電気モーターには、交流（AC）と直流（DC）の2種類があります。ACモーターには同期式と非同期式があります。同期モーターは、同期時計、電子機器のタイマー、オーディオレコーダーなど、速度と精度が不可欠なアプリケーションで使用されています。可変速度で動作でき、メンテナンスが少なく、耐久性に優れた非同期（誘導）モーターは、産業界で広く使用されています。持ち上げ、混合、ポンプ輸送、圧縮、掘削などの用途では、誘導モーターは同期モーターやDCモーターよりも操作が簡単で、コスト効率にも優れています。

誘導（非同期）モーターの2つの主要なタイプである単相と三相のうち、単相モーターは自己始動ができないため、通常は家電製品のような小さな電気負荷の用途に限定されます。三相モーターシステムは、必要な銅線が少なく、そのため安価で、サイズも小さく、効率が高く、より滑らかに動作する（振動が少ない）ため、産業用途および商業用途でのはるかに幅広い使用が可能です。

コントローラーは不可欠な存在

モーターシステムはスターター、すなわちコントローラーに依存しています。なぜなら、コントローラーは モーターの性能を制御し 、モーターの始動、停止、正転、逆転、加速、減速を行うと同時に、過負荷や故障からモーターを保護するからです。

最も基本的なコントローラーは、モーターと電源の間にあるオン/オフスイッチであり、より複雑なコントローラーはモーターの速度とトルクを制御します。

直入れ始動器（DOL、または全電圧始動器）は、最も基本的なタイプのモーター始動器です。通電されると、モーターの端子を即座に電源に接続します。DOL始動器は、モーターの高い突入電流が供給回路に過度な電圧降下を引き起こさない場合に有効です。小型のウォーターポンプ、コンプレッサー、ファン、コンベヤーベルトに適しています。ただし、全電圧始動器はフィードバックを提供できません。

さらに、三相誘導モーターのような非同期モーターの場合、その始動電流は通常、全負荷時の6～7倍にもなるため、DOL始動器では突入電流からモーターを保護することができません。

 

設備の保護と寿命の延長

モーターコントローラー は、さまざまな形態の摩耗にさらされます。特に、三相誘導モーター始動器は、突入電流やアーク放電といった損傷要因に対処しなければなりません。

突入電流は、スイッチオンサージまたは入力サージ電流とも呼ばれ、モーターがフルスピードまで加速を開始する際に引き込む高レベルの電流です。この期間、モーターは通常の運転負荷の7～10倍もの電流を引き込む必要があることがよくあります。この電流過負荷は1秒未満しか続きませんが、トルクサージを引き起こし、特に始動と停止のサイクルが繰り返される場合には、機械に機械的ストレスを与えます。基本的なDOL始動器では、突入電流からモーターを保護することができません。そのため、コントローラーには、下流の機器を十分に緩衝する保護機構が必要です。

アーク放電——気体を通じて電流が流れることで気体の絶縁破壊と放電が生じる現象——は、接点が電気回路を繰り返し開閉（開放と接続）するモーターコントローラーで最も頻繁に発生します。アーク放電は大量の熱を発生させ、接点表面の一部を溶解、あるいは気化させることさえあり、モーターコントローラーに損傷を与えます。

突入電流やアーク放電への対処に加えて、三相誘導モーター始動器にはソフトスタート・ソフトストップ機能も必要です。ソフトスタートとソフトストップは、設備そのものだけでなく、コンプレッサー、コンベヤーベルト、ゲートシステムによって動かされる重量物やかさばる物体への損傷も防ぎます。これらの物体は質量があるため、低速であってもかなりの運動量を持っています。

ソフトスターターと可変周波数ドライブはいずれも、突入電流と、頻繁な始動・停止によって生じる発熱を低減することで、設備を保護しモーターの寿命を延ばすために使用できます。

