A サーマル過負荷リレー は、モーター電流が長時間過大状態となった際にトリップするモーター保護装置です。本装置は、以下の保護を目的として設計されています。 過負荷による過熱, 、短絡故障からの保護ではありません。.
一言で言えば： サーマル過負荷継電器は、モーター電流が設定値を超えた状態が続き、過熱のリスクが生じた際にコンタクタの制御回路を遮断する装置です。.
一般的なモーター始動回路において、コンタクタはモーターのオン・オフを切り替え、サーマル過負荷継電器はモーター電流を監視し、過負荷時に制御回路を遮断します。これにより、モーターが熱的ストレスによる損傷を受けたまま運転し続けることを防ぎます。.
重要なポイントは単純です： サーマル過負荷継電器は持続的な過負荷電流から保護しますが、短絡保護には依然としてヒューズ、MCB（配線用遮断器）、MCCB（配線用遮断器）、またはMPCB（モーター保護兼用遮断器）が必要です。.
要点
- サーマル過負荷継電器（サーマルリレー）は、過負荷、拘束回転、長時間の始動、または欠相による過電流に起因するモーターの過熱を保護します。.
- 通常、電磁接触器（コンタクタ）と組み合わせて使用されます。過負荷継電器は、常時閉（NC）の過負荷接点を介して電磁接触器のコイル回路を遮断します。.
- 短絡保護の代わりにはなりません。上流側に適切なヒューズ、配線用遮断器、またはモーター保護兼用遮断器が必要です。.
- 選定は、モーターの全負荷電流、トリップクラス、復帰方式、欠相保護機能、接点構成、および電磁接触器との適合性に基づいて行います。.
- 一般的な過負荷継電器の出力接点には、電磁接触器を停止させるための常時閉（NC）トリップ接点と、警報や信号用に使用する常時開（NO）補助接点があります。.
サーマル過負荷継電器の概要
| 項目 | 実用的な意味 |
|---|---|
| 主な機能 | 持続的な過負荷による過熱からモーターを保護 |
| 保護タイプ | 時延特性を備えた熱動保護 |
| 標準的な設置 | コンタクタとモータの間、またはモータスタータアセンブリに統合 |
| 主設定 | モータの全負荷電流に合わせた電流設定 |
| 共通トリップ接点 | 過負荷発生時にNC接点がコンタクタのコイル回路を開放 |
| リセットモード | 用途に応じた手動リセットまたは自動リセット |
| ～を目的として設計されていない | 短絡電流を自力で遮断する |
| 一般的な規格の背景 | モータスタータおよびコンタクタは、一般的にIEC 60947-4-1または関連する市場規格に基づいて取り扱われる |
サーマル過負荷リレーの動作原理
サーマル過負荷リレーは、モータ電流によって発生する熱を利用してモータの加熱状態をシミュレートする。電流が設定値を超えた状態が一定時間継続すると、リレーがトリップする。.
動作ロジックはモータの熱特性に従う：
- 小さな過負荷では即座にトリップさせてはならない;
- 持続的な過負荷では遅延後にトリップさせる必要がある;
- 重大な過負荷ではより速くトリップさせる必要がある;
- 選択されたトリップクラスおよびモーター始動プロファイルの範囲内であれば、通常の始動電流は許容されるべきである。.
これが、サーマル過負荷継電器（サーマルリレー）が瞬時動作機器ではない理由である。これには反限時特性があり、過負荷電流が大きいほどトリップ時間は短くなる。.
サーマル過負荷継電器のトリップが遅い理由
サーマル過負荷継電器のトリップが遅いのは、モーターの損傷が通常以下の原因で発生するためである。 時間の経過とともに蓄積された熱, 瞬間的な電流スパイクによるものではない。モーターは始動時に高い電流を流すことがあるが、それは必ずしも過負荷を意味するわけではない。.
そのため、リレーは時限特性曲線を使用する。通常の始動電流は一定時間許容されるが、電流が設定値を超えた状態が続き、モーターが過熱する恐れがある場合にはトリップする。これが、選定においてトリップクラス、始動時間、およびモーター負荷の種類が非常に重要である理由である。.
