モータースターターとは何ですか？モータースターターの種類とモーター始動方法

モータースターターの種類とモーター始動技術

モータースターターとは何ですか？

モータースターターは、モーターを安全に始動および停止するために使用される電気装置です。リレーと同様に、モータースターターは電源のオン/オフを切り替えます。リレーとは異なり、低電圧および過電流保護も提供します。

モータースターターの主な機能は;

モーターを安全に始動するには
モーターを安全に停止するには
モーターの方向を逆にする
モーターを低電圧および過電流から保護するため。

モータースターターは、モーターを制御および保護するために連携して機能する2つの主要コンポーネントで構成されています。

電気接触器 ：コンタクタの目的は、接点端子を開閉することにより、モーターへの電源のオン/オフを切り替えることです。
過負荷保護回路 ：この回路の目的は、過負荷状態による潜在的な危害からモーターを保護することです。ローターを流れる大電流は、巻線や電源に接続されている他の機器に損傷を与える可能性があります。電流を感知して電源を遮断します。

モーター付きのスターターが必要な理由

誘導モーターを始動するには、モータースターターが不可欠です。これは、ローターのインピーダンスが低いためです。ローターのインピーダンスは、ローターとステーターの間の相対速度である誘導モーターのスリップに依存します。インピーダンスはスリップに反比例して変化します。

誘導モーターのスリップは最大、つまり停止時（静止位置）で1であるため、インピーダンスは最小になり、突入電流と呼ばれる大量の電流が流れます。高い突入電流は、回転子と固定子の間のエアギャップを磁化し、回転子巻線にEMFを誘導します。このEMFは、回転子巻線に電流を生成し、それが磁場を生成して回転子にトルクを生成します。ローター速度が増加すると、モーターのスリップが減少し、モーターによって引き出される電流が減少します。

高い突入電流は、通常の定格全負荷電流の5〜8倍です。そのため、このような量の電流はモーターの巻線を損傷または燃焼させ、機械を使用できなくし、供給ラインの電圧を大幅に低下させ、同じラインに接続されている他のアプライアンスに損傷を与える可能性があります。

このような大量の電流からモーターを保護するために、始動時およびモーターが特定の速度に達すると、初期電流を短時間制限するスターターを使用します。、モーターへの通常の電力供給が再開されます。また、通常の動作中の低電圧や過電流などの障害状態に対する保護も提供します。

定格が1馬力未満の小型モーターはインピーダンスが高く、初期電流に耐えることができるため、このようなモータースターターは必要ありませんが、提供される過電流保護システムが必要です。 DOL（ダイレクトオンライン）スターターによる。上記の説明は、モーターを取り付けるためにスターターが必要な理由を示しています。

モータースターターの仕組み

スターターは、モーターを手動または自動で切り替えるために使用される制御デバイスです。接点を開閉することにより、電気モーターの安全なオン/オフ制御に使用されます。

手動スターターは、手動レバーを手動で操作（接点位置を移動）してオンまたはオフの位置にする小型モーターに使用されます。これらの種類のスターターの欠点は、電源が不足した後にスイッチをオンにする必要があることです。つまり、各（ONまたはOFF）操作を手動で制御する必要があります。この操作により、モーター巻線に大電流が流れ、モーターが焼損する場合があります。これが、自動スターターなど、保護付きの他の代替モータースターターが使用されるほとんどの場合に推奨されない理由です。

一方、電気機械式リレーと接触器で構成される自動スターターは、モーターのオン/オフ操作を切り替えるために使用されます。電流がコンタクタコイルを通過すると、電流が通電して電磁場を生成し、接点を引っ張ったり押したりして、モーター巻線を電源に接続します。

モーターとスターターに接続されたスタートとストップのプッシュボタンは、モーターのオンとオフの操作に使用できます。コンタクタコイルは、コイルの電源を切ることにつながる停止ボタンを押すことによって電源を切ることができます。このように、コンタクタの接点は、スプリングの配置により通常の位置に戻り、モーターのスイッチがオフになります。停電や手動スイッチオフ操作の場合、「スタートプッシュボタン」を押して手動でモーターを始動するまで、モーターは自動的に始動しません。次の図は、DOLモータースターターがON/OFF操作でどのように動作するかを示しています。

始動方法と技術に基づくモータースターターのタイプ

業界では、誘導モーターを始動するためにさまざまな始動技術が使用されています。モーターの種類について説明する前に、モータースターターで使用されるテクニックのいくつかを次に示します。

全電圧またはラインスターター全体

このようなスターターは、モーターを電力線に直接接続して、全電圧を供給します。このようなスターターを介して接続されたモーターの電力定格は低いため、電力線に大きな電圧降下が発生することはありません。これらは、モーターの定格が低く、一方向に回転する必要があるアプリケーションで使用されます。

