三相電動機のソフトスタート方式

三相電気モーターは 、ポンプ、ファン、コンベア、ミキサー、クラッシャー、エアコンプレッサー、ホイスト、ペレットミル、生産ラインなどの産業機器で広く使用されています。多くのアプリケーションでは、軽負荷状態ではモーターが起動しません。それは、機械内部の材質、高い慣性、液体圧力、ベルトの張力、または機械抵抗から始まる可能性があります。

三相モーターが全電圧で直接始動すると、高い始動電流と強い機械的衝撃が発生する可能性があります。電圧降下、コンタクタのトリップ、機械の振動、ベルトの衝撃、ギアボックスの損傷、またはモータの寿命の低下を引き起こす可能性があります。

このため、多くの産業システムではソフトスタート方式が使用されています。適切なソフトスタートソリューションは、電気的影響を軽減し、モーターを保護し、機械全体をよりスムーズに動作させることができます。

三相モーターのソフトスタートとは何ですか?

ソフトスタートとは、モーターが全電圧で突然始動するのではなく、徐々に加速するようにモーターの始動プロセスを制御することを意味します。

ソフトスタートの主な目的は次のとおりです。

• 始動電流の低減
• 電圧降下の低減
• 機械的衝撃の低減
• モーター巻線の保護
• ベアリング、シャフト、カップリング、ベルト、ギアボックスの保護
• 生産の安定性の
向上 • 機器の耐用年数の延長

三相誘導電動機を直接始動すると、始動電流が定格電流の数倍になる場合があります。小型モーターの場合、これは深刻な問題ではない可能性があります。ただし、中型および大型のモーター、特に頻繁に始動するアプリケーションや高負荷のアプリケーションでは、始動方法が非常に重要になります。

三相モーターにソフトスタートが必要なのはなぜですか?

すべてではありません 三相モーターに はソフトスターターまたは可変周波数ドライブが必要です。決定は、モーター出力、電源容量、負荷タイプ、始動周波数、および制御要件によって異なります。

始動電流を低減するには

直接オンライン始動では、大きな突入電流が発生します。この電流は電源に影響を与え、同じ電気システムに接続されている他の機械に障害を与える可能性があります。

たとえば、大型モーターが直接始動すると、現場では電圧降下、照明のちらつき、PLC アラーム、コンタクターのトリップ、または保護のシャットダウンが発生する可能性があります。

ソフトスタートは始動電流を制限し、始動プロセスをより安定させることができます。

機械的衝撃を軽減するには

モーターを直接始動すると、急激にトルクが発生します。トランスミッションシステムや被駆動機械に強い衝撃を与える可能性があります。

例えば：

・コンベヤベルトが急に引っ張られることがあります。
• ミキサーはカップリングやギアボックスに衝撃を与える可能性があります。
• 加速中にファンにより大きな慣性が発生する場合があります。
・ポンプによりウォーターハンマーが発生する場合があります。
・破砕機は突然硬い物質に直面する場合があります。
• ペレットミルでは供給圧力が変動する場合があります。

ソフトスタートにより、モーターは徐々に加速します。これにより、機械部品へのストレスが軽減され、機器の長期的な信頼性が向上します。

モーターと機械の寿命を延ばすために

電気的および機械的衝撃を繰り返すと、モーター巻線、ベアリング、接触器、シャフト、ベルト、減速機の寿命が短くなる可能性があります。毎日稼働する産業機器にとって、ソフトスタートは単なる電気的保護手段ではありません。これはマシン全体を保護する実用的な方法でもあります。

三相モーターの一般的なソフトスタート方法

一般的なソフトスタート方法がいくつかあります。 三相電気モーター。それぞれの方式により、コスト、始動性能、制御能力、適した用途が異なります。

一般的な方法には次のようなものがあります。

• 直接オンライン起動
• スターデルタ起動
• 単巻変圧器減電圧起動
• 電子ソフトスタータ
• 可変周波数ドライブ起動
• ステータ抵抗またはリアクトル起動
• 液体抵抗起動
• 巻線ロータモータのロータ抵抗起動

