モーターソフトスターター

モーターソフトスターターは、 AC電気モーターで使用される装置で、始動時にパワートレインの負荷とトルク、およびモーターの電流サージを一時的に低減します。これにより、モーターとシャフトの機械的ストレス、および接続された電源ケーブルと配電ネットワークの電気力学的ストレスが軽減され、システムの寿命が延びます。^[1]^{: 150}

ソフトスターターは、機械式または電気式の装置、あるいはその両方の組み合わせで構成できます。機械式ソフトスターターには、他の形式のトルクリミッターと同様に、流体、磁力、またはスチールショットを使用してトルクを伝達するクラッチや数種類のカップリングが含まれます。電気式ソフトスターターは、電圧または電流入力を一時的に減らすことでトルクを減らす制御システム、または電気回路内でのモーターの接続方法を一時的に変更する装置です。

運営原則

電気モーターのアーマチュアが動いているときはいつでも、モーターの動作と発電機の動作の両方が同時に発生しています。発電機の動作によって生成される電磁力は、望ましいモーターの動作に反対し、モーター速度とともに増加する可変モーター抵抗を効果的に生成します。モーターに電圧が印加されると、この抵抗によってモーターが引き出す電流が決まります。静止時には抵抗が比較的低いため、モーターに全線電圧が印加されると、始動電流または突入電流が高くなる可能性があります。DC モーターと比較すると、AC モーターはステータ抵抗が大幅に高く、それに応じて突入電流が低くなる傾向があります。^[1]^{: 24}

それにもかかわらず、誘導モーターの直入れ始動には、動作電流の最大 7 ～ 10 倍の突入電流が伴い、効率の高いモーターでは動作電流の 10 ～ 15 倍の突入電流が発生することがあります。さらに、始動トルクは動作トルクの最大 3 倍になることがあります。始動トルクの過渡現象により、機械に突然の機械的ストレスが発生し、耐用年数が短くなります。さらに、高い突入電流により電源にストレスがかかり、電圧低下につながる可能性があります。その結果、敏感な機器の寿命が短くなる可能性があります。^[1]特に住宅設備でよく見られるもう 1 つの副作用は、高い突入電流によってサイトの電源に生じる電圧低下で、これはライトのちらつきとして目に見えるようになります。

ソフトスタータは、始動フェーズ中にモーターの電圧供給を継続的に制御します。これにより、モーターは機械の負荷動作に合わせて調整されます。機械操作機器はスムーズに加速されます。これにより、耐用年数が延び、操作動作が改善され、作業フローがスムーズになります。電気式ソフトスタータは、ソリッドステートデバイスを使用して電流の流れを制御し、モーターに適用される電圧を制御できます。モーターに適用される線間電圧と直列に接続するか、デルタ接続モーターのデルタ (Δ) ループ内に接続して、各巻線に適用される電圧を制御することができます。ソリッドステートソフトスタータは、誘導モーターに適用される電圧の 1 つ以上の位相を制御でき、3 相制御によって最良の結果が得られます。2 相で制御されるソフトスタータには、制御されていない位相が制御されている位相に対して常にいくらかの電流の不均衡を示すという欠点があります。通常、電圧は逆並列接続されたシリコン制御整流器（サイリスタ）によって制御されますが、三相制御の場合、制御要素は逆並列接続されたSCRとダイオードになることもあります。^[2]^[3]

モーターの始動電流を制限する別の方法は、直列リアクトルです。直列リアクトルに空芯を使用すると、25kW 415Vから30MW 11kVまでのすべてのタイプの3相誘導モーター[同期/非同期]に適した、非常に効率的で信頼性の高いソフトスターターを設計できます。ポンプ、コンプレッサー、ファンなどのアプリケーションでは、空芯直列リアクトルソフトスターターの使用は非常に一般的です。通常、高始動トルクのアプリケーションではこの方法は使用されません。