バイメタル式サーマル過負荷継電器の動作原理
最も一般的なサーマル過負荷継電器（サーマルリレー）の設計では、 バイメタル. バイメタルストリップは、熱膨張率の異なる2種類の金属で構成されています。電流がストリップを加熱すると、ストリップは湾曲します。その湾曲がトリップ機構に達すると、過負荷継電器はトリップ接点を開放します。.
モータスタータにおいて、そのトリップ接点はコンタクタのコイル回路に配線されています。接点が開くと、コンタクタが開放され、モータへの電源供給が遮断されます。.
この機械的な熱記憶機能は、モータの損傷が単一の電流値だけでなく、時間経過に伴う熱に関連しているため、有用です。.
溶融合金式サーマル過負荷継電器
一部の過負荷継電器は、 溶融合金を使用しています。, 共晶合金機構とも呼ばれます。この設計では、過負荷電流が素子を加熱し、規定の合金が溶融または状態変化することで、トリップ機構が作動します。.
目的は同じであり、持続的な過電流をモーターの加熱を反映した遅延トリップへと変換することです。共晶合金は規定の熱素子として機能するため、過負荷状態によって十分な熱が発生した後にのみリレーがトリップします。.
サーマル過負荷リレーの接点：NC（常閉）、NO（常開）、および過負荷接点の機能
ほとんどのサーマル過負荷リレーには、少なくとも1つのトリップ接点が備わっています。多くのIEC規格の機器では、一般的な慣習として以下が用いられます。
| 連絡先 | 一般的な端子記号 | 機能 |
|---|---|---|
| 常閉トリップ接点 | 95-96 | 過負荷リレーがトリップすると開き、コンタクタのコイル回路を遮断します。 |
| 常開信号接点 | 97-98 | リレーがトリップした際に閉路し、アラーム、PLC入力、または故障表示に使用される |
正確なマーキングおよび接点定格についてはデバイスのデータシートを確認する必要があるが、制御ロジックは通常共通している。すなわち、NC（常閉）過負荷接点はモータスタータを停止させ、NO（常開）接点は過負荷状態を報告する。.
基本的なコンタクタおよび熱動過負荷継電器のラダーロジック
L+ ──[ 停止 NC ]──[ OL 95-96 NC ]──[ 始動 NO ]──( KMコンタクタコイル )── N
標準的なラダー図では、NC過負荷接点はコンタクタコイルと直列に配置される。過負荷リレーがトリップすると、95-96接点が開路し、コンタクタコイルへの通電が遮断され、主接点が開いてモータが停止する。97-98 NO接点を使用する場合は、アラームランプやPLC入力への信号として利用できる。.
モータ制御機器の選定詳細については、VIOXのガイドを参照のこと モータ動力用コンタクタ、過負荷リレー、および回路遮断器の選定.
サーマル過負荷継電器は何を保護しますか？
サーマル過負荷継電器は、主に過電流による長時間の過熱からモーターを保護します。.
| 条件 | サーマル過負荷継電器は有効ですか？ | 注記 |
|---|---|---|
| モーターの機械的過負荷 | あり | 一般的な使用例 |
| 長時間の始動時間 | はい、トリップクラスが正しく選択されていれば有効です | トリップクラスが不適切だと、誤動作（不要動作）の原因となる可能性があります |
| ローター拘束（ロック） | 多くの場合可能ですが、リレーの性能範囲内に限ります | 短絡保護は依然として必要です |
| 欠相 / 単相運転 | 感度を備えたモデルもあります | すべてのモデルが同等に欠相に対応できるとは限りません |
| ショート | いいえ、単独では不可 | ヒューズ、MCB、MCCB、またはMPCBが必要です |
| 地絡 | いいえ、単独では不可 | 適切な漏電保護または地絡保護が必要です |
| モーター巻線温度 | 間接的に | 内蔵の温度センサーにより、巻線をより直接的に保護します |
周囲温度補償：制御盤内の温度が重要な理由
制御盤内の温度は、熱動過負荷継電器（サーマルリレー）の動作に影響を与える可能性があります。高温の筐体内では、モーター電流が上昇する前からバイメタル素子がトリップ位置に近い状態になっている場合があります。これが、夏季やヒーター付近、あるいは高密度に実装された盤内において、不要なトリップを引き起こす原因となります。.
