モータ保護用サーモリレーの選び方
モーターオーバーロード保護用サーマルリレー：原理、選択、および適用
モータ制御システムにおいて、ヒューズは主にショートサーキット保護に使用されます。しかし、長期のオーバーロード、頻繁な正転逆転動作、または低電圧運転による過熱を保護することはできません。現在、サーマルリレーは広くモーターオーバーロード保護に使用されています。サーマルリレーは、電流の熱効果に基づいて動作する保護装置であり、基本的に一種類の電流リレーです。加熱要素を通る電流によって発熱し、異なる膨張係数を持つ2つの金属で構成されたバイメタルストリップが変形します。この変形が一定の閾値に達すると、連動機構が作動し、制御回路が開きます。これによりコンタクターが非励磁となり、メイン回路が切断され、モーターがオーバーロードから保護されます。
サーマルリレーは、加熱要素の数によって2極タイプと3極タイプに分類されます。3極リレーはさらに、相欠落保護付きと無しに分けられます。一般的なシリーズにはJR0、JR9、JR14、JR16があります。サーマルリレーの時間-電流特性（アンペア-秒特性）は通常、モーターの許容オーバーロード曲線に一致する逆時間特性を示します：オーバーロード電流が大きいほどトリップ時間が短くなり、逆にオーバーロード電流が小さいほどトリップ時間が長くなります。適切に選択すれば、リレーはモーターが熱限界に達する前にトリップし、モーターのオーバーロード容量を最大限に活用しながら損傷を防ぐことができます。
小型で構造が単純かつコストが低いことから、サーマルリレーは工業用途でのモーター保護に広く使用されています。
I. サーマルリレーによるモーター保護
モーターのスタータ巻線接続タイプは、オーバーロードおよび相欠落電流特性を決定し、これが適切なサーマルリレーの種類を決定します。
星形（Y）接続スタータ巻線
星形接続では、ライン電流は位相電流と同じです。モーターがオーバーロードになると、通常、3つの位相電流が増加します。3相供給電圧が均等でモーター電流が対称であれば、2極サーマルリレーは3相モーターを効果的に保護できます。しかし、3相電圧が著しく不均衡である場合（たとえば、4%の電圧不均衡が25%の電流不均衡を引き起こす場合）、または故障電流が加熱要素を通過しない単相ショートサーキットが発生した場合、2極リレーは十分な保護を提供できないことがあります。このような場合、3極サーマルリレーを使用する必要があります。
デルタ（Δ）接続スタータ巻線
正常運転時には、ライン電流（I）= 0.58 × 位相電流（Iφ）、位相電流 Iφ = 0.58 × ライン電流 I です。ある供給相が失われた場合（たとえば、B相が開いた場合、図1参照）、巻線のインピーダンスが等しいため、Ic = Ia + Ib = 1.5Iφ、Ib = (2/3)Ic となります。これにより、ライン電流は位相電流を正確に反映しなくなるため、ライン電流による保護は真の巻線オーバーロードを検出できません。
満負荷時に相欠落が発生した場合、Ia = 0.58Ie、Ib = 1.16Ie—この過電流は標準的な3極サーマルリレーがトリップするのに十分です。しかし、定格負荷の64%での相欠落の場合、Ia = 0.37Ie、Ib = 0.75Ie となります。相欠落による過電流は20%未満なので、標準的な3極リレーはトリップしない可能性がありますが、ある相には通常よりも58%多い電流が流れ、モーターが焼損するリスクがあります。したがって、デルタ接続のモーターに対しては、標準的な3極サーマルリレーは効果的な保護を提供できず、相欠落保護リレーを使用する必要があります。
あるスタータ巻線が断線した場合（たとえば、巻線リードと端子間の接続が緩んでいる場合、AとB間が開いた場合、図2参照）、Ia = Ic = Iφ、Ib = Iφ となります。ここでは、一つのライン電流が位相電流と同じになるため、通常の運転時と同様です。この場合、相欠落保護リレーは依然として保護を提供することができますが、供給側の相欠落を検出する相欠落保護装置は動作しません。
II. サーマルリレーの選択
サーマルリレーの適切な選択と使用はよく知られたトピックですが、不適切な選択と使用によるモーターの焼損事故はまだ頻繁に発生しています。したがって、初心者は以下の点に注意すべきです：
保護対象のモーターのモデル、仕様、特性を理解する。
タイプ選択：3相電圧の不均衡が頻繁に発生する農村地域では、星形接続のモーターには標準的な3極サーマルリレーを使用し、デルタ接続のモーターには相欠落保護リレーを使用する。
定格電流選択：サーマルリレーの定格電流はモーターの定格電流に基づいて選択し、次に加熱要素の定格電流を選択する。加熱要素の設定電流の調整範囲は製造元の表で確認できる。モーターの起動電流が定格電流の約6倍で、起動時間が5秒未満の場合、加熱要素の電流をモーターの定格電流と同じに設定する。起動時間が長い、衝撃負荷がある、または停止が許可されないモーターの場合は、電流をモーターの定格電流の1.1～1.15倍に設定する。
例： 定格電流30.3 A、起動電流が定格の6倍、短い起動時間、衝撃負荷なしのモーター。適切なモデルはJR0-40、JR0-60、またはJR16-60。JR16-60を使用する場合：リレーの定格電流は60 A、3極タイプ。32 Aの加熱要素を選択し、約30.3 Aに調整する。
接続ワイヤ選択：太すぎたり細すぎたりするワイヤを使用すると、放熱が影響を受け、サーマルリレーの性能に影響を与える。ワイヤのサイズは製造元の指示または電気ハンドブックに従う。
オーバーロード能力が低かったり冷却が悪かったりするモーター：サーマルリレーの定格電流をモーターの定格電流の60％～80％に設定する。
リセットモード：サーマルリレーは通常、手動リセットと自動リセットの両方のモードを提供し、調整ネジで切り替え可能。製造元は通常、自動リセットモードで出荷する。選択は制御回路による。一般的なルールとして、リレーが自動リセットしても、保護されたモーターは自動的に再起動しないようにする—それ以外の場合、リレーを手動リセットに設定して、故障状態での繰り返し起動と機器の損傷を防ぐ。たとえば、プッシュボタンを使用する手動起動/停止回路では自動リセットが許容されるが、自動起動回路では手動リセットを使用する。
III. 使用時の注意事項
サーマルリレーの寿命を延ばし、最適な性能を確保するためには、以下の点に注意してください：
リレー端子への接続ワイヤは、規格に厳密に従って使用する。
サーマルリレーはショートサーキット保護を提供しないので、別途ヒューズを設置する必要がある。非常に長い起動時間、頻繁な操作、または間歇的な負荷サイクルを持つモーターには適していない。
他の装置と一緒に設置する場合は、熱干渉を避けるためにサーマルリレーをそれらの下に設置する。定期的に埃や汚れを掃除する。
トリップ後、自動リセットは5秒以内に発生する；手動リセットはリセットボタンを押す前に2分待つ。
ショートサーキット障害後、加熱要素の損傷とバイメタルストリップの変形（バイメタルストリップを曲げてはならない）をチェックするが、部品を取り外してはならない。
サーマルリレーを交換する際は、新しいものと古いものの仕様が一致することを確認する。
結論
サーマルリレーを適切に選択し、正しい配線を行い、適切に使用することで、モーターに対する効果的なオーバーロード保護を達成することができます。
