づいたら、原因をポンプ側と電源側に分けて確かめ、順番を決めておくと、見落としが減ります。

図5：電流値が変わったときの確かめ方

数字の変化を、運転条件・電源・ポンプの順にしぼり込みます。

01ふだんの値と比べる運転日誌の電流値と比べる。上がったか下がったか、振れが大きくなったかを見る。弁の開度・液温・電圧がそろった条件の値と比べる

02運転条件を見る吐出圧力・流量・弁の開度・吸込側の水位。条件が変わっただけなら異常ではない

03電源側を見る電圧の低下、3相の電流・電圧のアンバランス、欠相、周波数

04ポンプ側を見るエア噛み・ストレーナの詰まり（下がる）、異物・軸受・シール（上がる）。音・振動・温度もあわせて確認

※電源側・ポンプの分解点検は、停止・電源遮断の手順を守り、担当の電気技術者やメーカーと進めます。

荏原製作所の取扱説明書は、圧力・吐出し量・電圧・電流などが平常と違うときは事故の前兆として、運転日誌をつけるよう勧めています。比べる相手は、定格電流よりもふだんの値です。

日誌には、電流値と一緒に吐出圧力、弁の開度、液温、電圧も残しておくのは、条件がそろった日どうしで比べないと、運転条件の違いを異常と見誤ります。

欠相や異常な発熱・異音があるときは、比べるより先に止めるのが基本で、止める判断と手順は、機器の取扱説明書と現場の決まりに従います。

電流値の変化は、振動や温度と組み合わせると原因をしぼりやすくなります。センサーで常時見る方法は予知保全センサーの選び方、軸受の傷みの見分け方は設備の振動診断入門で扱っています。

電流計の針が周期的に大きく振れるときは、異物のほかにサージング（流量と圧力が周期的に揺れる現象）も考えられ、見分け方はサージングとはにまとめています。

ポンプの電流値のよくある質問

締切運転をすると電流値は上がる？下がる？

一般的な渦巻ポンプでは下がり、軸流ポンプ・斜流ポンプでは上がります。締切で軸動力が最小になるか最大になるかが、羽根車の形で違うためです。

自分のポンプがどちらかは、性能曲線の軸動力の線で確かめられ、流量0の側で線が下がっていれば渦巻型、上がっていれば軸流・斜流型の特性です。どちらの場合も、締切運転は長く続けません。

エア噛みするとなぜ電流値が下がる？

ポンプの中に空気がたまると、羽根車が押す相手が液より軽い空気になります。軸動力は液の密度に比例するので、負荷が軽くなり電流が下がります。

現場では、電流と一緒に吐出圧力が下がっていないか、吸込側の水位が下がっていないか、吸込配管や軸封部から空気を吸っていないかを見て、電流が急に下がったら、早めに止めて空気を抜きます。

水中ポンプの電流値が上がる原因は？

荏原製作所の説明書に挙がるのは、異物の噛み込み、モーターの軸受の破損、電圧降下・欠相、逆回転、そして揚程が低すぎて水が流れすぎるケースです。

確かめる順は、まず3相の電流と電圧に差がないか、次に、電流計の振れが大きくないか（異物のサイン）、吐出量が急に減っていないか（吸込口の詰まり）を見ます。

仕切弁のない配管で、据付直後から電流が定格を超えるなら、ポンプの選び方（揚程）が合っていない可能性があり、荏原製作所の説明書でも、計画の見直しが必要としています。

モーターの電流値が低いのは故障？

故障とは限らず、モーターは余裕を見て選ぶので、軸動力が小さい運転では電流も低めに出ますし、電圧が定格より高い場合も、電流は低めになります。

気をつけたいのは、ふだんより急に下がった場合で、ポンプなら、エア噛み・ストレーナの詰まり・弁の閉まりすぎを疑います。

まとめ

ポンプの電流値を定格電流値と比べることで、ポンプ自体に異常がないかを判断する目安になります。ポンプの保全で必ず電流値を記入する欄があるのは、このためです。

ポンプの基本は、ポンプの極数、静圧と動圧の違い、ポンプの騒音値もあわせて読むとつながります。ポンプの記事はエネ管.comのポンプのカテゴリにまとまっています。

ポンプやファンの回転数を下げる省エネは、工場の省エネとエネルギー管理の中で取り上げています。

出典

出典・参考資料（10件）を開く出典・参考資料を閉じる

• 三相入力電力の式・電流と負荷の関係・負荷率の式：U.S. Department of Energy「Determining Electric Motor Load and Efficiency」
• 締切点での軸動力（比速度による違い）：KSB Centrifugal Pump Lexicon「Characteristic curve」
• モーター出力の余裕（10〜20%）：KSB Centrifugal Pump Lexicon「Drive rating」
• ポンプ効率の定義：KSB Centrifugal Pump Lexicon「Efficiency」
• 過負荷（過電流）の原因と対策：荏原製作所「エバラステンレス製うず巻ポンプ SCD型 取扱説明書」
• 水中ポンプの過電流の原因・日常点検・運転出力90%以下：荏原製作所「エバラ雑排水用水中ポンプ DN型 取扱説明書」
• 過負荷保護装置の設定：荏原製作所「エバラ自吸式渦流ポンプ RQ型 取扱説明書」
• 締切運転の時間：荏原製作所「MDPE型 取扱説明書」、同「VTPE型 取扱説明書」
• モーターの定格電流の例：寺田ポンプ製作所「ポンプ予想性能表 TFS-150A」
• 流量過大で電流が上がるときの対処：Grundfos FAQ「What should be done if the pump motor’s current exceeds full load current?」