周囲温度補償付き熱動過負荷継電器は、補償用バイメタル素子を使用して周囲空気温度の影響を低減します。保護素子自体はモーター電流による発熱に反応しますが、補償機構が盤内温度の変化に対してトリップ点をより安定させる役割を果たします。.
これは周囲温度を無視してよいという意味ではありません。盤設計者は、換気、筐体内の温度上昇、コンタクタの発熱、ケーブルのサイズ選定、および過負荷継電器の周囲温度補償範囲が設置条件に適合しているかどうかを依然として確認する必要があります。.
熱動過負荷継電器の利点と限界
| 利点 | なぜそれが役立つのか |
|---|---|
| シンプルなモーター過負荷保護 | 標準的なコンタクタベースのモータースターターに容易に適用可能 |
| 時延特性 | 瞬時遮断装置よりも通常のモーター始動電流に対する耐性が高い |
| 調整可能な電流設定 | リレーの範囲内でモーターの銘板電流に適合可能 |
| NCおよびNO補助接点 | コンタクタのトリップ制御および警報信号出力に対応 |
| 多くの標準的なモーターに対して費用対効果が高い | 多くのポンプ、ファン、コンプレッサー、および機械用モーターに適している |
| 制限事項 | なぜそれが重要なのか |
|---|---|
| 単体では短絡保護機能なし | ヒューズ、ブレーカー、またはMPCBとの協調が必要である |
| 診断機能が限定的である | 機械式サーマルリレーは、電子式リレーと比較して故障情報が少ない傾向がある |
| 選定はトリップクラスに依存する | 不適切なトリップクラスは、誤動作や保護不足の原因となる可能性がある |
| 欠相保護の有無はモデルによって異なる | すべての熱動過負荷継電器が同等に欠相を検出すると想定してはならない |
| 周囲温度は動作に影響を与える可能性がある | 盤内環境に対する周囲温度補償機能が継電器に備わっているか確認すること |
熱動過負荷継電器と短絡保護の比較
熱動過負荷継電器と短絡保護装置は、それぞれ異なる問題を解決するものである.
| 装置 | 主保護 | 標準的な応答特性 | 保護対象 |
|---|---|---|---|
| 熱動過負荷継電器 | 持続的な過負荷電流 | 遅延熱動トリップ | モーターの過熱防止 |
| ヒューズ | 短絡および高故障電流 | ヒューズの種類に応じた非常に高速な遮断 | 高故障電流に対する導体および機器の保護 |
| MCB / MCCB | 種類に応じた過負荷および短絡保護 | 熱動および電磁／電子式トリップ | 回路導体および機器 |
| MPCB | 設計に応じたモーターの過負荷保護および短絡保護 | モーター専用保護 | モーター分岐回路 |
モーター回路の唯一の保護装置としてサーマル過負荷リレーを使用しないでください。通常、これは上流に短絡保護を備えた協調モーター始動器の一部として使用されます。.
より広範な故障用語については、以下を参照してください 過負荷 vs 過電流 vs 短絡.
IEC 60947-4-1 タイプ1 vs タイプ2 協調
熱動過負荷継電器をコンタクタおよび短絡保護装置と組み合わせて使用する場合、エンジニアは以下の点も考慮する必要がある。 スターターの協調. IEC 60947-4-1の文脈において、タイプ1およびタイプ2の協調は、短絡試験後にスターターがどのような状態であることが許容されるかを規定するものである。.
| 協調タイプ | 実用的な意味 | なぜそれが重要なのか |
|---|---|---|
| タイプ1協調 | スターターは危険を生じさせてはならないが、故障後に部品の修理や交換が必要となる場合がある。 | 低コストだが、ダウンタイムや交換が発生する可能性がある。 |
| タイプ2協調 | スターターは故障後も継続して使用可能でなければならず、規定された条件下での限定的な接点溶着のみが許容される。 | 可用性が高く、重要な機械設備に適している。 |
これは過負荷継電器（サーマルリレー）単体で規定される定格ではありません。コンタクタ、過負荷継電器、および上流側の短絡保護装置の組み合わせ試験の結果に依存します。OEMパネルや産業機械の場合、過負荷継電器の電流範囲のみを確認するのでは不十分であり、モータスタータの組み合わせ全体を確認する必要があります。.