アプリケーション

ソフトスターターは、個々のアプリケーションの要件に合わせて設定できます。可変周波数ドライブと比較すると、ソフトスターターはユーザーによる調整がほとんど必要ありません。一部のソフトスターターには、ドライブ設定をモーター負荷の特性に合わせて自動的に調整する「学習」プロセスも含まれており、始動時の突入電力要件が軽減されます。ポンプアプリケーションでは、ソフトスターターにより、ウォーターハンマーにつながる可能性のある圧力サージを回避できます。コンベアベルトシステムはスムーズに始動できるため、駆動部品への衝撃やストレスを回避できます。ベルト駆動のファンやその他のシステムは、ベルトの滑りや空気圧サージを回避するためにゆっくりと始動できます。ソフトスターターは電動 R/C ヘリコプターに使用されており、ローターブレードが突然のサージではなく、スムーズで制御された方法で回転します。すべてのシステムで、ソフトスタートは突入電流を制限するため、電源の安定性が向上し、他の負荷に影響を与える可能性のある過渡電圧降下が軽減されます。 ^[4]^[5]^[6]

参照

参考文献

^ abc シスキンド、チャールズ S. (1963)。産業における電気制御システム。ニューヨーク：マグロウヒル社。p. 150。ISBN 978-0-07-057746-6。
^ 「ソフトスターター」. machinedesign.com. 2014-07-16.
^ 「Reliance Electric GV3000 ドライブ 50V4160 | Automation Industrial」50v4160.com . 2024年1月2日閲覧。
^ Bartos, Frank J. (2004-09-01). 「AC ドライブは 21 世紀でも重要な存在であり続ける」。制御エンジニアリング。2008 年 9 月 17 日時点のオリジナルからアーカイブ。2008 年 3 月 28 日閲覧。
^ Eisenbrown, Robert E. (2008-05-18). 「AC ドライブ、革新と成長の歴史的および将来の展望」。ウィスコンシン電気機械およびパワーエレクトロニクスコンソーシアム (WEMPEC) 25 周年記念基調講演。ウィスコンシン大学、マディソン、ウィスコンシン州、米国: WEMPEC。pp. 6–10。2007-08-18 にオリジナルからアーカイブ。2008-03-28に取得。
^ Jahns, Thomas M.; Owen, Edward L. (2001 年 1 月)。「ミレニアムにおける AC 可変速ドライブ: ここまでの経緯」IEEE Transactions on Power Electronics 16 ( 1): 17–25。Bibcode :2001ITPE...16...17J。doi :10.1109 / 63.903985。

[Siskind-1] シスキンド、チャールズ S. (1963)。産業における電気制御システム。ニューヨーク：マグロウヒル社。p. 150。ISBN 978-0-07-057746-6。

[2] 「ソフトスターター」. machinedesign.com. 2014-07-16.

[3] 「Reliance Electric GV3000 ドライブ 50V4160 | Automation Industrial」50v4160.com . 2024年1月2日閲覧。

[Bartos21st-4] Bartos, Frank J. (2004-09-01). 「AC ドライブは 21 世紀でも重要な存在であり続ける」。制御エンジニアリング。2008 年 9 月 17 日時点のオリジナルからアーカイブ。2008 年 3 月 28 日閲覧。

[5] Eisenbrown, Robert E. (2008-05-18). 「AC ドライブ、革新と成長の歴史的および将来の展望」。ウィスコンシン電気機械およびパワーエレクトロニクスコンソーシアム (WEMPEC) 25 周年記念基調講演。ウィスコンシン大学、マディソン、ウィスコンシン州、米国: WEMPEC。pp. 6–10。2007-08-18 にオリジナルからアーカイブ。2008-03-28に取得。

[6] Jahns, Thomas M.; Owen, Edward L. (2001 年 1 月)。「ミレニアムにおける AC 可変速ドライブ: ここまでの経緯」IEEE Transactions on Power Electronics 16 ( 1): 17–25。Bibcode :2001ITPE...16...17J。doi :10.1109 / 63.903985。