モーター始動器の主なタイプ

モーターソフトスターター、すなわち低電圧半導体始動器は、モーターの始動時に電流負荷とトルクサージを一時的に低減しながら、モーターの速度を滑らかに上昇させることができます。その結果、ソフトスターターはモーターとシャフトへの機械的ストレスを軽減し、システムの寿命を延ばします。ソフトスターターは個々の用途に合わせてカスタマイズすることができます。ポンプ用途における圧力サージを回避したり、コンベヤーベルトを滑らかに始動させることで、ジャーク、ストレス、スリップを最小限に抑えるのに役立ちます。ソフトスターターは全電圧始動器よりも電気的な複雑さが高いため、コストパフォーマンスの問題が生じることがよくあります。

可変周波数ドライブ（VFD）は、モーターの入力周波数と電圧を変化させることで、電気機械式ドライブシステムを用いてモーターの速度とトルクを制御します。その結果、VFDはモーターの始動に必要な電流を削減できます。VFDは自動制御システムと容易にインターフェースできます。可変周波数ドライブはエネルギー効率にも優れており、ピーク時のエネルギー需要の削減に役立ちます。しかし、VFDの世界的な市場浸透率は、その高価格帯や、温度や電圧サージといった環境要因への感度の高さから、比較的低い水準にとどまっています。

 

ソフトモータースターターと可変周波数ドライブはすでにモーターに明らかな利点をもたらしていますが、メーカー各社は、より高い機能性とより低い価格帯を実現するシステムの開発を続けています。

ハイブリッドモーター始動器の利点

SensataのDRMSシリーズハイブリッドモーター始動器 は、正転/逆転、ソフトスタート/ソフトストップ、モーター過負荷保護、主電源絶縁リレーという最大6つの機能を同一ユニット内で提供できます。

ソフトスタート/ソフトストップ機能により、 SensataのDRMSシリーズハイブリッドモーター始動器 はコンベヤーシステムに特に顕著なメリットをもたらします。電気機械式リレー機能に加え、DRMSシリーズハイブリッドモーター始動器には固体リレー機能も搭載されており、半導体を使用した非接触動作により、迅速かつ摩耗のない電力制御を実現します。

固体リレーがもたらす性能と電気機械式リレーの信頼性により、DRMSシリーズハイブリッドモーター始動器は、高い突入電流による破壊的な影響、それに伴う機械的ストレス、そしてシステム内の隙間の発生をより効果的に緩和します。その結果、これらのリレー機能の組み合わせにより、より高い性能と一貫性、低い消費電力、優れた安全性、そしてより長い機器寿命が実現されます。

さらに、DRMSシリーズハイブリッドモーター始動器は幅わずか22.5mmとコンパクトであり、モーター始動器に必要なスペースを最大75%削減します。最後に、400ドルから1200ドルの価格帯である可変周波数ドライブと比較して、DRMSデバイスはより経済的な選択肢を提供します。

DRMSシリーズハイブリッドモーター始動器は、機械メーカー、パネル設計者・製造者、生産施設によって、コンベヤーシステム、ゲートシステム、コンプレッサーに使用することができます。さらに、これらのハイブリッドモーター始動器は、他の同等品と比較して最大モーター定格が400Vと高く、この高い最大モーター定格により、他の製品よりも幅広い産業用途でDRMSシリーズハイブリッドモーター始動器を使用することが可能になります。

結論

誘導モーター用の始動器は、多くの始動・停止サイクルを経ることになります。モーター始動器を比較する際に考慮すべき要素には、性能、耐久性、信頼性、サイズ、価格、そして突入電流やその他の潜在的な損傷要因から設備を保護する能力が含まれます。直入れ始動器は信頼性が高い一方で、自己保護や、モーターが動かす資産の保護についてはほとんど提供しません。より高い保護はVFDで得られますが、価格は高くなります。ハイブリッドモーター始動器はこれらすべての要素の間でバランスを取るため、価値ある資産を扱うモーターにとって十分に検討する価値があります。

SensataのDRMSシリーズに関する詳細については、こちらをご覧ください： https://www.onlinecomponents.com/featured/sensata-crydom-546/sensata-crydom-din-rail-mount-hybrid-motor-starters-drms-series?id=459

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