サーマルリレーのトリップクラス：クラス10、クラス20、クラス30
トリップクラスとは、規定された過負荷試験条件下で過負荷継電器がどれだけ早くトリップするかを示すものです。一般的なクラスには、クラス10、クラス20、クラス30があります。.
| トリップクラス | 典型的な利用 | 選定時の注意点 |
|---|---|---|
| クラス10 | 通常の始動時間を持つ標準モーター | 重負荷始動に対して設定が低すぎると、不要なトリップを引き起こす可能性があります。 |
| クラス20 | 加速時間が長いモータ | モータを過熱から保護しなければならない |
| クラス30 | 長い加速時間を伴う重負荷始動用途 | モーターとスターターの慎重な協調が必要 |
不要なトリップを回避するためだけの理由で、より高いトリップクラスを選択してはならない。始動中にモーターがトリップする場合は、始動電流、加速時間、モーター負荷、供給電圧、機械的負荷、およびスターターと過負荷継電器が正しく選定されているかを確認すること。.
サーマル過負荷継電器の選定方法
| Selection Factor | 確認事項 | なぜそれが重要なのか |
|---|---|---|
| モーター全負荷電流 | 継電器の整定範囲をモーター銘板の電流値に合わせること | 継電器は実際のモーターFLA（全負荷電流）に合わせて調整可能である必要がある |
| コンタクタとの互換性 | コンタクタとの機械的および電気的な適合性 | 多くの過負荷継電器（サーマルリレー）は、対応する電磁接触器の直下に直接取り付けられます |
| トリップクラス | クラス10、20、30、またはメーカー独自のクラス | モーターの始動特性に適合している必要がある |
| 欠相保護機能 | リレーが不平衡加熱または欠相を検出するかどうか | 三相モーター保護において重要 |
| リセットモード | 手動または自動 | 手動リセットは多くの機械においてより安全である |
| 補助接点 | NCトリップ接点およびNOアラーム接点 | コンタクタ制御および信号伝送に必要 |
| 周囲温度補償 | 温度変化がトリップ特性に影響を与えるかどうか | 制御盤内や高温環境で有用 |
| 短絡保護機器との協調 | ヒューズ、MCB、MCCB、またはMPCB | 不適切な故障遮断構成を防止 |
モータスタータ構成において、VIOXは以下もカバーします MCB + コンタクタ + サーマルリレー vs MPCB + コンタクタ.
手動リセット vs 自動リセット
サーマルリレーはモデルにより、手動リセット、自動リセット、またはその両方に対応しています。.
| リセットモード | 意味 | 最適な用途 |
|---|---|---|
| 手動リセット | トリップ後、人がリレーをリセットする必要があります | 自動再始動が危険を伴う機械において、より安全です |
| 自動リセット | 冷却後にリレーがリセットされます | 自動再始動が安全かつ許可されている場合にのみ使用すること |
モーター駆動の機械において、自動リセットは危険を伴う可能性がある。冷却後にモーターが予期せず再始動すると、機械的または人身的な危険を招く恐れがある。常に機械の安全要件および現地の法令に従うこと。.
サーマル過負荷リレーと内蔵型モーターサーマルプロテクターの比較
一部のモーターには以下が含まれる モーター固有の保護機能 サーマルスイッチ、サーミスタ、または埋め込み型温度センサーなど。これらのデバイスはモーター内部に組み込まれており、巻線温度やモーター内部温度に対してより直接的に反応する。.
| 保護方法 | 設置場所 | 最適な検出対象 | 一般的な役割 |
|---|---|---|---|
| 熱動過負荷継電器 | モータスタータまたは制御盤 | 電流に起因するモータの加熱 | 外部過負荷保護およびコンタクタトリップ制御 |
| 内蔵型サーマルプロテクタ | モータ内部 | 内部巻線またはモータ温度 | モータ温度の直接保護 |
| モータサーミスタ／センサ | モーター巻線内蔵 | 実際の巻線温度トレンド | 保護リレーまたはドライブ入力と併用 |
モーター内蔵の保護機能は、分岐回路保護やスターターの過負荷協調の必要性を自動的に排除するものではありません。多くのシステムでは、モーター内部の保護機能と外部の過負荷保護機能が連携して動作します。.
