機械科目の解説

【図解で完全理解】誘導電動機の始動法|直入れ・Y-Δ・始動補償器をイメージでマスター

💭 こんな悩みはありませんか?

  • なんでモーターを起動するとき、わざわざ工夫が必要なの?
  • Y-Δ始動って何?なんで始動電流が1/3になるの?
  • 直入れ、Y-Δ、補償器...どれを使えばいいの?

✅ この記事の結論

始動法とは「大きな始動電流を抑える工夫」です。車のエンジンをいきなり全開にしないのと同じ。ゆっくりスタートさせることで、電気系統を守ります!

📚 誘導機シリーズ(全8回)

2-1 原理 → 2-2 滑り → 2-3 比例推移 → 2-4 トルクと出力 → 2-5 等価回路 → 2-6 始動法 → 2-7 速度制御 → 2-8 単相誘導電動機

🚗 なぜ始動法が必要?|車の発進でイメージ!

まず、なぜ始動時に工夫が必要なのかを理解しましょう。

車の発進と同じ!

🚗💨

いきなりアクセル全開

タイヤが空転!燃料ムダ使い!

エンジンに負担がかかる

🚗→

ゆっくりアクセル

スムーズに発進!

エンジンにも優しい

誘導電動機も同じです!

始動時は電流がドバドバ流れる!

前回学んだ等価回路を思い出してください。

💡 始動時(s = 1)のとき...

r₂/s = r₂/1 = r₂ → 抵抗がとても小さい!

抵抗が小さい → オームの法則より → 電流がドバドバ流れる!

⚠️ 要注意!

始動電流 = 定格電流の 5〜8倍!

いきなりスイッチを入れると、通常の5〜8倍もの大電流が流れます。これは電線やブレーカーに大きな負担をかけます。

大電流が流れるとどうなる?

💡→💥

照明がチカチカ

🔌🔥

電線が発熱

⚡❌

ブレーカー落ちる

🏭😱

他の機械に影響

だから、始動電流を抑える工夫(始動法)が必要なのです!

💭 こんな悩みはありませんか?

  • なんでモーターを起動するとき、わざわざ工夫が必要なの?
  • Y-Δ始動って何?なんで始動電流が1/3になるの?
  • 直入れ、Y-Δ、補償器...どれを使えばいいの?

✅ この記事の結論

始動法とは「大きな始動電流を抑える工夫」です。車のエンジンをいきなり全開にしないのと同じ。ゆっくりスタートさせることで、電気系統を守ります!

📚 誘導機シリーズ(全8回)

2-1 原理 → 2-2 滑り → 2-3 比例推移 → 2-4 トルクと出力 → 2-5 等価回路 → 2-6 始動法 → 2-7 速度制御 → 2-8 単相誘導電動機

🚗 なぜ始動法が必要?|車の発進でイメージ!

まず、なぜ始動時に工夫が必要なのかを理解しましょう。

車の発進と同じ!

🚗💨

いきなりアクセル全開

タイヤが空転!燃料ムダ使い!

エンジンに負担がかかる

🚗→

ゆっくりアクセル

スムーズに発進!

エンジンにも優しい

誘導電動機も同じです!

始動時は電流がドバドバ流れる!

前回学んだ等価回路を思い出してください。

💡 始動時(s = 1)のとき...

r₂/s = r₂/1 = r₂ → 抵抗がとても小さい!

抵抗が小さい → オームの法則より → 電流がドバドバ流れる!

⚠️ 要注意!

始動電流 = 定格電流の 5〜8倍!

いきなりスイッチを入れると、通常の5〜8倍もの大電流が流れます。これは電線やブレーカーに大きな負担をかけます。

大電流が流れるとどうなる?

💡→💥

照明がチカチカ

🔌🔥

電線が発熱

⚡❌

ブレーカー落ちる

🏭😱

他の機械に影響

だから、始動電流を抑える工夫(始動法)が必要なのです!

