誘導電動機の始動法

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始動法の種類

減電圧始動法で始動電流やショックを軽減

誘導電動機の始動を大きく２つに分類すると、電源の全電圧を掛けて始動する全電圧始動と、電圧を下げて始動する減電圧始動（スターデルタ始動、リアクトル始動）に分けられます。
誘導電動機の始動時は、大きな電流が流れます。小容量の誘導電動機の場合、電源電圧をそのまま掛けて始動しても支障ありませんが、大容量の誘導電動機の場合は始動電流が著しく大きくなるため、それに耐えうる電源容量が必要になります。また始動時の回転ショックも大きくなります。そのため小容量の誘導電動機には全電圧始動法、大容量の誘導電動機には減電圧始動法が用いられます。

全電圧始動法（＝ラインスタート、直入始動法）

始動から誘導電動機に電源電圧をそのまま印加して始動する始動法です。
停止状態の誘導電動機に電源電圧をそのまま印加するため、始動電流が大きくなります。その値は定格電流の５〜１０倍にもなります。この始動電流にあわせてモーターの電源を用意するには大きなブレーカーと太いケーブルが必要になります。始動時の大電流の影響で、電圧降下が発生し同じ系統の機器に影響が出ることもあります。
そして始動時の始動トルク・加速トルクが大きく始動時間が短いです。電動機のショックが大きいため、比較的小容量の誘導電動機に採用されます。

図１はかご型誘導電動機を全電圧始動する回路図です。始動するときはＭＣ−Ｍを閉じて電動機に全電圧を印加します。回路がシンプルで始動用の機器が不要です。
図１

スターデルタ始動法

減電圧始動法の中でもっともよく使われる方式です。通常、運転中の誘導電動機の巻線はデルタ結線になっており、電源の線間電圧が各巻線に印加されています。スターデルタ始動法は、始動時はスター結線とし、ある程度加速してからデルタ結線に切り替え全電圧を印加します。スターデルタ始動法は始動電流を全電圧始動法で始動した場合の１／３とすることができます。
始動による突入電流が軽減でき、減電圧始動法の中では安価な始動装置です。始動トルク・加速トルクが小さいので無負荷状態で始動できる負荷に用いられます。

図２はかご型誘導電動機をスターデルタ始動する回路図です。始動するときはＭＣ−ＭとＭＣ−Ｓを閉じて、電動機の巻線をスター結線にします。このとき各巻線には線間電圧の１／√３が印加されています。この状態で加速し一定時間経過後、ＭＣ−Ｓを開いてＭＣ−Ｄを閉じます。すると巻線がデルタ結線になり、各巻線に全電圧を印加します。
図２

図３

図３はデルタ結線です。
デルタ結線の場合、Ｒに流れる電流’Ｉｒａは
’Ｉｒａ＝’Ｖａｂ／Ｒ
となります。線電流である’Ｉａは相電流である’Ｉａｄの√３倍ですので
’Ｉａ＝√３’Ｖａｂ／Ｒ
となります。
図４

図４はスター結線です。
スター結線の場合、Ｒに流れる電流’Ｉａｙは
’Ｉａｙ＝’Ｅａ／Ｒ
相電圧である’Ｅａは線間電圧である’Ｖａｂの１／√３ですので
’Ｅａ＝’Ｖａｂ／√３
よって
’Ｉａｙ＝’Ｖａｂ／√３Ｒ
線電流である’Ｉａは相電流である’Ｉａｄと同じですので
’Ｉａ＝’Ｖａｂ／√３Ｒ
となります。
ここでスター結線のときの線電流’Ｉａ＝’Ｖａｂ／√３Ｒとデルタ結線のときの線電流’Ｉａ＝√３’Ｖａｂ／Ｒを比較すると
スター結線のときの線電流／デルタ結線のときの線電流
＝（’Ｖａｂ／√３Ｒ）／（√３’Ｖａｂ／Ｒ）
＝（’Ｖａｂ／√３Ｒ）×（Ｒ／√３’Ｖａｂ）
＝（１／√３）×（１／√３）
＝１／３
となり、スター結線のときの線電流は、デルタ結線のときの線電流の１／３になることがわかります。

リアクトル始動法

始動リアクトルを用いた始動法です。誘導電動機の１次側にリアクトルを設置し、リアクトルによる電圧効果分を下げた電圧を電動機に印加して始動する方式です。
リアクトルの巻線から出された数段階のタップを選択することにより始動電流や始動トルクを調整することができます。始動トルクは始動電流の２乗に比例するため、始動電流の減少に伴って始動トルクは大きく減少します。

図５はかご型誘導電動機をリアクトル始動する回路図です。電動機の巻線と直列に始動用リアクトルを接続し、始動時はＭＣ−Ｍを閉じて加速し、一定時間経過後、ＭＣ−Ｄを閉じて始動用リアクトルを短絡し、電動機各巻線に全電圧を印加します。
図５

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