熱動式過負荷リレーと電子式過負荷リレーの比較
熱動式過負荷リレーは構造が単純で堅牢であり、広く使用されています。電子式過負荷リレーはセンサーと電子回路を使用して電流を監視し、より調整可能な保護機能を提供できる場合があります。.
| 特徴 | 熱過負荷にリレー | 電子式過負荷リレー |
|---|---|---|
| 検出原理 | 熱動バイメタルまたは溶断合金 | 電流検知および電子ロジック |
| 調整 | 通常はシンプルな電流設定 | 多くの場合、より広範囲かつ精密な設定が可能 |
| 欠相保護 | モデルによって異なります | 多くの場合、より堅牢で構成の柔軟性が高い |
| 診断 | 限定 | アラーム、トリップメモリ、通信機能、または表示機能を含む場合がある |
| コスト | 通常は低い | 通常は高い |
| 最適な適合 | 標準的なモータスタータ用途 | 高付加価値モータ、プロセス機器、診断機能重視のシステム |
モーターが重要、高価、アクセスが困難、またはプロセスラインの一部である場合、電子式過負荷保護を採用することは追加コストをかける価値があるかもしれません。.
熱動式過負荷継電器（サーマルリレー）と熱動電磁式遮断器の比較
フレーズ 熱動電磁式過負荷継電器 曖昧に使われることが多いですが、誤解を招く可能性があります。.
熱動式過負荷継電器はモーターの過負荷保護装置です。熱動電磁式遮断器は、熱動および電磁式のトリップ要素を備えた回路遮断器です。遮断器は回路を過負荷および短絡から保護し、過負荷継電器はモーターの熱保護とコンタクタ制御に特化しています。.
多くのモーター回路では、上流側の短絡保護装置と、モーターに適合した過負荷継電器の両方が必要です。.
熱動式過負荷継電器のシンボルと配線図に関する注記
電気図面において、熱動式過負荷継電器は通常、モータースターターに関連する過負荷保護要素として示されます。トリップ接点は、一般的にコンタクタコイル回路内の常閉補助接点として描かれます。.
モータスタータの回路図を読む際は、以下を確認してください：
- コンタクタとモータ間の過負荷継電器（サーマルリレー）の主回路経路;
- コンタクタコイルと直列に接続された過負荷継電器のb接点（NCトリップ接点）;
- PLCや表示灯に接続されている場合のa接点（NOアラーム接点）;
- リセットモードおよびトリップ表示.
過負荷継電器が主回路と制御回路の両方に現れる理由は、主回路でモータ電流を検出し、トリップ時に制御回路を遮断するためです。.
トラブルシューティング：サーマルリレーが頻繁にトリップする原因
サーマルリレーのトリップが繰り返される場合、通常はモータの過熱、スタータの選定ミス、またはリレーの設定不備が考えられます。生産を継続させるために、単に電流設定値を上げるようなことはしないでください。.
| 症状 | 考えられる原因 | 確認事項 |
|---|---|---|
| モータ起動中のトリップ | トリップクラスが低すぎる、始動時間が長すぎる、低電圧、機械的負荷が重い | モーター加速時間、供給電圧、負荷慣性、クラス10とクラス20/30の適合性 |
| 数分間の運転後にトリップする | 機械的過負荷、ベアリングの問題、ファンの詰まり、ポンプの過負荷 | 各相の負荷電流、機械的抵抗、冷却用空気流 |
| 主に暑い時期にトリップする | 盤内温度の上昇または換気不良 | エンクロージャ温度、間隔、コンタクタの熱、周囲温度補償 |
| 一方のモーターではトリップするが、もう一方ではトリップしない | 電流設定またはリレー範囲の誤り | モーター銘板のFLA（全負荷電流）、リレーダイヤル設定、使用されている場合はCT比 |
| 相欠相または不平衡発生後のトリップ | 電源の問題または欠相状態 | 相電圧、相電流の平衡、上流側のヒューズ／ブレーカーの状態 |
| トリップするがコンタクタが開放しない | NC過負荷接点の配線不良 | コイル回路と直列に接続された95-96接点、配線の導通 |
現場メモ：始動時にモーターがトリップする場合、クラス10の過負荷継電器をクラス20に交換することで誤トリップが解消される可能性があるが、それはモーターとスターターがより長い始動時間に対応している場合に限られる。トリップクラスを変更する前に、実際の始動電流、加速時間、相電圧、ケーブルの電圧降下、および機械的負荷を測定することがより適切な確認方法である。.
