CONTROL & PLC / モーター制御の基礎
「電磁接触器」と「電磁開閉器」。名前も見た目も似ていますが、何が違うのでしょうか。
電磁開閉器は、電磁接触器にサーマルリレーなどの過負荷保護機器を組み合わせたものです。モーターを動かす役割と、過負荷から守る役割をまとめています。
この記事では、一般的なサーマルリレー付きの構成を例に、電磁接触器との違い、主回路と制御回路、始動・停止・保護動作を解説します。
電磁開閉器とは？
電磁開閉器は、モーターなどの始動・停止と、過負荷時の保護を組み合わせた開閉機器です。英語ではMagnetic Starterと呼ばれ、MSなどの表記が使われます。
現場では「マグネットスイッチ」などと呼ぶ場合もあります。ただし、呼び方だけでは接触器単体を指しているのか、保護機器を含むのか曖昧になるため、型式や構成を確認しましょう。
＝ 電磁接触器 ＋ サーマルリレーなど
SWITCHING
電磁接触器｜給電を切り替える
コイルの電磁力で主接点を開閉し、モーターへの給電を入れたり切ったりします。
OVERLOAD PROTECTION
サーマルリレー｜異常を検出する
モーターの過負荷などを検出し、制御用接点を切り替えて停止につなげます。
電磁接触器との違い
| 比較項目 | 電磁接触器 | 電磁開閉器 |
|---|---|---|
| 一般的な構成 | 接触器単体 | 接触器と過負荷保護機器 |
| 主な役割 | 負荷への給電の開閉 | 給電の開閉と過負荷保護 |
| 過負荷の検出 | 通常は単体では行わない | 組み合わせた保護機器が行う |
| 短絡保護 | 適切なブレーカーやヒューズなどとの組み合わせを確認する | |
接触器の下部にサーマルリレーを取り付ける製品が代表的ですが、配置や構造は製品によって異なります。見た目だけで保護機能を判断しないことが大切です。
図解｜主回路と制御回路の役割
電磁開閉器を理解するときは、モーターへ電力を送る「主回路」と、接触器のコイルを操作する「制御回路」を分けて考えます。
SYSTEM OVERVIEW｜給電と保護の関係
主回路｜モーター電流が流れる
一般的な構成では、電源からブレーカー、接触器の主接点、サーマルリレーの検出部分を通ってモーターへ給電します。
三相モーターなら、各相の主接点などを通して電力を供給します。電線サイズや端子、保護装置はモーターと使用条件に合わせて選定します。
制御回路｜小さな指令で主接点を動かす
押しボタンやPLC出力などで接触器のコイルへ通電します。サーマルリレーのb接点を、このコイルの通電経路へ入れる構成が一般的です。
主回路が三相200Vでも、制御回路はDC24Vなど、別の電圧を使う場合があります。主回路の電圧とコイルの定格電圧は区別します。
始動・停止・過負荷時の動き
始動するとき
- 停止条件や保護条件が正常な状態で、始動指令を入れる。
- 接触器のコイルが励磁される。
- 主接点が閉じ、モーターへ給電する。
- 自己保持回路を備える場合は、補助a接点で運転指令を維持する。
通常停止するとき
停止操作でコイルへの通電を切ります。一般的な復帰形接触器では主接点が開き、モーターへの給電が止まります。
モーターや機械は慣性で動き続ける場合があります。「給電を切った」と「機械が止まった」は同じ意味ではありません。
過負荷を検出したとき
- モーターに過大な電流が流れ続ける。
- サーマルリレーが所定の動作特性に従ってトリップする。
- サーマルリレーのb接点が開き、接触器コイルへの通電を切る。
- 接触器の主接点が開き、モーターへの給電が止まる。
サーマルリレーが過負荷を検出し、電磁接触器が主回路を開きます。どちらか一方の動作だけでなく、両者をつなぐ制御回路も重要です。
ブレーカーがあっても、サーマルは必要？
配線用ブレーカーは主に配線の過電流保護を担い、サーマルリレーはモーターの過負荷保護を担います。
