モータースターターはどのように機能しますか?コンタクタ、過負荷リレーおよび制御ロジック

15 kW のコンベア モーターが始動する音を聞くと、一連のクリック音ではなく、カチャンというしっかりとした音が 1 回聞こえます。そのたった 1 つの音で、モータースターターがどのように機能するかという疑問に答えます。制御電圧がコイルに到達すると、コイルが磁界を形成し、可動アーマチュアが固定コアに引き込まれ、3 つの重い接点が接近して線間電圧をモーターに送ります。その瞬間からスターターは電流を測定し続けるため、モーターが保護なしで動作することはありません。

簡単に言うと、モータースターターはコンタクターと過負荷リレーであり、スタートボタンがコンタクターコイルに通電する一方で、ストップボタン、過負荷トリップ、または電源喪失によりコンタクターコイルの通電が遮断されるように配線されています。コンタクタは電源を切り替えます。過負荷リレーは、モーターが長時間にわたって過大な電流を消費しているかどうかを判断します。制御回路は、それらのいずれかがいつ動作するかを決定します。

このファミリーの他のすべて、リバース、スターデルタ、ソフトスタートは同じベースに基づいて構築されています。

すべてのモータースターターが実行する 2 つの仕事

モーターには、始動時の突入に耐えるスイッチが必要であり、正常な始動と障害を混同しない保護が必要です。接触器だけでスイッチを切り替えることができ、回路ブレーカーだけでも短絡を遮断できますが、どちらもコンベアの詰まりやベアリングの摩耗などの持続的な過負荷から巻線を保護することはできません。

したがって、2 つの機能は分割されます。コンタクタはモータのデューティ (IEC 用語では利用カテゴリ AC-3) に合わせて選択されているため、その接点はモータの全負荷電流の約 6 ～ 8 倍の電流を流したり遮断したりできるサイズになっています。過負荷リレーは熱モデルに従うように選択されており、突入電流を通過させ、モーターが所定の速度に達した後に持続する小さな電流でトリップします。

コンタクタの内部: コイルが接点を閉じる仕組み

制御電圧がコイルに到達すると、数千回巻かれた銅線に電流が流れ、コア内に磁界が発生します。フィールドは、アーマチュア プレートをリターン スプリングに抗してコアに向かって引っ張ります。可動接点は同じアーマチュア上にあるため、主接点が閉じてモーター回路が完成します。補助接点は同時に状態を変更します。これが、シールイン接点がスタート ボタンの役割を引き継ぐ方法です。同じ磁気原理が、 汎用電磁リレー 、はるかに低い電流レベルでのみ。

ここでは 2 つの数字が重要ですが、それらは異なります。ピックアップ力、つまりアーマチュアを引き込むために必要な突入力は、アーマチュアを保持するために必要な密閉力よりもはるかに高くなります。 230 V AC コイルは閉じるときに 70 VA を消費し、保持するときにわずか 7 VA しか消費しない可能性があります。制御電圧が低下すると、アーマチュアがチャタリングし、接点がアーク放電し、コイルが過熱します。制御変圧器のサイズが小さいと、接点の磨耗よりも多くのスタータ故障が現場で発生します。

コイルへの通電が遮断されると、スプリングがアーマチュアを押し戻し、接点が開きます。電流が遮断されるとアークが形成され、アークシュートが分裂して冷却され、消滅します。このため、接点寿命は年数ではなく、定格負荷での動作サイクルで見積もられます。

過負荷リレー: より遅く、よりスマートな保護

過負荷リレーは意図的に遅くなります。モーターは通常の始動時に定格電流の 6 ～ 8 倍の電流を消費するため、瞬時に反応するデバイスではモーターを動作させることはできません。

サーマル過負荷リレーでは、モーター電流がヒーター素子または変流器の一次側を通過します。バイメタル ストリップは加熱すると曲がり、十分な時間が経過すると、コイル回路内の常閉接点が開く機構が作動します。トリップクラスは、設定電流の 6 倍の速度を表します。クラス 10 は 10 秒以内、クラス 20 は 20 秒以内、クラス 30 は 30 秒以内に移動します。高慣性ファン、負荷の高いコンベア、および長時間の始動には、通常、クラス 20 以上が必要です。

電子過負荷リレーは、バイメタルを変流器と測定回路に置き換えます。これらは依然として熱モデルに従っていますが、位相損失、位相不均衡、および地絡検出が追加されており、トリップ クラスは調整可能です。ヒューズが組み込まれたパネルでは、1 つのヒューズが切れるとモーターが 2 相で動作する可能性があるため、追加の検出には追加コストを支払う価値があります。電流をモーターの銘板の全負荷アンペアに設定し、サービスファクターと、部屋の温度ではなくエンクロージャ内の温度を調整します。

制御回路：スタート、ストップ、シールイン接点

制御回路は、スターターを予測どおりに動作させるものです。その手順はシンプルで、すべてのステップが重要です。

1. 制御電源は、通常は閉じている停止ボタンで利用できます。
2. スタートボタンを押すと常開接点が閉じ、コンタクタコイルに電流が流れます。
3. コイルが励磁され、主接点が閉じ、スタート ボタンと並行して通常は開いている補助接点が閉じます。
4. スタートボタンを放すと、シールインまたは保持接点として知られる補助接点を介してコイルに通電されたままになります。
5. 停止を押す、制御電源が失われる、または過負荷リレーがトリップすると、コイル回路が切断され、接点が開き、シールイン接点が自動的にリセットされます。