選定および配線における一般的なミス
ミス1：過負荷継電器を短絡保護として扱うこと
過負荷継電器は持続的な熱過負荷から保護するものである。それ単体では高い短絡電流を安全に遮断することはできない。.
ミス2：誤トリップを避けるために電流設定を高くしすぎること
設定値を上げると実際の過負荷が隠れてしまい、モーターが保護されない状態になる可能性がある。まずは機械的負荷、電圧、始動時間、およびトリップクラスを確認すること。.
ミス3：モーター銘板の定格電流を無視すること
サーマルリレーは、モーターの馬力から推測するのではなく、モーターの銘板および適用される設計規則に従って設定する必要があります。.
ミス4：安全でない機械で自動復帰を使用すること
冷却後の自動再始動は危険を伴う可能性があります。予期せぬ動作が危険を生む可能性がある場所では、手動復帰が推奨されることがよくあります。.
ミス5：NC（b接点）の過負荷接点を忘れること
NCトリップ接点がコンタクタコイルと直列に配線されていない場合、サーマルリレーは機械的にトリップしても、意図した通りにモータースターターを停止できない可能性があります。.
よくあるご質問
サーマルリレーとは何ですか？
サーマルリレーは、モーター電流が設定値を超えた状態が続き、過熱のリスクが生じた際にトリップするモーター保護装置です。多くのモータースターターにおいて、コンタクタと共に使用されます。.
サーマルリレーの役割は何ですか？
モーター電流を監視し、モーターが過負荷状態になると制御接点を開放します。これによりコンタクタのコイルへの通電が遮断され、モーターが停止します。.
サーマル過負荷継電器は短絡保護の役割を果たしますか？
いいえ。サーマル過負荷継電器は短絡保護装置ではありません。短絡保護には適切なヒューズ、ブレーカー、またはモーター保護用遮断器（MPCB）を使用してください。.
過負荷接点の機能は何ですか？
過負荷接点は、過負荷継電器がトリップした際に状態が切り替わります。通常、b接点（常閉接点）はコンタクタのコイル回路を開放するために使用され、a接点（常開接点）は警報やPLCへの信号出力に使用されます。.
サーマルリレーとは何ですか？
サーマルリレーは、サーマル過負荷継電器の一般的な呼称です。モーター制御においては、通常、持続的な電流によって発生する熱に基づいてトリップする装置を指します。.
熱的過負荷保護とは何ですか？
熱動過負荷保護は、過電流状態でのモーターや機器の長時間運転を防止します。熱による損傷は電流と時間に依存するため、この保護には時延特性が設けられています。.
溶断合金式サーマルリレーとは何ですか？
過負荷電流によって加熱されると状態が変化する、校正された合金機構を用いた過負荷継電器のことです。この熱作用によってリレーがトリップします。.
サーマルリレーはモーター回路の何を保護しますか？
主に、持続的な過負荷電流によるモーターの過熱を保護します。これらは短絡保護、地絡保護、または漏電保護の代わりにはなりません。.
内蔵型モーター保護装置はモーターに組み込まれていますか？
はい。内蔵型モーター保護装置は、熱センサーやサーマルプロテクターのようにモーター内部に組み込まれています。リセット動作は装置の設計に依存するため、すべてのモーターが同じ方法でリセットされるとは限りません。.
関連するVIOXリソース
結論
サーマルリレーはモーター保護の主要な装置です。持続的な過負荷電流を監視し、モーターの加熱特性を反映した時延動作でトリップし、コンタクタの制御回路を開放してモーターを停止させます。.
正しく選定するためには、リレーをモーターの全負荷電流、トリップクラス、コンタクタのフレームサイズ、リセットモード、欠相保護の要件、補助接点、および上流側の短絡保護と適合させる必要があります。最適なモータースターターの設計とは、サーマル過負荷リレーをあらゆるモーター故障に対する単独の解決策としてではなく、協調保護システムの一部として扱うことです。.
