電気モーターを始動する 5 つの方法

電気モーターを始動するには、ダイレクトスタート、自動転送、Y-Δ 電圧降下、ソフトスターター、周波数コンバーターなど、さまざまな方法があります。

それでは、それらの違いは何でしょうか？

1. 全電圧ダイレクトスタート

系統容量と負荷の両方が全電圧直接始動を許容する場合、全電圧直接始動を検討できます。

利点は、制御が簡単で、メンテナンスが簡単で、より経済的であることです。

主に小出力の電気モーターの始動に使用されます。

節電の観点から、11kWを超える電動機はこのように使用しないでください。

2、単巻変圧器減電圧始動

この方法は、さまざまな負荷のニーズに適応し、より大きな始動トルクを得ることができるため、大容量の電気モーターを始動するためによく使用されます。

主な利点は高い始動トルクであり、巻線を 80% でタップした場合、直接始動トルクの 64% に達する可能性があります。

始動トルクはタップで調整可能です。

現在でも広く使用されています。

3.Y-Δスタート

通常動作時の三角形の固定子巻線を備えたかご型非同期電動機の場合。

固定子巻線を始動時に星形に接続し、始動後に三角形に接続すると、始動電流が低減され、系統への影響が軽減されます。

これをスターデルタ減電圧始動、または単にスターデルタ始動（Y-Δ始動）と呼びます。

直接始動電流が 6 ～ 7 Ie である場合、スターデルタ始動を使用した場合、始動電流は 2 ～ 2.3 倍しか高くなりません。

これは、スターデルタ始動では、始動トルクも三角接続によるダイレクト始動の 1/3 に低減されることを意味します。

これにより、起動トルクが直結三角接続に比べて1/3に低減され、無負荷・軽負荷用途に適します。

スターデルタスタータは、他の減電圧スタータと比較して最も単純で安価です。

これに加えて、スターデルタ始動方式には、軽負荷時に三相誘導電動機をスター結線で運転できる利点もあります。

この場合、定格トルクを負荷に合わせることができるため、誘導電動機の効率が向上し、消費電力が節約されます。

4、サーボモーター用ソフトスターター

これは、SCR の位相シフト原理を使用して電圧調整を実現し、サーボ モーターを起動します。

シリコン制御コンポーネントの使用により、SCR の動作中の高調波干渉が大きくなり、グリッドに一定の影響を与えます。

さらに、電力網の変動も、特に同じ電力網内に複数のサイリスタ デバイスがある場合、サイリスタ エレメントの導電率に影響を与える可能性があります。

したがって、パワーエレクトロニクスが関与するため、シリコン制御コンポーネントの故障率はより高く、保守技術者の要求も高くなります。

5、インバータ

周波数コンバータは、現代のモーター制御分野において最も技術的に先進的で多用途かつ効果的なモーター制御デバイスです。

グリッドの周波数を変更することで、振動モーターの速度とトルクを調整します。

パワーエレクトロニクスやマイコン技術を使用するため、コストが高く、高度な保守技術が必要となります。

そのため、主に速度規制が必要な領域や高速制御が必要な領域で使用されます。

減電圧スタート、ソフトスタート、可変周波数スタートの長所と短所の比較

欠点は、起動トルクが小さく、無負荷または軽負荷起動にしか適していないことです。

利点は安いことです。

ソフトスタート：起動時間とイニシャルトルクを設定してソフトスタートとソフトストップを実現し、起動電流を制限できます。

インバーター始動は、設定時間にスムーズな始動を可能にし、機械を設定周波数で稼働させることができますが、スターターモーターのコストが高くなります。

減圧スタート、ソフトスタート、周波数変換スタートの動作原理の比較

1、ソフトスターターは、サイリスタAC電圧調整技術と力率制御技術を組み合わせたものです。

サイリスタ電圧調整により、モータのソフトスタート、ソフトストップを実現します。速度制御機能はありません。

2、インバータとは、パワー半導体素子のオン・オフ動作を利用して、周波数電源を別の周波数に変換するモーター制御（速度制御）装置です。

周波数変換制御によるモーター動作（v/f 定数などの周波数によって電圧も変化します）は、速度を調整する真の効率的な方法であり、高効率です。

周波数コンバータは、真のソフトスタート、ソフトストップ、効率的な速度調整を実現できます。

単巻変圧器の最大の利点は起動トルクが大きいことです。

モーター巻線タップが 80% の場合、始動トルクは直接始動トルクの 64% に達することがあります。

始動トルクはタップで調整可能です。

これらは現在でも広く使用されています。