ダイレクトオンライン始動

ダイレクトオンライン始動は、DOL 始動とも呼ばれ、最も簡単なモーター始動方法です。モーターはコンタクタを介して最大電源電圧に直接接続されます。

この方法はシンプルで低コストであり、メンテナンスも簡単です。一般的に、小型モーターや電源が十分に強いアプリケーションに使用されます。

主な利点は次のとおりです。

・低コスト
・配線が簡単
・始動トルクが高い
・メンテナンスが容易
・小型モータに最適

ただし、DOL 始動では、高い始動電流と強い機械的衝撃が発生します。大型のモーター、弱い電力網、または敏感な機械部品を備えた機械の場合、この方法は適切ではない可能性があります。

DOL 始動は、小型ポンプ、ファン、単純な機械、および始動時の影響が大きな懸念事項ではないアプリケーションによく使用されます。

スターデルタ始動

スターデルタ始動は、最も一般的な従来の減電圧始動方法の 1 つです。 三相誘導電動機.

始動中、モーター巻線はまずスター結線で接続されます。モーター速度が定格速度近くまで上昇すると、接続は通常動作のデルタ接続に変わります。

スターデルタスターティングの特徴

スターデルタ始動は簡単で経済的であり、広く使用されています。直接始動に比べて始動電流を低減できます。

主な機能は次のとおりです。

• 低コスト
• 制御回路が簡単
• DOL 始動に比べ始動電流が低い
• 軽負荷または無負荷始動に適している
• 始動トルクも低減される
• デルタランニングに適したモータが必要

通常、モーターの端子箱には 6 つの端子が必要です。モーターがスターデルタ結線に対応していない場合、この方法は正しく使用できません。

スターデルタスタートのメリットとデメリット

スターデルタ始動の最大の利点はコストです。これは、多くの中小出力モーターにとって実用的なソリューションです。

利点は次のとおりです。

• 経済的なソリューション
• 成熟したテクノロジー
• 簡単な設置
• 簡単なメンテナンス
• 標準的な三相モーターに最適

ただし、始動トルクは低下します。負荷が大きい状態で機械を起動すると、モーターがスムーズに起動しない場合があります。

短所としては次のようなものがあります。

• 重負荷の始動には適さない
• 切り替え中に電流ショックが発生する可能性がある
• 始動プロセスがあまりスムーズではない
• 始動制御が制限される
• 頻繁な始動には理想的ではない

スターデルタ始動は通常、ファン、ポンプ、軽負荷コンベア、小型機械、および厳密な始動要件のない用途に適しています。

単巻変圧器減圧始動

単巻変圧器始動では、単巻変圧器を使用して、始動時にモーターに供給される電圧を下げます。モーターが特定の速度に達すると、全電圧動作に切り替わります。

スターデルタ始動と比較して、単巻変圧器始動では、65% や 80% などの異なる電圧タップを提供できます。これにより、始動電流と始動トルクの柔軟性が高まります。

主な利点は次のとおりです。

• 低い始動電流
• スターデルタ始動よりも優れた始動トルク
• 中型および大型モーターに最適
• 調整可能な始動電圧
• 成熟した信頼性の高い技術

主な欠点は次のとおりです。

• スターデルタ始動よりもコストが高い
• 制御盤が大きくなる
• コンポーネントが増える
• スイッチングショックが依然として発生する可能性がある
• 非常に頻繁な始動には理想的ではない

単巻変圧器始動は、中型および大型のポンプ、ファン、エアコンプレッサー、破砕機、および大型コンベヤーに適しており、特に電源容量は限られているが、モーターにさらに優れた始動トルクが必要な場合に適しています。

電子ソフトスターター

電子ソフトスターターは、サイリスターを使用してモーターに供給される電圧を制御します。始動時にモーター電圧を徐々に上昇させ、モーターをスムーズに加速させます。

これは、現代の産業で最も広く使用されているソフト スタート ソリューションの 1 つです。

ソフトスターターの仕組み

ソフトスターターはサイリスターの導通角を制御し、出力電圧を段階的に増加させます。モーターが通常の速度に達した後、多くのソフトスターターはバイパスコンタクターを使用して熱とエネルギーの損失を削減します。