モーター回路のブレーカーは、正常な始動電流で不要動作しないことも考えて選びます。そのため、ブレーカーだけでモーターの過負荷まで十分に保護できるとは限りません。
一方、モーター保護用ブレーカーなど、機能を兼ねる製品もあります。必要な保護を、どの装置が担っているかを確認することが大切です。
電磁開閉器は、短絡電流を単独で遮断する装置ではありません。接触器・サーマルリレーと、ブレーカーやヒューズとの適切な組み合わせが必要です。
電磁開閉器を選ぶときの確認ポイント
モーターの定格と運転方法
電圧、定格電流、容量、始動方式、開閉頻度などを確認します。同じkWでも、電圧や運転条件が違えば選定は変わります。
通常の始動・停止と、インチングや逆相制動では接点への負担が異なります。接触器はAC-3、AC-4など、該当する使用負荷種別の定格で確認します。
コイルの操作電源
AC・DC、電圧、周波数などを確認します。主回路が200Vだから、操作コイルも200Vとは限りません。PLCで操作する場合は、出力容量やサージ対策も検討します。
サーマルの電流範囲と保護機能
一般的な直入れ回路では、モーターの定格電流（全負荷電流）を基準に設定します。必要な設定値が調整範囲に入る製品を選びます。
欠相保護の有無、動作特性、手動・自動復帰なども確認します。特殊な結線やインバーター駆動では、各メーカーの指定に従います。
メーカー指定の組み合わせ
接触器とサーマルリレーは、機械的に取り付けられるだけで組み合わせ可能とは判断できません。適合型式、接続部品、短絡保護装置との協調などを確認します。
| 確認対象 | 主な項目 |
|---|---|
| 負荷 | 電圧、容量、定格電流、始動・運転方法 |
| 接触器 | 使用負荷種別、接点定格、開閉頻度、寿命 |
| コイル | AC・DC、電圧、周波数、駆動条件 |
| サーマル | 調整範囲、動作特性、保護要素、復帰方式 |
| 保護協調 | ブレーカー・ヒューズとの指定組み合わせ |
サーマルが動作したら、どうする？
トリップは、設定変更やリセットだけで済ませず、原因を調べます。機械の詰まりや拘束、欠相、電圧異常、設定不適合など、複数の可能性があります。
- いつ発生したか：始動直後、長時間運転後、負荷の変更後など。
- 機械側に異常がないか：詰まり、過大な負荷、軸や駆動部分の不具合。
- 電気側に異常がないか：電源、結線、接触器の接点、接続状態。
- 選定・設定は適切か：モーターの銘板と、サーマルの設定・特性。
落ちないようにサーマルの設定を上げたり、保護接点を短絡したりしないでください。保護が働かず、モーターの焼損につながるおそれがあります。
復帰前には、電源遮断や再投入防止などの手順で安全を確保し、原因を解消します。手動復帰でも、運転指令が残る回路ではリセット時に再始動する可能性があるため注意が必要です。
電磁開閉器があれば、安全回路も完成？
電磁開閉器はモーターの運転と過負荷保護に使われますが、それだけで非常停止や人の安全を守る回路が完成するわけではありません。
接点の溶着、配線の故障、予期しない再始動、機械の停止時間などを考慮し、必要な安全性能に応じて回路を設計します。
また、接触器をOFFにした状態は、点検時の電源隔離とは別です。点検・交換は、適切な電源遮断と無電圧確認などを行ってから実施します。
まとめ
- 電磁開閉器：電磁接触器に過負荷保護機器を組み合わせたもの。
- 電磁接触器：主接点でモーターへの給電を開閉する。
- サーマルリレー：過負荷などを検出し、接触器へ停止を働きかける。
- 主回路と制御回路：電力を送る経路と、コイルを操作する経路を分けて読む。
- 短絡保護：適切なブレーカーやヒューズとの組み合わせが必要。
電磁開閉器は、「動かす接触器」と「守るサーマル」の組み合わせです。それぞれの役割と、両者をつなぐ制御回路を押さえると、モーターの始動・停止・保護がひとつにつながります。
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