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三相誘導モータの回路:電気設備の基礎知識4

電気設備の基礎知識

更新日:2019年2月6日(初回投稿)
著者:有限会社テクノツー 代表取締役 磯野 信雄

前回は、電気設備の制御部品の種類を解説しました。今回は、モータ(電動機)です。電気設備において、モータは工場内のあらゆる機器の動力源に使用されています。その中でも多く使われているのは、三相誘導モータです。今回は三相誘導モータの概要と、起動・停止、制御回路について説明します。

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1. 三相誘導モータの概要

誘導モータは、工場、ビルなどの動力設備に使用されています。その中でも三相誘導かご形モータは、構造が簡単で安価なので、一番多く使われています。販売されているのは、定格出力0.2~37kW容量のモータです。一般的な電圧はAC200Vで、モータ容量が大きくなると、省エネや電気設備の効率化の観点からAC400Vも使用されています。

図1:三相誘導かご形モータの写真

図1:三相誘導かご形モータの写真(引用:Zureks、Wikipedia、2008年

三相誘導モータの構造と原理は、モータの基礎知識を参照してください。
誘導モータの構造と原理(誘導モータとは:モータの基礎知識7)

三相誘導モータの同期速度(回転数)は一定で、同期速度数をN(rpm)、周波数をf、極数をPと置くと、N=120f/Pで表すことができます。例えば、周波数が50Hz、極数が4の場合、同期速度は1,500rpmです。極数を変えることで、モータの同期速度を変化させることができ。極数は2、4、6、8、10極などがあます。さらに、インバーターモータ制御機が開発されたことで、回転速度を0から最大速度まで無段階で制御できるようになりました。

三相誘導モータは、固定子(ステータ)の回転速度に追い付こうとして、回転子(ロータ)の速度が上昇します。しかし、回転子の速度は固定子と同じ速度になることはなく、固定子と回転子の速度の比を滑りと呼びます。滑り=(同期回転速度-回転子回転速度)÷同期回転速度で、単位は%です。モータの実回転数は、銘板に記載されています。この後の章では、三相誘導モータの起動・停止、制御回路を説明していきます。

2. 三相誘導モータの起動・停止回路

AC200Vの回路から、三相誘電モータ1.5kWを起動・停止させる回路を解説します。図2は、誘導モータの起動・停止回路です。AC200Vの三相電源に、配線用遮断器MCCBを配置し、1.5kWモータの制御を行います。MCCBの電源側を1次、負荷であるモータ側を2次と呼びます。MCCB2次側のモータ回路の配線は2.0mm2ケーブル、制御回路は1.25mm2ケーブルで配線します。制御回路保護装置は三相電源MCCBと共用します。1.5kWのモータ制御回路は、AC200VとAC100Vで配線する方式があり、本事例ではAC200V方式での制御とします。

図2:誘導モータ起動停止回路図

図2:誘導モータ起動停止回路図

リレーR、電磁接触器MCなどの機器類選定の時には、性能が適合しているか確認をしてください。電磁接触器MCの一般的コイルの電圧表示は、AC100Vはコイルが緑、AC200Vはコイルが黄色表示と、目で見て分かるようになっています。モータ容量や電圧により、電磁接触器の大きさや容量に規制があるので、容量表示やカタログで適合しているか確認します。電磁接触器は主接点と補助接点で構成され、インターロック補助接点数は多くなると、補助接点に小型リレーRを使用することがあります。配線に線番を付けると同一の線番は全て接続されているので、断線や接点不良が起きた際に、故障部位が見分けやすくなります。

次に、誘導モータの起動・停止回路の動きを順に解説します。

1:配線用遮断器MCCBを投入すると、WL白色表示灯が点灯

2:起動押しボタンスイッチBS1を押すと、電磁接触器MCが作動しモータが起動。同時にGL緑色運転表示灯が点灯。同時にMC1接点をONすると、BS1押しボタンスイッチの手が離れてもMC1接点は保持され、モータの回転は継続する。(MC1接点は、自己保持接点で回路構成で重要な役目を持つ)

3:停止押しボタンスイッチBS2を押すと、電磁接触器MCが復帰しモータは停止。同時にGL緑色運転表示灯が消灯

4:モータに過電流が流れるとサーマルTHRb(211-212)が開路し、起動押しボタンBS1を操作してもモータは起動しない。THRa(211-213)が過負荷で閉路するとRL赤色表示灯が点灯してモータ回路の異常を表示する

続きは、保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。

3. 三相誘導モータの制御回路

保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。

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