ソフトスターターは通常、以下を設定できます。

・起動時間
・停止時間
・初期電圧
・電流制限
・過負荷保護
・欠相保護
・ソフトストップ機能

ソフトスターターの利点

スターデルタ始動や単巻変圧器始動と比較して、電子ソフトスターターはよりスムーズな制御と優れた保護を提供します。

主な利点は次のとおりです。

• スムーズな起動
• 調整可能な起動電流
• 機械的衝撃の低減
• ソフトストップ機能
• 内蔵保護機能
• コンパクトな構造
• 従来の起動キャビネットよりも簡単な設置
• 可変周波数ドライブよりも低コスト

ソフトスターターの制限

ソフトスターターは主に電圧を制御します。周波数は変わりません。したがって、可変周波数ドライブのような連続速度制御を提供することはできません。

主な制限事項は次のとおりです。

• 連続速度制御なし
• 低速トルクが制限されている
• 精密な速度制御には適していない
• 非常に重負荷の始動には理想的ではない可能性がある
• モーターと負荷の状態に応じて選択する必要がある

ソフトスターターは、ポンプ、ファン、コンベア、ミキサー、エアコンプレッサー、粉砕機、遠心分離機、およびスムーズな停止を必要とする機器に適しています。

ポンプ システムの場合、ソフト ストップはウォーター ハンマーの軽減に役立ちます。コンベヤーやミキサーでは、ソフトスタートによりベルト、カップリング、ギアボックス、被駆動機械への衝撃を軽減できます。

可変周波数駆動の開始

VFD とも呼ばれる可変周波数ドライブは、周波数と電圧の両方を制御してモーターを起動します。モーターは低周波数および低速で起動し、徐々に目標速度まで加速します。

VFD は単なるソフトスタート装置ではありません。速度制御および省エネ装置でもあります。

VFD の仕組み

VFD は、まず AC 電力を DC 電力に変換し、次に調整可能な周波数と電圧を備えた AC 電力に戻します。モーター速度は供給周波数に関連しているため、VFD はモーター速度を正確に制御できます。

VFD起動のメリット

VFD は、一般的なソフトスタート方式の中で最も優れた制御を提供します。

主な利点は次のとおりです。

• 非常に低い始動電流
• 非常にスムーズな始動
• 調整可能な速度
• 優れた省エネの可能性
• 正転および逆転制御
• PLC およびオートメーションとの互換性
• 調整可能な加速および減速時間
• 豊富な保護機能

ファンやポンプの場合、システムを常にフルスピードで動作させる必要がない場合、VFD はエネルギー消費の削減にも役立ちます。

VFD 起動の制限事項

VFD はソフトスターターよりも高価であり、適切な取り付け、パラメータ設定、接地、および冷却が必要です。

主な制限事項は次のとおりです。

• コストが高い
• より複雑なパラメータ設定
• 良好な放熱が必要
• 高調波および電磁干渉が発生する可能性がある
• 長いモータケーブルには出力リアクトルまたはフィルタが必要になる場合がある
• 標準モータは長期の低速動作中に過熱する可能性がある

モーターが低速で長時間動作する場合は、独立した冷却ファンを備えた VFD デューティモーターを推奨します。

VFD始動は、ファン、ポンプ、コンベア、ミキサー、包装機、繊維機械、巻線機、生産ライン、速度制御が必要な機器に適しています。

固定子抵抗またはリアクトルの始動

この方式では、始動時にステータ回路に抵抗またはリアクタンスを直列に接続します。これにより、モーターに供給される電圧と電流が減少します。モーターが始動したら、抵抗またはリアクトルを取り外します。

主な機能は次のとおりです。

• 始動電流の低減
• 構造の単純化
• コストの低減
• 始動トルクの低減
• エネルギー損失の増大
• 始動プロセスのスムーズさの低下

この方法は通常、起動要件が低い古いシステムまたはアプリケーションで使用されます。新しいプロジェクトの場合は、ソフト スターターと VFD が選択されるのが一般的です。

液体抵抗始動

液体抵抗始動は、大型の高電圧モーターによく使用されます。液体の抵抗変化を利用して起動電流と起動トルクを制御します。

主な機能は次のとおりです。

• 大型モータに最適
• 始動電流が比較的スムーズ
• 重負荷始動にも使用可能
• 装置サイズが大きい
• メンテナンス要件が高い
• 液体状態には定期的な検査が必要