最後のステップでは、覚えておく価値のある安全上の行動について説明します。供給電圧がなくなると、スターターが停止し、電力が戻っても自動的に再始動しません。オペレーターはもう一度スタートを押す必要があります。これは不足電圧保護であり、コンタクタベースのスタータと、コイル電流がまったく流れなくても最後の位置を保持する磁気ラッチングリレーとの明らかな違いの 1 つです。

スターターが始動と停止以上のことを行う必要がある場合

• 可逆スターター: 機械的および電気的インターロックを備えた 2 つのコンタクターで、2 つの相を交換して回転を変更します。
• スターデルタスターター: 3 つのコンタクターが巻線を再構成し、始動電流を直接オンライン値の約 3 分の 1 にカットします。
• ソフトスターター: サイリスターが電圧を上昇させ、バイパス コンタクターが動作電流を流します。
• 可変周波数ドライブ: コンタクタをスイッチング デバイスとしてではなく切断器として使用し、速度と始動を制御します。

スターターパネル内のリレーモジュールとラッチリレー

コントロール パネルでのすべてのスイッチング ジョブがコンタクタに属するわけではありません。リレーを介在させることで、PLC 出力をコイル回路から分離し、表示および警報用の接点を複数化し、大型コンタクタの寿命を無駄にする小さな負荷を切り替えます。これらの作業には、レール取り付け型 産業用制御モジュール パネルを整理整頓し、使いやすい状態に保ちます。

スリム レール リレー モジュールは、複数のチャネルが 1 台の従来型デバイスの幅に収まるため、新しいキャビネット スペースがなくパネルを拡張する必要がある場合に実用的な解決策です。

M41F スリム DIN レール リレー モジュール、6A 最大 32 チャンネル、6A スイッチング、内蔵保護機能、およびコンパクトな制御キャビネット向けの強/弱電流絶縁を備えた省スペースのレール リレー モジュールです。 製品を見る→

スイッチ負荷がモーターではなく抵抗ヒーターバンクまたは大電流出力である場合、高電流リレーはコンタクタの設置面積なしで電流を流します。

CYT90 高電流 SPDT パワー リレー コンパクトな SPDT リレーは定格 20A/30A 250VAC で、家電製品、産業用ヒーター、オートメーションにおける大電流出力スイッチングに適しています。 製品を見る→

規定の接点定格とクリーンな DIN レール設置が必要な出力回路の場合、16 A 産業用レール リレー モジュールがスターター パネル内の補助および信号の役割のほとんどをカバーします。

MCYF3 14F 16A 産業用レールリレーモジュール 最大 32 チャンネルを備えたモジュール式 16A レール リレー モジュールで、産業用集中制御およびスターター パネル出力回路に適しています。 製品を見る→

スターターが生き残るかどうかを決定する選択チェック

初期の問題のほとんどは、製造上の欠陥ではなく、見積段階での選択決定に遡ります。これらは、注文前に実行する価値のあるチェックです。

故障モードとそれが伝えること

• 始動時のチャタリング: 制御電圧が低すぎる、コイル端子が緩んでいる、または制御トランスが故障している。
• メイン接点の溶接: 接点のサイズが小さい、ジョギング負荷、または被駆動機械の機械的問題。
• 迷惑なトリップ: モーターの全負荷アンペア未満に設定された過負荷、単相、高温の筐体、または間違ったトリップ クラス。
• コイル断線: 低下した電圧での連続動作、またはアーマチュアが適切に固定できないこと。
• トリップ後の 1 相のオープン: スターター全体を交換する前に、過負荷リレーの接点と制御回路を検査してください。

クイックアンサー

コンタクタとモータスタータの違いは何ですか?

コンタクタは電源を切り替えるだけです。スターターは、過負荷リレーと制御回路を備えたコンタクターを組み合わせているため、スイッチングと保護を同時に行います。

始動後数秒でスターターがトリップするのはなぜですか?

ほとんどの場合、過負荷の設定が低すぎるか、トリップ クラスが長時間始動するには速すぎるか、1 つの位相が欠落しています。まず銘板と照合して設定電流を確認し、次に起動時間と 3 相すべての電流を測定します。

モータースターターは、時間スケールの異なる 2 つのデバイスが連携することで機能します。コンタクタはミリ秒単位で反応し、モーターの全電流を切り替えます。過負荷リレーは数秒で反応し、巻線が損傷する前に電流を除去します。コイル回路、シールイン接点、および過負荷設定を理解すると、スターターのトラブルシューティングは当てずっぽうではなくなり、短い測定リストになります。

スターター、交換用コンタクター、またはパネル内でそれらの隣に配置されるリレーを指定する場合、接点定格とコイル電圧を実際の負荷に一致させるかどうかが、10 年間稼働するパネルと四半期ごとにオープンされるパネルの違いとなります。