モーター始動方法の簡単なガイド

電気モーターを始動させるのは簡単に思えるかもしれない。スイッチを入れるだけでしょう？しかし、それよりも少し複雑なのです。モーターの始動方法は、モーターの寿命に大きな違いをもたらします。また、モーターが作動する機械や電源システム全体にも影響を及ぼします。正しいモーター始動方法を選ぶことは非常に重要です。肉体的な負担を軽減し、使用電力をコントロールし、マシンの寿命を長くするのに役立ちます。この記事では、モーターを始動する最も一般的な方法を簡単な言葉で紹介します。それぞれの良い点、悪い点を学びます。これにより、必要な用途に最適な方法を選ぶことができ、長期的な節約にもつながります。

なぜモーター始動に特別な方法が必要なのか？

ACモーターを初めてオンにしたとき、それは水に落とされた大きな乾いたスポンジのようなものだ。一度にシステムから多くの電力を引き出そうとします。この急激な電力ラッシュは突入電流と呼ばれます。この高い突入電流は、モーターが通常運転しているときに使用する電力の5倍から8倍にもなります。これはトラブルの原因となります。例えば、照明が暗くなったり、ブレーカーが落ちたりする可能性があります。また、電源に急激なストレスを与えます。

この最初の大きな一押しはまた、強く素早いトルク（これはねじれる力である）を生み出す。これはモーターに大きな物理的ストレスを与えます。また、ベルトやギアなど、モーターが接続されている部品にも負担がかかります。時間が経つにつれて、このようなストレスが繰り返され、部品が摩耗することがあります。その結果、物が壊れたり、高額な修理費がかかったりすることになります。良い始動方法は、このパワーとトルクの最初の突進を制御するために作られます。適切な方法は、モーターが穏やかで制御された方法で始動するのを助けます。これにより、モーターと電気システム全体が安全に保たれます。これにより、作業全体がより確実に機能するようになります。

最も簡単な方法とは？アクロス・ザ・ライン・スタート？

最も単純なモーター始動方法は、アクロス・ザ・ライン（ATL）と呼ばれます。ダイレクト・オン・ライン（DOL）始動としても知られています。これはまさにその名の通りです。モータは電源からの全ライン電圧に直接接続されます。モータに電力を供給するには、基本的なモータスタータを使用します。スイッチを入れるだけで、モータはすぐにフルパワーになります。

クロスザライン方式の最大の利点は、シンプルで安価なことだ。部品点数も少ないので、セットアップも手入れも簡単だ。しかし、この方法ではモーターの始動方法を制御することはできません。モーターは瞬時に全電圧を得る。このため、突入電流が大きく、始動トルクが最も強くなる。この素早い始動は、モーターとそれを動かす機械に大きな負担をかけます。強力な電気系統を持つ小さなモーターの場合は、これでも大丈夫です。しかし、より大きなモーターでは、アクロス・ザ・ライン始動方式は大きな問題を引き起こす可能性があります。装置を安全に保ちたいのであれば、避けるようにすべきです。

モーターへの最初の電圧ラッシュを下げるには？

クロスザライン始動による問題を回避するには、始動プロセスをより簡単にする方法が必要だ。そのための最良の方法は、モーターが最初にオンになったときに受ける電圧の量を減らすことだ。車のアクセルを床に叩きつけるのではなく、そっと踏み込むようなものだと考えればいい。モーターの始動時の電力を少なくすることで、危険な突入電流を減らすことができる。また、ハードな物理的ストレスも軽減できる。

この電力削減を実現するには、いくつかの方法がある。それぞれの方法は、異なる種類のツールや異なる配線セットアップを使用して、モーターへの最初のバースト電力を抑制する。主な考え方はいつも同じです。それは、モーターをより穏やかな方法で始動させることである。モーターが適切な速度に達すると、スターターが切り替わります。そして、モーターが仕事をするのに必要な全電圧を印加します。この2段階始動はモーターを保護し、電力を節約し、機器を長持ちさせます。

電圧低下始動方式とは？

減電圧始動法とは、始動時にモータを全ライン電圧に接続しない始動方法のことです。これらの方法は、電気系統や機械部品へのショックを軽減するために作られたものです。これらの方法は、モータによりスムーズで制御された始動を提供します。低い電圧で始動することで、トルクとパワーの最初の一押しはずっと小さくなります。

この種のモータスタータは、大型電動モータを使用する作業に必要である。また、慣性の大きい機械にも適しています。つまり、大型ファン、ポンプ、コンベアベルトなど、重くて動かしにくいものです。突然の衝撃でこれらのものを始動させると、動かしている材料や機器そのものを傷つける可能性があります。減電圧方式を使用することで、スムーズなスピードアップが可能になります。この制御された始動は大きな利点です。モーターの健全性を維持し、運転全体をより効率的で信頼できるものにします。

スターデルタスタータはどのようにしてモーターの負担を軽減するのか？

最も一般的な低電圧始動方法のひとつに、スターデルタスターターがあります。このスマートな方法は、モータ内部のワイヤの接続方法を変更することで機能します。始動時には、モータ線は「スター」構成になります。このセットアップでは、フルライン電圧の約58%だけがワイヤーに届きます。これにより、始動トルクと電流は、直接始動時の約3分の1にまで削減されます。これは初期ストレスを軽減する非常に良い方法です。

モータが一定の速度に達すると、モータスタータ内のタイマが接続を変更する。デルタ」構成に切り替わる。通常運転時のデルタ構成により、モータは全電圧を取得し、フルパワーで運転できます。スターデルタスタータは、多くの産業用アプリケーションで始動電力を低減するシンプルでお得な方法です。スター型からデルタ型に変更すると、電力がわずかに跳ね上がることがありますが、よく知られた信頼できる方法です。