液体抵抗始動は、ボールミル、セメント設備、鉱山機械、大型ファン、大型破砕機、高電圧モーターなどに一般的に使用されています。

通常の低電圧三相モーターの場合、液体抵抗始動は一般的な選択ではありません。

巻線ローターモーターのローター抵抗始動

巻線ローターモーターは、ローター回路に外部抵抗を接続することで始動できます。ローター抵抗を変更することにより、モーターはより高い始動トルクとより低い始動電流を実現できます。

主な機能は次のとおりです。

• 高い始動トルク
• 制御された始動電流
• 重負荷始動に適している
• より複雑なモーター構造
• ブラシとスリップリングのメンテナンスが必要
• コストが高い

クレーン、ホイスト、破砕機、ボールミル、慣性の大きな負荷、重負荷の起動装置などに多く使用される方式です。

最新のアプリケーションの多くでは、かご形モーターを備えた VFD が従来の巻線ローター モーター システムに徐々に置き換えられています。

さまざまなソフトスタート方式の比較

ソフトスターター vs VFD

多くのユーザーはソフトスターターと VFD を混同しています。どちらもモーターをスムーズに始動させることができますが、その機能は異なります。

ソフトスターターは主に始動と停止のプロセスを制御します。始動後、モーターは通常、固定グリッド周波数で動作します。速度制御が不要で、始動電流を低減する必要があり、VFD ソリューションよりも予算が低い場合に適しています。

VFD は始動速度と走行速度の両方を制御できます。速度制御、省エネ、自動化制御、低速運転、正逆転制御、精密な加減速が必要な場合に適しています。

簡単に言うと、始動時のショックを軽減することのみが目的の場合、通常はソフトスターターの方が経済的です。機械の速度制御が必要な場合は、VFD の方が良い選択です。

適切なソフトスタート方法を選択する方法

モーター出力のみに基づいて選択しないでください。負荷の種類、起動周波数、必要なトルク、電源容量、制御要求、予算なども考慮する必要があります。

小型用 0.75 kW、1.5 kW、または 2.2 kW などの三相モーターでは、電源容量が十分であれば、直接オンライン始動が受け入れられることがよくあります。機械が始動時の衝撃に敏感な場合は、ソフトスターターまたは VFD を使用することもできます。

7.5 kW、11 kW、15 kW、22 kW などのモーターの場合は、スターデルタ始動、ソフトスターター、または VFD 始動を検討できます。負荷が軽い場合は、スターデルタ始動で十分な場合があります。よりスムーズな始動が必要な場合は、ソフトスターターの方が適しています。速度制御が必要な場合は、VFD を選択する必要があります。

45 kW、55 kW、75 kW、110 kW 以上のモーターの場合、直接始動すると電源に重大な影響を与える可能性があります。一般的なオプションには、単巻変圧器始動、ソフトスターター、VFD、液体抵抗始動、または特別な高電圧始動キャビネットが含まれます。

負荷の種類から選ぶ

機械が異なれば始動特性も異なります。始動方法を選択する場合、負荷の種類は非常に重要です。

ファンには通常、慣性が大きいため、ソフトスターターと VFD が一般的に使用されます。風量調整が必要な場合はVFDの使用をお勧めします。

ポンプには、ソフトスターターと VFD の両方を使用できます。スムーズなスタートとソフトストップのみが必要な場合は、ソフトスターターが適しています。一定の圧力または流量制御が必要な場合は、VFD の方が適しています。

コンベヤの場合、特に材料がベルト上に残っている場合、直接始動するとベルトに衝撃が生じる可能性があります。ソフトスターターまたは VFD をお勧めします。コンベア速度の調整が必要な場合は、VFD の方が適しています。

ミキサーの場合、タンク内の材料でモーターが始動する場合があります。始動トルクが高くなる可能性があるため、選択した始動方法を注意深く確認する必要があります。低速始動または速度制御が必要な場合は、VFD を推奨します。

粉砕機やペレットミルでは、重負荷での始動が一般的です。これらの機械には、VFD、巻線ローター モーター システム、または特別な耐久性の高い始動ソリューションが必要な場合があります。

エアコンプレッサーの場合、スターデルタ始動、ソフトスターター、および VFD が一般的なオプションです。エネルギー節約が必要な場合は、通常、VFD の方が適しています。