Y-Δは無負荷または軽負荷始動に適しています。

また、他の機器と併用できるすべての減電圧スタータの中で最も単純かつ安価です。

これに加えて、スターデルタスターターには、負荷が軽いときにモーターをスター構成で動作できるという利点もあります。

この場合、定格トルクを負荷に合わせることができるため、モータの効率が向上し、消費電力が節約されます。

減圧スタート、ソフトスタート、周波数変換スタートを総合的に解析

1、価格の問題

当然のことながら、周波数変換器は最も高価ですが、Y-Δ および自動転送減電圧スタータは比較的安価です。

投入量が少ないプロジェクトの場合は、経済性が優先されます。

2、単巻変圧器の制御可能な問題

Y-Δ、自動転送減電圧スタートは簡単ですがスタートするだけです。

ただし、高度な自動化の場合は、ソフトスタートであっても使用頻度は低くなることが予想されます。

周波数コンバータによる単純なモータの制御 (速度や電圧など) は、減電圧スタートやソフトスタートとは比べものになりません。

このため、大規模な生産ラインや高度に自動化された生産ラインでモーター作業を行うために周波数変換器が好まれるのです。

3、ネットワーク通信

インバータ自体をネットワーク接続し、独自の統合または拡張通信ポートを介して監視できます。

ソフトスタートでもある程度の監視は可能ですが、ステッピングモーターのリアルタイム監視を実現するには、減電圧スタートとソフトスタートは比較できません。

4、メンテナンス

Y-Δ および自動転送減電圧スタータは比較的シンプルであるため、当然ながらメンテナンスが最も簡単です。

私は実際にはソフトスタートの使用に大反対です。インバータを選択しない場合は、直接 Y-Δ または自動転送減電圧スタートを選択するでしょう。

インバータはモータのソフトスタートとソフトストップが可能なため、比較的大きな負荷（Y-Δ）の場合、単巻変圧器やソフトスタートはインバータに匹敵しません。

追加の知識の比較

1. ソフトスターターと周波数変換器

周波数コンバータとソフトスタートデバイスは両方とも、減電圧始動のカテゴリに属します。

周波数変換器は周波数低下後にほとんどの場合電圧を低下させますが、一定のトルクは最大電圧です。

ソフトスタートは、サイリスタの導通角を変更することによって、電圧 0 から最大電圧まで起動するプロセスです。

周波数変換器は全体的に制御されており、計測信号によっていつでもモーター速度を制御できます。

ソフトスターターは、新しいモーターの起動時と停止時の電圧を下げる目的でのみ使用できます。

2. 電動機の始動方法全般

新しいモーター始動の一般的な方法: 全電圧ダイレクト始動、自動転送減電圧始動、Y-Δ 始動、ソフト始動、可変周波数始動など。

グリッドと負荷の両方が許せば、操作と制御が容易で経済的であるため、直接始動が推奨されます。

単巻変圧器は旧式の起動装置ですが、単巻変圧器の多タップを利用して電圧を下げ、大きな起動トルクを得ることで幅広い負荷のニーズに対応できます。

スターデルタ始動方式は電流特性が良く、トルク特性が悪いため、無負荷または軽負荷始動にのみ適していますが、最も簡単で安価で、軽負荷時の消費電力も節約できます。

これらの始動方法はすべて段階的減電圧始動として分類されますが、始動プロセス中に二次突入電流が発生するという明らかな欠点があります。

3. ソフトスタートと従来の減電圧始動方式の比較

①突入電流が無い

DC モーターを始動するとき、ソフトスターターはサイリスターの導通角を徐々に増加させ、モーター始動電流をゼロから設定値まで直線的に増加させます。

ソフトスターターは DC モーターに影響を与えないため、電源の信頼性が向上し、始動がスムーズになり、負荷機械への衝撃トルクが軽減され、機械の耐用年数が長くなります。

2.ソフトストップ機能

つまり、滑らかな減速と段階的な停止により、瞬時電源オフ停止の欠点を克服し、高負荷機械への影響を軽減し、高範囲給水システムの水撃効果を回避し、機器の損傷を軽減できます。

③始動パラメータを調整可能

負荷や系統のリレー保護特性に応じて、始動電流を自由かつ無段階に最適な始動電流に調整できます。

ソフトスターターと周波数コンバーターは、まったく異なる製品です。

周波数コンバータは速度調整が必要な場合に使用され、その出力は電圧だけでなく周波数も変更します。

インバータはソフト スタータのすべての機能を備えていますが、ソフト スタータよりもはるかに高価で複雑です。

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