かご型誘導電動機の始動方法(全電圧･ｽﾀｰﾃﾞﾙﾀ･ﾘｱｸﾄﾙ･ｺﾝﾄﾞﾙﾌｧ始動法)

　誘導電動機には「かご型」と「巻線型」の２種類があります。ここでは「かご型」に分類される誘導電動機の始動方法について紹介します。

かご型と巻線型の構造的な違いは次のとおりで、２次回路（回転子）の電気回路を外部へ引き出しているかどうかが大きな特徴の違いになります。

巻線型の場合は、図のようにスリップリングを介して電気回路を外部に取り出してあるので２次側の抵抗を変えたり、２次側にも電圧をかけるなど電気的な細工ができますが、かご型の場合はできません。

かご形は、外部（２次回路）へ抵抗が繋げない。
２次抵抗不変のため、１次電圧を変える方法が主流。

ここは、かご型の始動方法についての説明となります。

こちらの記事は「鹿の骨」さんにご投稿いただいた貴重な資料です。いつもありがとうございます。

誘導電動機の始動方法の説明
全電圧始動
スターデルタ始動　その１
スターデルタ始動　その２
リアクトル始動
コンドルファ始動
スターデルタ始動　その３（おまけ）
誘導電動機の始動方法の説明【ＰＤＦ版】

誘導電動機の始動方法の説明

三相誘導電動機の始動方法の説明です。
三相の誘導電動機には色々な始動方法が有ります。
此処では、代表的な次の始動方法を説明します。

　１．全電圧始動
　２．スターデルタ始動
　３．リアクトル始動
　４．コンドルファ始動
此処では、かご型誘導電動機の始動方法に関して記述します。
（巻線型では無いと言う意味です。）

全電圧始動

　最も一般的に用いられる始動方法です。
他の始動方法は何れの方法も始動時に巻線に印加する電圧が、定格電圧より低い値になりますが、
この方式は定格電圧がそのまま印加されるので、この名前が付きました。（多分？）
因みに、他の方式は「減電圧始動」と呼ばれます。
全電圧始動は、他に、直入れ始動、ラインスタート、ＬＳ等と呼ばれます。
下記に始動回路を記載します。

図に示した通り、ＯＮ／ＯＦＦの制御はピンクで示した、マグネットスイッチのみで行います。
電動機の容量が７．５ｋＷ（２００Ｖ級）以下（程度）の場合に一般的に用いられます。

（長所）
構造が単純。制御盤をコンパクトに作る事が出来る。安い。
始動トルクが大きい。（概ね定格トルクの１２５％程度。）

（短所）
始動電流が大きい。（一般的に定格電流の６倍で、１０秒程度。）
始動時のショックが大きい。（電気的、機械的両方。）

スターデルタ始動　その１

　全電圧始動と同様に最も一般的に用いられる始動方法です。
減電圧始動の一種です。
電動機の巻線を始動時にスターに接続し、始動後はデルタに接続します。
オープンスターデルタ始動とクローズドスターデルタの二種類が有ります。
一般的にはオープンスターデルタ始動です。
正式名称はオープン・トランディッション・スターデルタ始動と言う。（らしい。）
下図参照。

始動順序は下記になります。
ＭＣ１閉。引き続きＭＣ３閉。ＭＣ２は開。これで、スター始動になります。
ＭＣ１はそのまま閉。ＭＣ３を開。ＭＣ２は開。この状態は空転になります。（トルクが急激に少なくなる。）
ＭＣ１はそのまま閉。ＭＣ２を閉。ＭＣ３は開。これでデルタ結線になります。

（長所）
始動電流が全電圧始動の場合と比較すると１／３になる。（定格電流の２倍程度になる。）
マグネットスイッチを３個使用するだけで回路構成が可能。従って、制御盤は正直大きくなるが、比較的コンパクトに作成できる。

（短所）
始動トルクが全電圧始動の場合と比較すると１／３になる。負荷の特性にも依るが、場合によっては始動できない事が有る。（一般的なポンプ、ファン等は全く問題ない。）
途中で空転状態が有るため、トルクに段が出来る。
始動時にショックが有る。しかも２回。
制御盤のＭＣ２とＭＣ３が同時に投入されると短絡になる。

スターデルタ始動　その２

　余り一般的では有りませんが、この様な方法も有ります。
オープンスターデルタ始動時のトルクの段付きを解消した始動方法です。
クローズド・トランディッション・スターデルタ始動と言います。
下図参照。

いやぁ～・・・何が何だか訳のワカラン結線図です。
図２と比較すると、マグネットスイッチが１つ増えて、制限抵抗が１セット付いています。
一体これで、何をどうしようと言うのでしょうか？
始動順序は下記になります。
① ＭＣ１閉。引き続きＭＣ３閉。ＭＣ２は開。ＭＣ４は開。これで、スター始動になります。
② ＭＣ１はそのまま閉。ＭＣ３もそのまま閉。ＭＣ４を閉。ＭＣ２のみ開。
③ ＭＣ１はそのまま閉。ＭＣ３を開。ＭＣ４はそのまま閉。ＭＣ２は開のまま。
④ ＭＣ１はそのまま閉。ＭＣ３はそのまま開。ＭＣ４はそのまま閉。ＭＣ２を閉。
⑤ ＭＣ１はそのまま閉。ＭＣ３はそのまま開。ＭＣ４を開。ＭＣ２はそのまま閉。
これでデルタ結線になります。

