TL;DR: サーマルリレーは、電流の流れを監視し、過負荷状態が続くと自動的に電源を遮断することで、電気機器の過熱を防ぐ重要なモーター保護装置です。コスト効率と信頼性に優れ、モーター、変圧器、その他の電気機器を損傷から保護するために、産業用途で広く使用されています。
サーマル過負荷リレーの理解
A サーマル過負荷リレー サーマルリレーは、長時間の過電流状態による損傷から電気モーターや電気回路を保護するために設計された特殊な保護装置です。瞬時に保護する回路遮断器とは異なり、サーマルリレーは時間遅延原理に基づいて動作し、一時的な過負荷（モーターの始動電流など）を許容しながら、継続的な危険状態から保護します。
これらのデバイスは、接続された機器に流れる電流を監視し、温度検知技術を用いて動作条件が安全パラメータを超えたことを検出することで機能します。過負荷が損傷を引き起こす可能性のあるほど長時間継続すると、リレーが自動的に作動し、電源を遮断して機器を保護します。
サーマル過負荷リレーの仕組み
基本的な動作原理
について サーマル過負荷リレーの動作原理 過電流に対する熱応答を中心とする制御です。電流が通常の動作レベルを超えると、リレー内の加熱素子が比例した熱を発生します。この熱は温度に敏感な部品に影響を与え、所定の閾値を超えると保護機構が作動します。
この設計の優れた点は、無害な一時的な過負荷と危険な持続的な過負荷状態を区別できる点にあります。モーターは始動時に必然的に高い電流（定格電流の600%以上）を消費しますが、サーマル過負荷リレーはこうした短時間のサージを許容しながら、機器の損傷につながる継続的な過負荷から保護します。
主要コンポーネント
クレジット：Electricalclassroom
最新のサーマル過負荷リレーには、連携して動作するいくつかの重要なコンポーネントが含まれています。
- 温度検知素子: 典型的には、熱膨張率の異なる2種類の金属から作られたバイメタルストリップです。電流によってこの要素が加熱されると、熱膨張率の差によってストリップが曲がり、最終的にリレー機構が作動します。
- 加熱要素: これらの部品はモーターの電流を流し、電流値に比例した熱を発生します。モーターの定格に合わせて、様々な発熱体を選択できます。
- トリップ機構: 感知要素が過負荷状態を示すと開くレバーと接点の機械システム。
- リセットメカニズム: 手動または自動で、冷却および障害修正後にリレーが通常の動作に戻ることができます。
- 補助接点： 信号、アラーム、または制御回路統合用の通常開 (NO) および通常閉 (NC) 接点。
サーマル過負荷リレーの種類
バイメタルサーマル過負荷リレー
バイメタルサーマル過負荷リレー 最も一般的なタイプは、2種類の異なる金属を接合したものです。これらの金属（通常は鋼と膨張係数の異なる合金）は、過度の電流によって加熱されると曲がります。
利点がある：
- コスト効率と信頼性
- 故障箇所が少ないシンプルな構造
- ほとんどの汎用用途に適している
- 上級モデルでは温度補償が利用可能
主な用途: HVACシステム、ポンプ、コンベア、一般産業用モーター
電子サーマル過負荷リレー
電子サーマル過負荷リレー 機械的な熱素子の代わりに、高度な電子回路を用いて電流を監視し、熱の影響を計算します。これらのデバイスは、優れた精度と追加機能を備えています。
主なメリット
- より高い精度と再現性
- 周囲温度の変化に影響されない
- 追加の保護機能（位相欠相、電圧不均衡）
- 診断機能と通信オプション
- 重要なアプリケーションの応答時間を短縮
高度な機能: 多くの電子モデルは、熱容量利用率 (%TCU)、トリップ時間の計算、地絡検出などのリアルタイム データを提供します。
共晶熱過負荷リレー
共晶熱過負荷リレー 正確に規定された温度で溶解する特殊合金を採用しています。合金が過度の熱によって液化すると、機械的なトリガーが作動し、リレー接点が開きます。
これらのリレーは現在ではあまり一般的ではありませんが、非常に正確なトリップポイントと優れた再現性を必要とする特定のアプリケーションでは依然として使用されています。
サーマルオーバーロードリレーと回路ブレーカー