ソフトスタート使用時の注意点

ソフトスターターまたはVFDを選択する前に、モーターの電力、電圧、周波数、定格電流、接続方法、負荷の種類を確認してください。

一般的なモーターパラメータは次のとおりです。

・380V / 50Hz
・400V / 50Hz
・415V / 50Hz
・460V / 60Hz
・220/380V
・230/460V
・三相
・2極、4極、6極、または8極

始動トルクは十分でなければなりません。減電圧始動では電流が減少しますが、始動トルクも減少します。高負荷機械の場合、トルクが不足するとモーターが始動しない場合があります。

始動周波数も確認する必要があります。モータが頻繁に始動すると、モータと始動装置の両方が発熱します。モーターの温度上昇、ソフトスターターの容量、コンタクターの寿命、ブレーキの寿命、機械的衝撃、および保護設定をすべて考慮する必要があります。

VFD を動作させるには、冷却が非常に重要です。標準的なモーターは、シャフトに取り付けられたファンの回転も遅いため、低速では十分に冷却できない場合があります。長時間の低速動作には、独立した冷却ファンを備えた VFD デューティ モーターを推奨します。

ケーブル、アース、干渉も考慮する必要があります。 VFD 出力は高周波成分を生成する場合があります。適切な接地、シールドされたケーブル、および干渉防止設計が重要です。ケーブル距離が長い場合は、出力リアクトルまたはフィルタが必要になる場合があります。

ソフトスタート用途向けの Victory 三相モーター ソリューション

勝利がもたらすもの 三相電動機です。 ソフトスタート、VFD動作、安定したトルク、確実な連続運転が求められる産業機器向けの

お客様がソフトスターターまたは VFD アプリケーション用にモーターを選択する場合、モーター自体が適切に設計され、動作条件に適合する必要があります。モーターの出力、電圧、冷却方法、絶縁、トルク容量が適切でない場合、優れた始動装置であっても問題を完全に解決することはできません。

Victory は、さまざまな機器要件に応じて、標準およびカスタマイズされたモーター ソリューションを提供できます。

勝利の利点は次のとおりです。

• 競争力のある価格で工場から直接供給
• IE2、IE3、高効率モーター オプション
• 三相非同期モーター ポンプ、ファン、コンベア、ミキサー、コンプレッサー、ギアボックス用の
• 220V、380V、400V、415V、440V、460V、480V などの標準電圧
• 50Hz および 60Hz モーターのカスタマイズ
• 220/380V などのデュアル電圧オプション230/460V
• 負荷トルクと用途に応じたモーター出力のマッチング
• VFD デューティモーターオプション 独立した冷却ファンを備えた
• ブレーキ モーターオプション ホイスト、コンベヤ、包装機、吊り上げ装置用の
• ギアモーター サイクロイド減速機、ヘリカルギアボックス、ウォームギアボックスと適合する
• 特別なシャフト、フランジ、および取り付けのカスタマイズ
• 脚取付、フランジ取付、および脚フランジ取付の構造
• 顧客のロゴと銘板のカスタマイズ
• 製造前の技術図面
• ISO9001 品質管理および CE モータのオプション
• 納品後 18 か月の保証

ソフトスターターを使用するアプリケーションの場合、Victory は、選択したモーターが適切な定格電流、絶縁クラス、サービスファクター、始動トルクを備えているかどうかを確認するのに役立ちます。

VFD を使用するアプリケーションの場合、Victory は独立した冷却ファン、適切な絶縁オプション、動作条件に応じた正しい速度範囲を備えたモーターを提供できます。

Victory モーターは一般的に次の用途に使用されます。

• ウォーターポンプ
• 工業用ファン
• ベルトコンベヤ
• スクリューコンベヤ
• ミキサーおよび撹拌機
• 粉砕機
• ペレットミル
• エアコンプレッサー
• 包装機械
• ホイストおよび昇降システム
• ギアモーターシステム
• OEM 機械

海外の顧客の場合、Victory はさまざまな市場の電圧と周波数の要件を柔軟にサポートできます。たとえば、ヨーロッパの顧客は 400V 50Hz モーターを必要とする一方、北米の顧客は 230/460V 60Hz モーターを必要とする場合があります。東南アジア、南米、アフリカ、中東の顧客でも、地域の電力規格が異なる場合があります。

