コンタクターが常に焼損する理由は何か？過負荷保護と短絡保護を同時に実装する必要がある

コンタクタは、通常使用時にこのような操作を必要とする負荷の開閉に使用され、特に中圧公共照明や産業用電動機などの特定の活動でよく使用されます。

中圧コンタクタ＋ヒューズ組み合わせ制御器（F-C）は、最大12 kVまでのモータを制御することができます。しかし、中圧制御器は、特にトランスフォーマーのような他のタイプの負荷のフィーダーとしても適しています。このような負荷の場合、コンタクタは通常、システム電圧が消失したときに自動的に開かないように、機械的なラッチング機能を追加して改造されます。

機械的にラッチされたコンタクタは、基本的には電磁石で保持されるコンタクタと構造は同じです。ただし、コンタクタを閉じたままにするために継続的に励磁されるメインコイルに依存する代わりに、機械的にラッチされたコンタクタは、閉じた状態を維持するために機械的なラッチングを使用します。本質的には、機械的にラッチされたコンタクタは中圧遮断器をシミュレートします。しかし、コンタクタと遮断器の間には明確な違いがあることを覚えておく必要があります。

制御回路に関する考慮事項

従来の電磁石で保持されるコンタクタが閉じると、メインコイルが励磁されている限り閉じたままであります。最も一般的には、メインコイル回路の制御電源は制御電源トランスフォーマーであり、これは全体の制御装置の一部です。そのため、モータ負荷の場合、システム電圧が消失すると、モータが自動的に切断され、モータの損傷を防ぎます。

一方、機械的にラッチされたコンタクタは、システム電圧が消失しても閉じたままです。これは、システム電圧が復旧したときに自動的に再供給が必要な照明トランスフォーマーのような負荷の場合に特に必要です。

電磁石で保持されるコンタクタは、メインコイル制御回路の接点が開くと開きます。一方、機械的にラッチされたコンタクタは、ラッチング回路の接点が閉じることによってロックが解除され、コンタクタが開きます。したがって、機械的にラッチされたコンタクタの制御は、中圧遮断器の制御と若干似ています。

機械的にラッチされたコンタクタは、トリッピングに信頼性の高い制御電源を必要とします。直流（バッテリー）電源が好ましいですが、唯一の制御電源が一次電圧源に接続された制御電源トランスフォーマーである場合、交流キャパシタトリップ装置が使用可能です。

閉じる回路では、一時的な接触ボタンを使用するべきです。これにより、メインコイルは閉じる期間中にのみ励磁されます。同様に、トリッピング（ラッチリリース）回路でも一時的な接触ボタンを使用します。保護リレーによる自動トリッピングのために、トリッピング（ラッチリリース）回路に常時開いた接点を接続し、保護リレーからの常時閉じた接点を閉じる回路に接続します。閉じる回路における常時閉じたリレー接点の目的は、トリッピング中にメインコイル回路が非励磁状態になることを確保することです。また、多機能マイクロプロセッサリレーの86機能または個別のロックアウトリレーを通じて、ロックアウト（86）リレー機能を含めることが望ましいです。

重要なのは、ユーザーの外部制御回路には、閉じる回路に保持接点を含めないことです。機械的にラッチされたコンタクタは、電磁石で保持されるコンタクタと同じように動作し、機械的なラッチが追加されています。メインコイル回路が継続的に励磁されている場合、トリッピングラッチが作動してもコンタクタは閉じたままになります。

障害中断とその後の再供給の間に必要な時間については、情報源によって推定値が異なりますが、ほとんどの情報源は、アーキング（開いたとき）の中断とその後の閉じる操作の接点閉鎖の間に少なくとも6サイクル必要であることを示しています。

ショートサーキットと過負荷に関する考慮事項

トランスフォーマーへの電力供給に使用されるコンタクタは、モータへの電力供給に使用されるコンタクタとは、電流制限ヒューズの特性以外は同じです。モータ回路を保護するためのヒューズはクラスMヒューズで、その保護特性はモータの用途要件に適しています。トランスフォーマーフィーダーの場合、ヒューズはクラスTヒューズを使用すべきであり、トランスフォーマーに適切な保護を提供するように設計されています。

ヒューズなしのコンタクタは、制限された遮断容量しかありません。したがって、コンタクタは常に電流制限ヒューズと組み合わせて使用する必要があります。コンタクタ（正常負荷電流と軽度の過負荷電流を遮断する）と電流制限ヒューズ（コンタクタ単独では遮断できない電流を遮断する）の組み合わせは、完全な過電流およびショートサーキット遮断容量を提供します。

過電流リレーを使用して、軽度の過負荷電流に対する保護を提供し、不要なヒューズの作動を避けるべきです。この保護は、ヒューズ-コンタクタ組み合わせの連続電流容量と調整する必要があります。ヒューズは大量の熱を発生するため、連続電流に対して推奨されるよりも少し大きいサイズで設定されることもあります。したがって、過電流リレーはトランスフォーマーだけでなく、ヒューズ-コンタクタ組み合わせにも過負荷保護を提供します。これは、ヒューズの機能がショートサーキット保護であり、過負荷保護ではないから適切です。

単相保護

現代のモータ過負荷保護装置は通常、入力電力の1相が失われたときにモータを自動的に切断する保護機能を備えています。しかし、非モータフィーダーの場合、この「単相保護」は必要ないか、望ましくないかもしれません。たとえば、キャパシタまたは照明負荷は通常、単相条件下で損傷しません。それでも、ユーザーは単相保護が適切かどうかを考慮する必要があります。この機能を実装する最も一般的な方法は、電流制限ヒューズのプラungerによって機械的に作動するヒューズトリップアクセサリーを提供することです。このオプションでは、任意の単一の一次電流制限ヒューズが作動すると、ヒューズのインジケータプラungerがトリップレバーを動作させ、コンタクタを開きます。

その他のアプリケーションに関する考慮事項

機械的にラッチされたコンタクタは、電磁石で保持されるコンタクタと共通の多くのアプリケーション特性を持っています。遮断器とは異なり、コンタクタは頻繁な操作に設計されており、20万回の電気操作が可能です。コンタクタから供給できるトランスフォーマーのサイズは、利用可能なヒューズ（特に7.2 kVの場合）とコンタクタの連続電流容量によって制限されます。

コンタクタは、低エネルギー制御電力を要求するように設計されています。したがって、その閉じる速度と開く速度は比較的遅いかもしれません。典型的な閉じる時間は400 Aで40 ms、720 Aで70 ms、開く時間は400 Aで90 ms、720 Aで35 msです。これらの時間が遮断器の動作時間よりも長くても、通常、制御回路やシステム操作手順に特別な考慮を必要とすることはありません。ラッチされたコンタクタは、中圧制御器の設計に統合され、遮断器に必要な遷移セクションや大型のスイッチギア筐体を排除します。機械的にラッチされたコンタクタはショートサーキット保護のためにヒューズを使用するため、重大な障害時にはヒューズが作動する可能性があります。これが発生した場合、ヒューズの交換にかかるダウンタイムは遮断器を使用する場合よりも長いです。しかし、経験によれば、重大な障害は比較的稀であるため、これは大きな問題にはなりません。

まとめ

コンタクタは数十年間、トランスフォーマーや他の非モータ負荷への電力供給に使用されてきました。近年、その使用は大幅に増加しています。特にトランスフォーマーが中圧コンタクタによって供給される場合、機械的にラッチされたコンタクタの使用は特に適しています。