いつ使うべきかを理解する サーマル過負荷リレーと サーキットブレーカー モーターの適切な保護には重要です。
回路遮断器の特性
- 過負荷と短絡の両方の保護を提供します
- モーターの始動電流を許容するために大きめのサイズにする必要がある
- 瞬時短絡保護用磁気トリップ素子
- より遅い過負荷保護のための熱素子
サーマル過負荷リレーの利点
- より正確な過負荷保護： モーターの全負荷電流値に正確に設定可能
- モーターの特性により適しています: モーターの熱保護用に特別に設計
- コスト効率が高い: モーター定格の遮断器よりも安価
- 柔軟な設置： コンタクタに直接取り付け可能
それぞれの使用時期
- サーキットブレーカー: 1つのデバイスで短絡保護と過負荷保護を組み合わせたい場合
- サーマル過負荷リレー: 精密なモータ保護が必要な場合、通常は上流に別の短絡保護装置を併用します。
旅行クラスと時間特性
熱過負荷リレーは、 旅行クラス過負荷状態での応答時間を定義します。
- クラス5: 非常に高速（定格電流の7.2倍で5秒） - 高速応答アプリケーション向け
- クラス10: 標準的な産業用途（定格電流の7.2倍で10秒）
- クラス20: 汎用モーター（定格電流の7.2倍で20秒）
- クラス30: ファンやフライホイールなどの高慣性負荷（定格電流の7.2倍で30秒）
反時間特性とは、過負荷が大きいほどトリップが速くなり、中程度の持続的な過負荷と深刻な短期的状態の両方から保護することを意味します。
用途と産業
産業用モーター保護
サーマル過負荷リレーは、数え切れないほど多くの産業用途でモーターを保護します。
- ポンプとコンプレッサー
- コンベアと資材搬送
- HVACファンと送風機
- 工作機械および自動化機器
商業用途
- HVACシステムの構築
- エレベーターモーター
- 業務用厨房機器
- 冷凍コンプレッサー
特殊な用途
- 石油・ガス機器
- 鉱山機械
- 船舶推進システム
- プロセス産業機器
設置と配線のガイドライン
適切なサイジング
モーターの全負荷電流（FLA）を網羅する電流範囲を持つサーマル過負荷リレーを選択してください。トリップポイントは、モーターの銘板に記載されているFLA（通常±10%）に合わせて設定してください。
配線構成
サーマル過負荷リレーはモーター回路に直列に接続され、通常はコンタクタに直接取り付けられます。リレーの補助接点はコンタクタ制御回路に接続され、過負荷発生時に電源を確実に遮断します。
重要な考慮事項
- 常に上流短絡保護を設置する
- サーマルリレーの周囲に適切な換気を確保する
- 非補償モデルにおける周囲温度の影響を考慮する
- リレーとコンタクタモデル間の互換性を確認する
リセットメカニズム：手動 vs 自動
手動リセット
手動リセットサーマルオーバーロードリレー トリップ後に運転を再開するにはオペレータの介入が必要です。このアプローチにより、以下のことが保証されます。
- 再起動前の過負荷原因の調査
- システムの問題に対するオペレータの認識
- 障害を悪化させる可能性のある自動再起動の繰り返しを防止
自動リセット
自動リセットサーマル過負荷リレー 冷却期間後に自動的に運転を再開します。次のような利点があります。
- メンテナンス介入の削減
- 遠隔地や無人地帯に適しています
- 一時的な過負荷状態からのより迅速な回復
アプリケーション要件、安全性の考慮事項、および運用上の好みに基づいて選択します。
ト共通の課題
頻繁に起こる迷惑なつまずき
考えられる原因:
- 実際のモーター電流に対してリレーの設定が低すぎる
- 周囲温度が高いとリレーに影響が出る
- 過負荷に近い状態で動作するモーター
- 緩んだ接続による電圧降下
解決策:
- 現在の設定を確認して調整する
- 換気を改善するか、温度補償リレーを選択してください
- モーターの負荷条件を調査する
- すべての接続を確認して締めます
実際の過負荷時にトリップしない
考えられる原因:
- リレー電流設定が高すぎる
- 熱素子の欠陥
- 接点が溶着または固着している
- 不適切な配線
解決策:
- 現在の設定をモーター銘板に合わせて再調整します
- テストボタンを使用してリレーの動作をテストする