⭐ ② Y-Δ(スター・デルタ)始動|始動電流1/3の魔法

これが最もよく使われる始動法です!

Y-Δ始動とは?

🔄 2段階で始動する方法

始動時:Y結線

電圧を抑えてゆっくり

運転時:Δ結線

フルパワーで運転

自転車のギアでイメージ!

🚴 自転車の発進と同じ!

発進時:軽いギア

ペダルが軽い → ゆっくり加速

= Y結線(電圧低い)

走行時:重いギア

ペダルが重い → スピードアップ

= Δ結線(電圧高い)

なぜ始動電流が1/3になるの?

これはY結線とΔ結線の電圧の違いから来ています。

📐 電圧の比較

Δ結線のとき 相電圧 = 線間電圧 V
Y結線のとき 相電圧 = 線間電圧 ÷ √3 = V/√3

Y結線では各コイルにかかる電圧が 1/√3 になります。

電流は電圧に比例するので、相電流も 1/√3 に。

さらに線電流も 1/√3 になるので...

🌟 超重要!Y-Δ始動の効果 🌟

始動電流 = 直入れの 1/3

(1/√3 × 1/√3 = 1/3)

⚠️ 注意!始動トルクも1/3になる

電流が1/3になると、トルクも1/3になります。だから重い負荷を動かすときは注意が必要です。

メリット・デメリット

メリット 👍 デメリット 👎
始動電流が1/3に減少 始動トルクも1/3に減少
構造が比較的シンプル 切替時にショックがある
よく使われる(実績豊富) 6本の配線が必要

🎚️ ③ 始動補償器始動|電圧を調整してゆっくり

始動補償器始動とは?

単巻変圧器(オートトランス)を使って、始動時の電圧を下げる方法です。

🎛️ 調光器でイメージ!

部屋の照明の調光器(ダイヤル)を思い浮かべてください。

最初は暗くして(電圧低め)→ 徐々に明るくする(電圧を上げる)

これと同じ原理です!

始動電流はどれくらい減る?

電圧を k 倍にすると、始動電流は k²倍 になります。

📝 例:電圧を50%に下げた場合

k = 0.5(電圧を半分に)

始動電流 = 0.5² = 0.25(1/4)に減少!

タップ(接続位置)を変えることで、50%、65%、80%など細かく調整できます。

リアクトル始動もある!

変圧器の代わりにリアクトル(コイル)を使う方法もあります。

始動補償器(変圧器)

  • 電圧を直接下げる
  • 効率が良い
  • 大型モーター向け

リアクトル始動

  • 電圧降下を利用
  • 構造がシンプル
  • 中型モーター向け

メリット・デメリット

メリット 👍 デメリット 👎
電流・トルクを細かく調整可能 装置が大きく高価
滑らかに始動できる 設置スペースが必要
大型モーターに対応 保守が必要

📊 3つの始動法を比較!

項目 直入れ Y-Δ 補償器
始動電流 100%(大) 33%(1/3) 調整可能
始動トルク 100%(大) 33%(1/3) 調整可能
構造 シンプル やや複雑 複雑
コスト 安い 中程度 高い
用途 小型 中〜大型 大型

🧠 覚え方のコツ

🎵 語呂合わせ:「直入れヤバい、YΔ3分の1」

直入れ:電流ヤバい(5〜8倍)

Y-Δ:電流が3分の1に減る

補償器:電圧を調整(タップで変える)

🚗 車でイメージ!

直入れ = いきなりアクセル全開
Y-Δ = 軽いギアで発進 → 切り替え
補償器 = アクセルを徐々に踏む

📝 まとめ

🏆 これだけ覚えて帰ろう!

始動法が必要な理由 始動電流が大きすぎるから(5〜8倍)
直入れ始動 シンプル、電流大、小型向け
Y-Δ始動 電流・トルク1/3、よく使う
始動補償器 電圧調整可能、大型向け

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次は速度制御法です。モーターの速度を変えるにはどうすればいい?インバータって何?これらの疑問を解決します!

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