電磁開閉器（マグネットスイッチ）

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電磁開閉器とは

電磁開閉器＝電磁接触器＋サーマルリレー

電磁開閉器（マグネットスイッチ）とは、電磁接触器（マグネットコンタクタ）とサーマルリレーを組み合わせたものです。主に、モーター等の負荷の電源ラインに設置され、負荷をオンオフするために用います。
電磁接触器は、電磁石の力で接点を開閉する機器です。コンタクタともいいます。サーマルリレーは、熱を利用した保護継電器です。この２つを組み合わせることによって、負荷のＯＮ・ＯＦＦと、負荷に過電流が流れ焼損することを防止することができます。
図１

図１は電磁開閉器の構成です。
発停スイッチをＯＮにすると、電磁接触器内の電磁石が接点を引き付け、主回路接点と補助接点をＯＮします。
主接点がＯＮになると負荷電流が流れます。負荷電流が流れることによってサーマルリレー内のヒーターはバイメタルを加熱します。

図２

図２はバイメタルの構造です。熱膨張率の異なる２つの金属を接合し、加熱されることで湾曲するようにしたものです。

図３

図３は負荷に過電流が流れたため、バイメタルの湾曲が大きくなり、電磁接触器がＯＦＦになった図です。
このように、サーマルリレーは負荷電流が過大になると自動的に電磁接触器をＯＦＦにします。

２素子と３素子

サーマルリレーには２素子と３素子があります。
素子とはバイメタルとヒーターのことを指していて、２素子はバイメタルとヒーターが２セット、３素子はバイメタルとヒーターが３セット取り付けられます。２素子の場合、Ｓ相はバイメタル及びヒーターを使用せずに直接接続されます。
２素子は過負荷保護のみで動作します。３素子は過負荷保護と欠相保護で動作します。
過負荷保護のみの１つの動作要素を１Ｅ、過負荷保護と欠相保護の２つの動作要素を２Ｅといいます。
２素子は１Ｅ、３素子は２Ｅとなります。（要素は英語でｅｌｅｍｅｎｔなのでＥと表す。）
２素子＝２Ｅではありませんので注意しましょう。

２Ｅの動作

図４　無通電時

図４は２Ｅサーマルリレーの無通電時の図です。
無通電時のため、バイメタルは湾曲していません。

図５　平常運転時

図５は平常運転時のサーマルリレーの図です。バイメタルの点線は無通電時の位置を表しています。平常運転時は３つのヒーターにそれぞれ同じ大きさの電流が流れますのでバイメタルが３つとも同様に湾曲します。しかし正常な電流ではバイメタルの湾曲が小さいため、故障信号接点が入らず運転を継続します。

図６　３相過負荷運転時

図６は３相過負荷運転時のサーマルリレーの図です。図５の平常運転時と比べバイメタルが３つとも大きく湾曲します。これにより故障信号接点が入り過負荷保護を行います。

図７　欠相運転時

図７は欠相運転時のサーマルリレーの図です。
左の相が欠相し、中央と右のヒーターのみ電流が流れてバイメタルが湾曲しています。
欠相の場合はバイメタルの湾曲が過負荷レベルに達していなくても動作するように図７のような機構になっています。

遮断器と電磁開閉器の違い

遮断器と電磁開閉器の役目

遮断器（ブレーカー）は、短絡保護と過負荷保護の役目があります。遮断できる電流は定格電流の約５００〜１０００倍、電気的開閉耐久回数は約６０００回、開閉頻度も約６回／時間となっています。
電磁開閉器は負荷の発停と過負荷保護の役目があります。遮断できる電流は定格電流の約１０倍、電気的開閉耐久回数は約１００万回、開閉頻度も約１２００回／時間となっています。
電磁開閉器は、遮断器に比べて、頻繁な開閉に耐えられるようになっています。しかし、短絡電流のような大電流は遮断できないため、電磁開閉器の電源側には遮断器を設置する必要があります。

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