電動機は動き出す瞬間が一番の難所です。定格の何倍もの始動電流が流れるため、これを抑える工夫が必要になります。代表格がスターデルタ始動です。
雪村 ましろ
あの…前に家で掃除機をつけた瞬間、部屋の照明がふっと暗くなったんです。
あれって関係ありますか?
香月 リサ 先生
とても鋭い観察ね、ましろちゃん。
あれこそ今日のテーマそのものよ。
電動機は動き出す瞬間に、定格電流の5倍から8倍もの電流が流れるの。
戸倉 ジャスミン
マジで!? 8倍って、そんなに食うの?
深見 つむぎ
この大電流を始動電流というわ。
止まっている回転子は、すべりが1、つまり磁界とまったく同じ速度差の状態。
誘導される電流が最大になるの。
香月 リサ 先生
そして大電流が流れれば、電線での電圧降下も大きくなる。
だから同じ系統につながっている照明が一瞬暗くなるのよ。
ましろちゃんが見たのは、まさにその現象。
雪村 ましろ
えへへ、なんだかうれしいです。
ちゃんと理由があったんですね。
戸倉 ジャスミン
でもさ、暗くなるくらい別にいいじゃん?
深見 つむぎ
…ジャスミンさん、それは工場だと困るのよ。
他の機械が電圧不足で止まったり、遮断器が落ちたりする。
だから始動電流は抑えるのが原則なの。
香月 リサ 先生
そこで登場するのが始動法。
小容量なら定格電圧をそのままかける全電圧始動、いわゆる直入れ始動でいいわ。
構造が単純で安いのが利点ね。
香月 リサ 先生
でも中容量以上になると、始動時だけ電圧を下げる工夫をするの。
その代表がスターデルタ始動よ。
戸倉 ジャスミン
スターデルタ…星と三角?
深見 つむぎ
そう。
始動するときは巻線をY結線にして、回転が上がってきたらΔ結線に切り替えるの。
Y結線では巻線1相あたりにかかる電圧が線間電圧の1/√3になるわ。
香月 リサ 先生
電圧が1/√3になると、電流も1/√3。
さらに三相全体で見た線電流は、そこからもう一段下がって、結果として始動電流は全電圧始動の1/3になるの。
雪村 ましろ
1/3…だいぶ助かりますね。
でも、いいことばっかりなんですか?
香月 リサ 先生
いいえ。
ここが試験の急所ね。
トルクは電圧の2乗に比例するから、電圧が1/√3になるとトルクは1/3。
つまり始動電流も始動トルクも、どちらも1/3になるのよ。
戸倉 ジャスミン
えーっ、力も3分の1に減っちゃうの? じゃあ重い荷物を持ち上げるやつだと動かないじゃん。
深見 つむぎ
そのとおり。
だから重負荷の起動にはスターデルタ始動は向かないわ。
電流は減らしたいけど力は欲しい…そのトレードオフを理解しているかを試験は問うてくるの。
香月 リサ 先生
覚え方はシンプル。
スターデルタ始動は「電流も トルクも 1/3」。
この2つをセットで暗記してしまいなさい。
確認クイズ
スターデルタ始動法を用いた場合、始動電流および始動トルクは、全電圧始動の場合と比べてそれぞれ何倍になるか。
- 始動電流・始動トルクとも 1/3 倍
- 始動電流・始動トルクとも 1/√3 倍
- 始動電流は 1/3 倍、始動トルクは 3 倍
- 始動電流は 1/√3 倍、始動トルクは 1/3 倍
こたえを見る
正解: 1. 始動電流・始動トルクとも 1/3 倍
始動時にY結線とすると、巻線1相にかかる電圧が線間電圧の1/√3になります。その結果、始動電流も始動トルクも全電圧始動時の1/3になります。電流だけが減ってトルクはそのまま、という都合のよい話ではない点が最大のポイントです。選択肢3のようにトルクが増えることはありません。