Victory がお客様の適切なモーターの選択をどのように支援するか

適切な始動方法を選択することは重要ですが、適切なモーターを選択することも同様に重要です。モーターが正しく適合していないと、装置の始動不良、過熱、トルク低下、または寿命の低下が発生する可能性があります。

Victory は、顧客が選択する前に次のような重要な情報を確認するのに役立ちます。

• モータ出力
• 電圧と周波数
• 定格速度
• 取付タイプ
• 負荷タイプ
• 始動条件
• 必要な始動トルク
• 速度制御の要否
• ブレーキの要否
• 増速機の要否
• 周囲温度と作業環境
• 数量と納期

たとえば、ポンプにはスムーズな始動とソフトな停止のみが必要な場合があるため、標準 三相モーターで十分かもしれません。 ソフトスターター付きの速度調整可能なコンベアには VFD モーターが必要な場合があります。重い材料を使用するミキサーでは、より高い始動トルクと慎重なギアボックスのマッチングが必要になる場合があります。ホイストには、確実な停止性能を備えたブレーキモーターが必要な場合があります。

実際の動作条件を理解することで、Victory は標準モデルを引用するだけでなく、より実用的なモーター ソリューションを推奨できます。

よくある質問

三相モーターは直接始動できますか?

はい。小型モーターは、電源容量が十分であれば直接始動できる場合が多いです。ただし、中型および大型のモーターでは、電流の影響を軽減するためにソフトスタートが必要な場合があります。

スターデルタの始動はソフトスタート方式ですか？

はい。スターデルタ始動は、従来の減電圧始動方法です。始動電流を低減できますが、電子ソフトスターターほどスムーズではありません。

ソフトスターターはモーター速度を制御できますか?

一般的には、いいえ。ソフトスターターは主に始動と停止のプロセスを制御します。 VFD のような連続的な速度制御はできません。

VFD はソフトスターターの代わりに使用できますか?

はい。 VFD はソフトスタートを提供し、速度を制御することもできます。ただし、速度制御が必要ない場合は、通常、ソフトスターターの方が経済的です。

ソフトスターターは重負荷始動に適していますか?

負荷により異なります。電圧が低下するとトルクも低下するため、ソフトスターターは非常に重負荷の始動には適さない可能性があります。 VFD または特別な耐久性の高い始動ソリューションの方が良い場合があります。

標準的なモーターは VFD で動作しますか?

はい、ただし、モーターが低速で長時間動作する場合は、VFD デューティモーターをお勧めします。標準モーターでは低速時の冷却が不十分になる場合があります。

結論

ソフトスタート方法は数多くありますが、 三相電気モーター。直接オンライン始動、スターデルタ始動、単巻変圧器減電圧始動、電子ソフトスターター、可変周波数ドライブ、固定子抵抗またはリアクトル始動、液体抵抗始動、および巻線ローターモーターの回転子抵抗始動を含みます。

各方法には、それぞれ適切な用途があります。スターデルタ始動は経済的で、軽負荷の機械に適しています。単巻変圧器の始動は中型および大型のモーターに役立ちます。ソフトスターターは、スムーズな始動が必要なポンプ、ファン、コンベア、ミキサー、コンプレッサーに広く使用されています。 VFD は、速度制御、省エネ、または自動化制御が必要な場合に最適です。大型の高電圧モーターや頑丈な機械の場合、耐液体性や特殊な始動システムが必要になる場合があります。

ソフトスタート方式を選択する場合は、モーター出力だけでなく、起動トルク、起動周波数、負荷慣性、電源容量、制御要件、予算も考慮する必要があります。

Victory は、さまざまなソフト スタートおよび VFD アプリケーション向けの三相モーター ソリューションを提供できます。 Victory は、柔軟な電圧と周波数のカスタマイズ、モーター出力のマッチング、ブレーキ モーター オプション、VFD デューティ モーター オプション、ギアボックスのマッチング、特別な取り付けのカスタマイズ、技術図面のサポート、工場からの直接供給により、お客様が産業機器用の実用的で信頼性の高いモーターを選択できるよう支援します。