何が何だかサッパリワカラン！

図を書き直して見ましょう。少しは解りやすいかも・・・？
前ページの①は解ると思います。下図の状態です。スター結線になります。

引き続き②の状態の図です。

一見するとワケガワカラン結線ですが、よくよく見ると、この結線は、
巻線コイルと制限抵抗が並列に接続されたスター結線です。
次ページに等価回路を示します。

図５の等価回路です。

引き続き④の状態の図を次に示します。

この時点で、制限抵抗には電流が流れなくなります。
従って、ＭＣ４を開放し、⑤の状態に移行します。
下図参照。

最終形を次に整理して示します。
最終形です。デルタ結線になります。

この様にクローズドトランディッションスターデルタ始動は、始動途中で電源が切れる事が有りません。
従って、オープントランディッションと比較すると、トルクの段付きが非常に小さくなります。
段付きが０になれば理想ですが、この方式では出来ません。
突入電流の値ですが・・・・・ワカンナイです。
オープンスターデルタはスターからデルタに切り替わる時に、再度突入電流が流れますが、
この方式ですと、その値を小さく出来ると思います。
何れにせよヨクワカランのが本音です。ハイ。

尚、この方式では制限抵抗が発熱しますので、制御盤の大きさは結構大きくなり、且つ放熱を考慮したものが必要になると思います。
又、制限抵抗の代わりにリアクトルを用いても同じ効果が得られると思いますが、何故か抵抗を使って制御します。
リアクトルを使うと何か不都合でも有るのでしょうか？良く解りません？

リアクトル始動

これも減電圧始動の一種です。
電圧を下げる手段として、リアクトルを使用します。下図参照。

始動手順は下記になります。
① ＭＣ２は開のの状態でＭＣ１を閉。
② 始動したら、ＭＣ１を閉のまま、ＭＣ２を閉。
これで終わりです。
①の状態では、電動機に対してリアクトルが直列に接続されます。
従って、リアクトルに依りこの回路は電圧降下を起こします。
結果として、電動機には定格電圧より低い電圧が印加される事になります。
スターデルタ始動との使い分けですが、多分スターデルタ始動には容量上の上限値が有ると思います。

従って、非常に大きな容量（２００Ｖ級１１０ｋＷとか）の場合、スターデルタ回路が組めない事になるのだと思います。（マグネットスイッチの制作限界を超える？）
又、定格電圧が高圧（６ｋＶ級又は３ｋＶ級）になると、スターデルタでは何か不都合が有るのだ？と思っています。（実物は有るぞ。やったことが無いのでヨクワカラン！）

（長所）
良く解りませんが、大容量のものを起動できる。ではないでしょうか？
又、始動トルクは小さいのですが、始動途中（加速途中）のトルクは大きくなります。
（参考書にこの様に書いてあった。丸写し。詳細は・・・聞くな！ワカラン。）
従って、回転数が上がると、必要とされるトルクが大きくなる負荷などに都合が良いと思います。

（短所）
起動トルクが小さい。
スターデルタと比較して、例えば始動電流が１／３になるようにリアクトルの容量を設定したとします。
この時のトルクは１／３では無く、１／９（＝１／３2）になります。
これは、電流値を下げると、同時に電動機に印加される電圧も同じ比率で下がりますのでこうなります。
スターデルタ起動とは決定的に違いますのでご注意下さい。
制御盤が大きくなる。
リアクトルは、機器の性格上余りコンパクトにはなりません。
従って、リアクトルを内蔵させた場合、制御盤が大きく重くなります。

コンドルファ始動

これも減電圧始動の一種です。
電圧を下げる手段として、補償器を使用します。
補償器とは、中間タップ付きのスター結線単巻きトランスの事です。下図参照。

上図は、始動時の回路を省略して記載したものです。
実際は、次ページに示すような回路を組みます。
（補償器＜＝＝ナンジャコリャ！）

実際の回路図です。
訳が解らない結線に見えます。

「訳が解らない。」に追い打ちを掛けるようですが、動作は次のようになります。
始動順序は下記になります。
① ＭＣ２閉。引き続きＭＣ１閉。ＭＣ３は開のまま。これで、補償器を経由した減電圧始動になります。
② ＭＣ１はそのまま閉。引き続きＭＣ２開。ＭＣ３は開のまま。これで、補償器をリアクトルとして使用
した減電圧始動になります。
③ ＭＣ１はそのまま閉。ＭＣ３を閉。ＭＣ２は開のまま。
これでデルタ結線になります。
理解を得るために各動作を説明します。

上図は①の動作の結線図です。
補償器を単巻トランスとして使用しています。（補償器本来の使い方そのまま。）
電源電圧を線間２００Ｖとすると、補償器巻き線のＵ～Ｎ間の電圧は１１５Ｖ（２００／√３）になります。
ｕ端子をＵ～Ｎの丁度真ん中に取ったとすると、ｕ～Ｎ間の電圧は５７．７Ｖになります。
従って、ｕ～ｖ間の電圧は２００Ｖの丁度半分の１００Ｖになります。（５７．７×√３＝１００）
誘導電動機に印可される電圧はこの電圧になります。
つまり、線間電圧１００Ｖで始動します。

②の動作の説明です。