電気モータは今日の産業のバックボーンとなっており、大半の製造プロセスに必要な機械エネルギーを供給しています。各国の政府機関は、1馬力を超える電気モータには何らかの形の熱過負荷保護を実装しなければならないという厳格な要件を課しています。さまざまな異なるオプションがあるなか、どのようにして特定のモータスタータのアプリケーションに適切な過負荷リレーを選択すればよいのでしょうか。
全電圧モータスタータに理想的な過負荷リレーを検討する場合、過負荷リレーの次のような側面を考慮する必要があります。
• 保護機能
• 診断機能
• 統合機能
過負荷リレーは少なくとも熱過負荷保護を提供する必要があります。この形式での保護は、電気モータによって消費されている電流を測定し、熱過負荷モデルに提供して電気モータ内の熱容量をシミュレートします。過負荷モデルには、I2Tと二体モデルの2つがあります。I2Tは最も一般的なモデルで、大半のバイメタル、共晶合金、および電子過負荷リレーに使用されます。二体モデルは、電気モータの始動特性と運転特性が考慮されます。このモデルは、特に大型または中型の電圧電気モータで、電気モータ内の熱容量をより正確にシミュレートできます。
次に検討すべき重要な保護機能として、欠相保護があります。欠相はモータが故障する主要な原因となります。これは電流の1相が0Aとなった場合にヒューズが溶断して発生します。過負荷保護アルゴリズムでは、欠相を検出するのに30分以上を要します。欠相状態が長く続くと、電気モータが損傷します。電子過負荷リレーでは、欠相状態を3秒以内に検出できます。
モータと機械の予防措置的な保護として検討すべきその他の保護機能として、地絡電流、ジャム(詰まり)、ストール、負荷不足、不平衡、電圧、電源保護などがあります。大型の高価なモータでは、過負荷保護アルゴリズムより先に電気モータを停止して損傷を防止するこれらの追加保護機能が役立ちます。これらの追加保護機能を搭載できるのは、電子過負荷リレーのみです。
それ以外に検討すべき設計機能として、過負荷リレーによって提供される診断情報があります。電子過負荷リレーは、制御システムまたはオペレータに情報を表示または通信できます。電子過負荷リレーは、少なくとも、使用される熱容量の割合(%TCU)と全負荷定格電流の割合(%FLA)を通信する必要があります。これら2つの診断パラメータは、電気モータの熱容量と電流ドローをリアルタイムで報告し、モータのオペレータに過負荷トリップが起こる可能性のある時期を示すことができます。%TCUが100%に達すると、電子過負荷によって過負荷トリップが強制的に作動されます。
よりハイエンドの電子過負荷リレーは、トリップまでの時間、リセットまでの時間、電流RMS、地絡電流、電圧RMS、電力、過去、エネルギーの診断情報を提供できます。この情報は、高額のモータやプロセスに不可欠なモータを保護する際に有用です。この診断情報を基に、オペレータは、いつ過負荷トリップが起こるかを予測して、重要な業務上の意思決定を行なうことが可能です。また、保守要員は、モータに予期しない問題が発生した際に修理に要する時間を最小限に抑えることができます。
最後に検討すべき設計機能として、過負荷リレーが提供する統合機能があります。電子過負荷リレーにはさまざまな電流範囲のものがあり、広範なモータの保護に必要となる部品の数を最小限に抑えることができます。一部の過負荷リレーは、コンタクタの負荷側に直接取付けられ、設置時間を短縮しスペースと配線を低減できます。また、交換時間を最小限に抑えるための脱着式端子台が搭載された過負荷リレーもあります。一部の電子過負荷リレーはモジュール式で、特定のモータスタータのアプリケーションに必要な特定の保護機能と統合機能を選択できます。また、全電圧スタータに必要な制御機構の追加配線を減らすための機械アクセサリを使用できる過負荷リレーもあります。
通信およびI/Oオプションのある電子過負荷リレーは、マウスを数回クリックするだけで同一ブランドの対応する制御システムに簡単に統合できます。これらのシステムは、電子過負荷リレーを分散型I/Oデバイスとして使用しており、通信ネットワークのコマンドを使用してコンタクタコイルを制御します。
最適な過負荷リレーとはどのようなものでしょうか。その答えは、具体的な電気モータアプリケーションによって異なります。プロセスに不可欠ではない運用を制御する単純なモータ制御システムの場合は、基本的なバイメタルまたは共晶合金過負荷リレーで十分です。プロセスに不可欠な運用を制御する大型の複雑なモータ制御アプリケーションの場合、制御システムの複雑性を軽減し診断情報を提供する電子過負荷リレーを検討する必要があります。
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