- 機械的な故障が検出された場合はリレーを交換してください
- モーターとの適切な直列接続を確認する
熱過負荷保護の利点
経済的利益
- 高度な電子保護よりも低コスト
- 効果的な保護によりモーターの交換コストを削減
- モーターの故障による生産停止時間を最小限に抑える
- シンプルなメンテナンス要件
技術的な利点
- モーターの熱特性に合わせて特別に設計
- 固有の時間遅延により、不必要なトリップを防止します
- 既存の接触器システムと互換性がある
- 過酷な産業環境でも信頼性の高い動作
安全上の利点
- モーターの過熱と火災の可能性を防ぎます
- 機器の故障から人員を保護する
- 連鎖的なシステム障害のリスクを軽減
- 電気システム全体の信頼性を向上
メンテナンスとベストプラクティス
定期検査
- 四半期ごとに適切な電流設定を確認してください
- 内蔵テストボタンを使用して操作をテストする
- 過熱や損傷の兆候がないか点検する
- 安全な取り付けと接続を確認する
交換ガイドライン
- 接触劣化の兆候が見られるリレーを交換する
- システムのアップグレード時に精度を向上させるために電子タイプを更新します
- 重要なアプリケーション用に予備リレーを維持する
- 設定と走行履歴の記録を保存する
将来のトレンドとテクノロジー
スマートサーマルプロテクション
最新の電子サーマル過負荷リレーは、次のような機能を備えています。
- 通信機能（Modbus、Ethernet/IP）
- 高度な診断および予測メンテナンス機能
- プラント自動化システムとの統合
- クラウドベースの監視と分析
インダストリー4.0の統合
熱保護は、以下の方法でスマート製造イニシアチブをサポートするために進化しています。
- リアルタイムパフォーマンス監視
- 予測故障解析
- リモート構成と管理
- エネルギー管理システムとの統合
結論
サーマル過負荷リレーは、現代の電気システムに不可欠なコンポーネントであり、費用対効果が高く信頼性の高いモーター保護を提供し、機器の損傷を防ぎ、動作安全性を確保します。その動作、適切な選定、設置を理解することで、貴重な電気機器を最適に保護することができます。
一般的な用途に従来のバイメタルリレーを採用する場合でも、重要なシステムには高度な電子式を採用する場合でも、サーマル式過負荷リレーは、技術の進歩とともに進化を続ける実績のある保護機能を提供します。通常の動作変動と危険な過負荷状態を区別する能力により、世界中の無数のアプリケーションにおけるモーター保護に不可欠な存在となっています。
ほとんどのモーター保護アプリケーションでは、サーマル過負荷リレーがコスト、信頼性、パフォーマンスの理想的なバランスを提供するため、効果的な電気機器保護を求めるエンジニアや技術者にとって好ましい選択肢となります。
よくある質問（FAQ）
サーマル過負荷リレーは具体的にはどのように動作するのでしょうか?
サーマル式過負荷リレーは、モーターに流れる電流を監視し、その電流値に比例した熱を発熱体で発生させます。電流が一定時間以上安全レベルを超えると、バイメタルストリップ（サーマル式の場合）または電子センサーが過熱を検知し、接点を開く機構を作動させて電力を遮断し、モーターの損傷を防ぎます。
サーマル過負荷リレーと回路ブレーカーの違いは何ですか?
サーキットブレーカー 短絡保護と過負荷保護の両方を提供しますが、モーターの始動電流を許容するためにサイズを大きくする必要があり、モーター保護の精度が低くなります。 サーマル過負荷リレー モーターの熱特性に合わせて特別に設計されており、より正確な過負荷保護を提供しますが、上流に個別の短絡保護が必要です。
サーマル過負荷リレーがトリップし続けるのはなぜですか?
一般的な原因は次のとおりです:
- 現在の設定が正しくありません: 実際のモーター電流に対してリレーの設定が低すぎる
- 周囲温度が高い場合: 非補償リレーへの影響
- モーターの問題: ベアリングの問題、ずれ、または実際の過負荷状態
- 緩い接続: 電圧降下と電流増加を引き起こす
- 位相不均衡: 三相システムにおける不均一な電流分布
サーマル過負荷リレーをテストするにはどうすればよいですか?