全電圧反転スターター

3相誘導モーターの方向は、任意の2相を交換することで逆にすることができます。このようなスターターには、順方向と逆方向の相が入れ替わった2つの機械的にインターロックされた電磁接触器が組み込まれています。モーターを両方向に回転させる必要があり、コンタクターを使用してモーターを制御するアプリケーションで使用されます。

マルチスピードスターター

ACモーターの速度を変更するには、AC供給周波数を変更するか、モーターの極数を変更する必要があります（一部の巻線を再接続することにより）。このようなタイプのスターターは、アプリケーションに合わせて、事前に選択されたいくつかの速度でモーターを実行します。

低電圧スターター

最も一般的なタイプの始動手法は、モーターの始動時の電圧を下げて、モーターの巻線に損傷を与え、大きなディップを引き起こす可能性のある突入電流を減らすことです。電圧で。これらのスターターは、高定格モーターに使用されます。

上記の手法に基づいて、次のタイプのモータースターターが業界で使用されています。

モータースターターの種類：

上記のモーター始動方法に基づいて、以下のタイプのモーターとその始動方法について説明します。長所と短所があります。

ダイレクトオンラインスターター（DOL）
固定子抵抗スターター
ローター抵抗またはスリップリングモータースターター
単巻変圧器スターター
スターデルタスターター
ソフトスターター
可変周波数ドライブ（VFD）

モータースターターには多くの種類がありますが、主に2つの種類に分類されます。

手動スターター

このタイプのスターターは手動で動作し、経験は必要ありません。押しボタンは、それに接続されているモーターのオンとオフを切り替えるために使用されます。ボタンの後ろのメカニズムには、モーターを停止または開始するための回路を遮断または作成する機械式スイッチが含まれています。

過負荷保護も提供します。ただし、これらのスターターにはLVP（低電圧保護）がありません。つまり、停電時に回路が破損することはありません。電源が復旧するとモーターが再起動するため、一部のアプリケーションでは危険な場合があります。したがって、それらは低電力モーターに使用されます。ダイレクトオンライン（DOL）スターターは、過負荷保護を提供する手動スターターです。

マグネティックスターター

磁気スターターは最も一般的なタイプのスターターであり、主に高出力ACモーターに使用されます。これらのスターターは、磁気を使用して接点を切断または作成するリレーのように電磁的に動作します。

起動用のより低く安全な電圧を提供し、低電圧と過電流に対する保護も含まれています。停電時には、磁気スターターが自動的に回路を遮断します。手動スターターとは異なり、オペレーターを除外した自動およびリモート操作が含まれています。

磁気スターターは2つの回路で構成されています;

電源回路; この回路は、モーターに電力を供給する役割を果たします。これは、過負荷リレーを介して供給ラインからモーターに供給される電力をオン/オフする電気接点で構成されています。
制御回路; この回路は、電源回路の接点を制御して、モーターへの電源を供給または遮断します。電磁コイルは、電気接点を引っ張ったり押したりするために、通電または非通電になります。したがって、磁気スターターにリモコンを提供します。

ダイレクトオンライン（DOL）スターター

DOL別名ダイレクトオンラインスターターは、モーターを電源に直接接続する最も単純な形式のモータースターターです。これは、モーターを供給ラインに接続する電磁接触器と、過電流から保護するための過負荷リレーで構成されています。モーターを安全に始動するための電圧低下はありません。したがって、このようなスターターで使用されるモーターの定格は5hp未満です。モーターを始動および停止する2つのシンプルなプッシュボタンがあります。

スタートボタンを押すと、コンタクタを引き寄せるコイルがオンになり、回路が閉じます。また、停止ボタンを押すと、コンタクタのコイルの電源が切れ、接点が押し離されて回路が切断されます。電源のオン/オフに使用するスイッチは、ロータリー、レベル、フロートなど、どのタイプでもかまいません。

ただし、このスターターは安全な始動電圧を提供しませんが、過負荷リレーは過熱および過電流に対する保護を提供します。過負荷リレーには通常、コンタクタのコイルに通電する接点が閉じています。リレーが作動すると、コンタクタのコイルがオフになり、回路が遮断されます。

DOLモータースターターの利点

非常にシンプルで費用効果の高いデザインです。
理解と操作は非常に簡単です。
始動電流が大きいため、始動トルクが高くなります。

DOLモータースターターのデメリット

突入電流が大きいと巻線が損傷する可能性があります
突入電流が大きいと、電力線の電圧が低下します。
重いモーターには適していません
モーターの寿命を縮める可能性があります

固定子抵抗スターター

固定子抵抗スターターは、RVS（低電圧スターター）技術を使用してモーターを始動します。外部抵抗は、3相誘導モーターの固定子の各相と直列に追加されます。抵抗器の役割は、固定子に印加される線間電圧を下げることです（その後、初期電流を減らします）。