オートトランスはモーターを始動させる良い方法か？

もう1つの優れた減電圧始動方法は、オートトランスフォーマースタータを使用することである。このタイプのモータースターターには、さまざまな場所に接続できる特別なトランスがあります。これらのスポットは "タップ "と呼ばれる。これらのタップにより、電圧をどの程度下げたいかを選択できます。多くの場合、全ライン電圧の50%、65%、または80%を選択できます。このため、オートトランス方式はスターデルタスタータよりも選択肢が多くなります。

始動時、モーターは低電圧タップの1つに接続される。これにより、非常にスムーズな始動が可能になり、多くの電力を必要としません。モーターがフル回転近くまで回転すると、自動変圧器から外されます。そして、そのまま全ライン電圧に接続します。この始動方法の大きな利点は、他の方法と比べて、使用する電力量に対してより大きな回転力（トルク）が得られることです。オートトランスフォーマースタータは、大きな負荷で始動しなければならないモーターに最適です。

ソフト・スターターとは何か？

ソフトスタータは、モータを始動する新しい電子的な方法です。旧来の機械的な方法とは異なります。ソフトスタータは、電子部品を使用してモータにかかる電圧を慎重に制御します。単に2つの電圧レベルの間をジャンプするのではなく、ソフトスタータは徐々に電圧を上げることができます。非常に低い電圧レベルからスタートし、ゆっくりと全ライン電圧まで上げていきます。

このプロセスにより、完全にスムーズで穏やかな加速が得られる。このパワーアップにかかる時間をソフトスターターに指示することもできます。これにより、モーターの始動方法を驚くほどコントロールできます。初期ショックを低減できることは大きな利点です。ソフトスタータは、機械的ストレスと電力サージを大幅に低減します。これにより、モータと接続された機械をより長持ちさせることができます。また、スムーズな停止機能を備えていることが多く、システムの保護がさらに強化されます。

可変周波数を用いた最新の方法とは？

現在入手できる最新かつ最高のモーター始動方法は、可変周波数ドライブ（VFD）を使用するものです。VFDは、単にモーターを始動するだけでなく、多くのことを行う電子ツールです。他の方法では、モーターが始動する短時間の間だけ電圧を制御します。しかし、VFDはモーターが作動している間、電圧と周波数の両方を制御することができます。

周波数を変えることで、VFDはモーター速度を変えることができます。つまり、スムーズな始動だけではありません。モータの回転速度を常に完全に制御できるのです。これは、旧来の始動方法から非常に大きな進歩です。モータの回転数を変化させることができるため、作業をコントロールし、エネルギーを節約するための新しい方法がたくさんあります。これにより、VFDは最新のアプリケーションにとって非常に強力なツールとなります。

可変周波数ドライブ(VFD)による正確な制御とは?

可変周波数ドライブ（VFD）は特別な方法で動作します。VFDは建物からAC電源を取り、それをDC電源に変更し、それを使ってモーター専用のまったく新しいAC電源信号を作ります。VFDは、この新しい信号を任意の電圧、任意の周波数で作ることができます。これにより、他の方法では得られない、モーターに対する非常に精密な制御が可能になります。始動時、VFDは非常に低い周波数と電圧でモーターを始動させることができます。その後、その両方を同時に徐々に上昇させることができます。これにより、電力消費を非常に低く抑え、完全停止状態から優れたトルク制御を実現します。

この方法は、可能な限りスムーズなスタートを実現する。電気的、機械的ストレスがほとんどなくなる。しかし、VFDの本当の利点は、モーターがすでに稼動した後にできることです。VFDを使用することで、モータの回転数をその作業に完全に一致させることができます。例えば、ポンプが60%の電力で作動する必要がある場合、VFDはモーターを減速させることができます。これにより、多くの電力を節約することができます。VFDが商業ビルや工場でますます多く使用されるようになったのは、このような制御と節約が可能になったからです。VFDは制御された加速と減速を提供し、これは非常に重要な機能です。

どのモーター始動方法が適切か？

適切なモーター始動方法を選ぶには、何を必要とするかによって異なります。モーターの大きさ、動かす負荷の種類、電気系統の強さ、使いたい金額などを考慮する必要があります。各方法は、どの程度うまく機能するか、どの程度制御できるか、どの程度コストがかかるかについて、異なる組み合わせを提供します。

以下はその違いを見るための簡単な表である：

最適なものを選ぶには、自分の主な目的について考えてみよう。小さなモーターを安価に始動させるだけなら、クロスザラインでも十分です。大型モーターの始動時の揺れを抑える必要がある場合は、スターデルタまたはソフトスタータが賢い選択です。また、節電や作業の効率化のためにモータ回転数を完全に制御する必要がある場合は、VFDが最適です。始動方法をモータと作業に合わせれば、すべてが長期間にわたってうまく機能することを確信できます。

覚えておくべき重要なポイント

• アクロス・ザ・ライン（ATL）始動は簡単だが、電力系統やモーター部品に大きな負担をかける。
• 減電圧始動方式は、モーターが始動するときの最初のパワーとトルクの突進を抑えるために使用される。
• スターデルタおよびオートトランスフォーマスタータは、始動電圧を下げるための非電子的な良い方法である。
• ソフト・スターターはエレクトロニクスを使用し、非常にスムーズでゆっくりとした始動を行います。これにより、機器の寿命を延ばすことができます。
• 可変周波数ドライブ（VFD）は最高の制御を提供します。始動時だけでなく、常にモーター速度を管理することができます。これは、エネルギーを節約し、作業を制御するための最良の方法です。