テストボタンの使用: 赤いテストボタンを押して過負荷状態をシミュレートします。トリップインジケーターが点灯し、接点の状態が変わります。
マルチメーターの使用: 電源をオフにした状態で、メイン接点（0 オームを示す）と補助接点（NO 接点は開回路/OL を示し、NC 接点は導通を示す）間の導通をテストします。
電流注入テスト: 正確なテストを行うには、指定された電流を注入し、メーカーの仕様に対してトリップ時間を測定します。
サーマルオーバーロードリレーでは手動リセットと自動リセットのどちらを使用すればよいですか?
手動リセット (95%のアプリケーション): 再起動前に過負荷の原因を調査するためにオペレーターの介入を必要とする、より安全なオプションです。安全性が最優先されるほとんどの産業用途に推奨されます。
自動リセット: 一時的な過負荷が予想され、冷却後に自動再起動が求められる井戸ポンプなどの遠隔地の無人アプリケーションにのみ適しています。
サーマル過負荷リレーが作動したかどうかはどうすればわかりますか?
探してください トリップインジケーター リレーがトリップするとポップアップ表示される小さなボタンまたはフラグです。さらに、モーターの回転が停止し、補助接点にパイロットランプや警報器が接続されている場合は、それらが作動してトリップ状態を知らせます。
サーマル過負荷リレーが故障する原因は何ですか?
- 接触劣化: 繰り返しの切り替え操作から
- バイメタルストリップの疲労: 熱型では多くのサイクルを経て
- 汚染： ほこり、湿気、腐食性環境から
- 機械的摩耗: 時間の経過とともに動く部品
- 不適切な設定: 過度のつまずきや保護の失敗を引き起こす
サーマルオーバーロードリレーを自分で交換できますか?
はい、ただし以下の点を確認してください:
- 電源が完全に切断されました 交換前
- 仕様が完全に一致 オリジナル（電流範囲、電圧定格、接点構成）
- 適切なトルク 接続に適用される
- 設定が正しく調整されている モーター銘板の値
- 安全手順 全体にわたって
サーマル過負荷リレーはモーター回路を物理的に遮断しますか?
いいえ。 サーマル過負荷リレーは、補助接点を用いてコンタクタを制御し、実際にモーター回路を遮断します。加熱素子は検知のためにモーター電流を流しますが、バイメタルストリップ自体はモーターの主電流を遮断せず、コンタクタを開くよう信号を送る制御接点のみを操作します。
バイメタルサーマルリレーと電子サーマルリレーの違いは何ですか?
バイメタルリレー:
- 加熱すると曲がる2つの異なる金属を使用する
- 一般的な用途ではよりコスト効率が高い
- 周囲温度の影響を受ける可能性があります
- よりシンプルな構造で故障箇所が少ない
電子リレー：
- 電流監視に電子回路とセンサーを使用する
- より正確で温度に依存しない
- 位相障害保護などの追加機能を提供する
- 診断データと通信機能を提供する
サーマル過負荷リレーの寿命は通常どのくらいですか?
サーマルリレー: 適切なメンテナンスを行えば 10 ～ 15 年使用できますが、接点寿命はスイッチング頻度と電流レベルによって異なります。
電子リレー： 15～20 年。発熱が少なく、動作がより精密になるため、接触寿命が長くなります。
寿命に影響を与える要因には、環境条件、メンテナンスの品質、動作頻度などがあります。
サーマル過負荷リレーは位相不良から保護できますか?
はい、 最新のサーマル式過負荷リレー（バイメタル式と電子式の両方）のほとんどは、欠相と不平衡電流を検出できます。1相が欠相すると、残りの相に高い電流が流れるため、リレーがトリップし、モーターを単相損傷から保護します。
申請時にどの旅行クラスを選択すればよいですか?
- クラス5: 高速保護を必要とする高速応答アプリケーション（定格電流の 7.2 倍で 5 秒）
- クラス10: 標準的な産業用モーターと一般的な用途（10秒）
- クラス20: 汎用モーターで最も一般的（20秒）
- クラス30: 大型ファン、フライホイール、遠心装置などの高慣性負荷（30秒）
サーマル過負荷リレーの電流を設定するにはどうすればよいですか?
- リレーの調整ダイヤルを見つけます
- モーター銘板FLA（全負荷電流）に設定
- 実際の動作状況に応じて必要に応じて微調整する
- テストボタンを使用して操作をテストする
- 将来の参照のために設定を文書化する
保護効果が低下するため、モーターの FLA よりも大幅に高く設定しないでください。