最初は、可変抵抗器は最大の位置に保たれ、最大の抵抗を提供します。したがって、抵抗器の両端の電圧降下により、モーターの両端の電圧は（安全なレベルで）最小になります。固定子電圧が低いと、モーター巻線に損傷を与える可能性のある始動突入電流が制限されます。モーターが速度を上げると、抵抗が減少し、固定子相が電力線に直接接続されます。

電流は電圧に正比例し、トルクは電流の2乗に比例するため、電圧が2倍減少すると、トルクは4倍減少します。したがって、このようなスターターを使用した始動トルクは非常に低く、維持する必要があります。

固定子抵抗モータースターターの利点

特性を開始する際の柔軟性を提供します。
可変電圧供給によりスムーズな加速が可能
スター接続モーターまたはデルタ接続モーターの両方に接続できます。

固定子抵抗モータースターターの欠点

抵抗は電力を消費します
電圧低下のため、始動トルクが非常に低くなっています
抵抗器は大型モーターにはかなり高価です。

ローター抵抗またはスリップリングモータースターター

このタイプのモータースターターは、全電圧モーター始動技術で動作します。スリップリング誘導モーターでのみ動作するため、スリップリングモータースターターとしても知られています。

外部抵抗は、スリップリングを介してスターの組み合わせでローターに接続されます。これらの抵抗はローター電流を制限し、トルクを増加させます。これにより、開始固定子電流が減少します。また、力率の改善にも役立ちます

抵抗器はモーターの始動時にのみ使用され、モーターが定格速度に達すると抵抗器が取り外されます。

ローター抵抗モータースターターの利点

全電圧を使用して低い始動電流を提供します。
始動トルクが高いため、負荷がかかった状態でモーターを始動できます
この方法は力率を改善します。
幅広い速度制御を提供します

ローター抵抗モータースターターの欠点

スリップリング誘導モーターでのみ機能します
ローターは高価で重いです。

単巻変圧器スターター

このようなタイプのモータースターターは、単巻変圧器を降圧トランスとして使用して、始動段階でステーターに印加される電圧を低減します。スター接続モーターとデルタ接続モーターの両方に接続できます。

単巻変圧器の2次側は、モーターの各相に接続されています。単巻変圧器の複数のテーピングは、定格電圧の一部を提供します。始動中、リレーは始動位置にあります。つまり、始動用の電圧を下げるタップポイントです。リレーはタップポイントを切り替えて、モーターの速度に応じて電圧を上げます。最後に、最大定格電圧で接続します。

他の電圧低減技術と比較して、特定の始動電流に対して高電圧を提供します。それはより良い始動トルクを提供するのに役立ちます。

単巻変圧器スターターの利点

より良い始動トルクを提供します。
大きな負荷のある大型モーターの始動に使用されます。
手動速度制御も提供します。
また、特性を開始する際の柔軟性も提供します。

単巻変圧器スターターの欠点

単巻変圧器のサイズが大きいため、このようなスターターはスペースを取りすぎます。
回路は複雑で、他のスターターよりも比較的高価です。

スターデルタスターター

これは、大型モーターの業界で使用されるもう1つの一般的な始動方法です。三相誘導電動機の巻線は、スター接続とデルタ接続の間で切り替えられ、モーターを始動します。

誘導モーターを始動するには、3極双投リレーを使用してスターで接続します。スター接続の相電圧は1/√3の係数で減少し、始動電流と始動トルクは通常の定格値の1/3だけ減少します。

モーターが加速すると、タイマーリレーが固定子巻線のスター接続をデルタ接続に切り替え、各巻線に最大電圧を供給します。モーターは定格速度で動作します。

スターデルタスターターの利点

そのデザインはシンプルで安価です
メンテナンスは必要ありません
低サージ電流を供給します。
大型誘導モーターの始動に使用されます。
加速時間が長い場合に最適です。

スターデルタスターターのデメリット

デルタ接続モーターで動作します
より多くの配線接続があります。
維持できない低い始動トルクを提供します。
開始特性の柔軟性は非常に限られています。
スターからデルタに切り替えるときに機械的なジャークが発生します。

ソフトスターター

ソフトスターターも電圧低減技術を使用しています。トライアックなどの半導体スイッチを使用して、誘導モーターに供給される電圧と始動電流を制御します。

位相制御トライアックは、可変電圧を提供するために使用されます。トライアックの導通角または点火角を変化させることにより、電圧を変化させます。伝導角は、電圧を下げるために最小に保たれます。導通角を大きくすることにより、電圧を徐々に上げていきます。最大導通角では、誘導モーターに全線間電圧が印加され、定格速度で動作します。

これにより、始動電圧、電流、およびトルクが徐々にスムーズに増加します。したがって、機械的なジャークがなく、機械の寿命を延ばすスムーズな操作を提供します。