モータースターターの種類と選定ガイド：産業用途に最適な始動方式を選ぶ

産業用モーターの始動

産業用モータースターターは、三相誘導モーターを始動するために必要な電力を供給する装置です。あらゆる電気モーターは、モーターが停止しているときに最も多くの電流（定格電流の5〜6倍）を引きます。始動フェーズでは、電力が印加された直後でモーターが回り始めようとしているとき、モーターは停止状態にあります。

理論上はシンプルに聞こえますが、設計者やエンジニアが交流（AC）誘導モーターを始動・保護する方法には多くの異なるアプローチがあります。中には他より効率的なものもあります。

図1. 手動/スイッチ式モータースターター。画像提供：Siemens

基本レベルでは、モータースターターは、モーターが定格回転数で回転するまでの短い期間、回路ブレーカーやヒューズの定格を超える電流を流すことを許可します。スターターはモーターを逆方向で始動させることもできます。

モータースターターの種類

手動式（Manual）

手動スターターは最も基本的なスターターです。本質的には過負荷保護付きのスイッチです。このスタータータイプは、低馬力モーターのみ、かつ始動時に物理的に制限されないモーターでのみ使用されます。例えばフライホイールを駆動するモーターには手動スターターは使いませんが、ポンプには使用できます。

磁気式（Magnetic）

このスタータータイプは、コンタクタまたは大型リレーを使用してモーターのオン/オフを制御します。エンジニアは、プログラマブルロジックコントローラ（PLC）やその他のオートメーションコントローラーを介してコンタクタを制御します。磁気式は手動式と似ていますが、小さな電圧信号でコンタクタを制御できる点が異なります。

可逆式（Reversing）

可逆式スターターは、2つのコンタクタを並列に使用して相を変更し、モーターを逆回転させます。再び、制御システムからの小さな電圧信号がモーターの時計回り/反時計回りの方向をトリガーします。

図2. 可逆式スターター。画像提供：Bay Power

ソフトスターター（Soft）

ソフトスターターは電圧を下げることで、始動時のモーターからの電流引き出しを減らします。オートトランスフォーマー方式とY-Δ（スター・デルタ）方式はソフトスターターのバリエーションです。これらのスターターは、トランスフォーマーや動的配線構成を使用して、三相システムの電圧をモーターが80〜90%の定格電圧に達するまで下げます。

現代のソフトスターターは、TRIACなどの固体電子部品を使用して始動時の電圧を下げます。旧来のソフトスターターも今日でも使用されていますが、固体電子版はサイジングの柔軟性が高く、設置が簡単です。

可変周波数式（Variable Frequency）

可変周波数ドライブ（VFD）を使用してモーターを始動するのは、モーターの仕組みの観点からおそらく最も効率的な方法です。磁気強度は電圧を周波数で割った値に比例します。

磁束 = V / Hz

また、モーターの回転速度は周波数を磁極数で割った値に比例します。

回転数 = 120 × Hz / 極数

これらの式から、電圧周波数が低下すると回転速度も低下しますが、磁界強度は増加します。より低い周波数で始動することで、モーター始動に必要な電流量を減らせます。他の古いタイプのソフトスターターの多くは、抵抗やトランスフォーマーを使って電圧を下げます。この方法では余分な電圧が熱に変換されます。

コンビネーション式（Combination）

コンビネーションスターターは、スターターコンポーネントだけでなく、回路保護装置（ヒューズまたはブレーカー）と過負荷装置も収納します。このスタイルのスターターは、電気キャビネットのスペースを節約する優れた方法です。

図3. 自動インバーターの仕組み図。画像提供：OMRON

モータースターター選定時の考慮事項

モータースターターを選定する際は、用途を見極めます。モーターは一定速度で連続運転するか？ モーターの始動と停止が頻繁にあるか？ 速度変更や減速運転の必要があるか？

コンベアベルトを駆動するモーターなら、ベルト上の製品が滑って破損する恐れがあるため、フル速度で始動させたくはないでしょう。通常、無負荷コンベアシステムにはVFDタイプのスターターを使用します。これにより、始動速度を制御でき、ベルトを容易に停止できます。

効率も要因です。大型冷却ファンは減速スターターを必要としませんが、フル負荷で始動するよりも減速始動すれば、モーターが引き出す電流を減らせます。

一部の工場では、古いモータースターターを最新の減速スターターに置き換え、二酸化炭素排出量削減に役立てています。モーターのサイズもスターター選定で重要な役割を果たします。一部の大型モーターは磁気スターターを使用できず、ソフトスターターやオートトランスフォーマースターターが必要です。どのスターターを選んでも、効率を最優先して二酸化炭素排出量削減に努めましょう。