電源投入時の断続はなぜ必要？

質問

チャップリンの「モダンタイムス」の一場面の話です。工場に唯一ある巨大なモーターの電源を投入するのに、巨大なナイフスイッチを何度か断続した上で接続していました。それで、現在でも電源投入時にはその必要があるそうで、自動的に断続するようになっているとお伺いしました。
　それで、なぜ投入時に断続する必要があるのですか。また、それをしないとどんな弊害が起こるのですか。教えてください。

回答No.1

p-22 · ベストアンサー

スターデルタ始動の事を言っているのでしょう、
大きなモーターは始動時に非常に大きな力を
必要とします　これを一度にまわそうとしても
まわしきらないのです
コイルの結線を組み替えたような状態を作り
始動トルクを上げ、ある程度回転が上がったところで
本来の結線にしてやります
車で言うならばいきなり5速にいれても走らないので
まず1速、スピードが上がったら
ついで上のギアにというかんじです

お礼

ありがとうございます。現在のシステムは電源の断続だけではないのですね。機会があれば、そのあたりの本を読んでみたいと思います。

回答No.7

aaa999

此の問題は、理論では皆さんの説明のとおりです。
当時の現実の問題として１回のスイッチ投入ではフューズがとぶために回転のはずみをつけるのを目的に２度３度と断続的にスイッチの投入をしたものです。
要するに機器「電動機」保護の為に当時の技術補完の為に実施した知恵です。
昭和２０年代の町工場では一般的な起動方法でした。

お礼

ご回答、ありがとうございます。

回答No.6

foobar

最近では、半導体電力変換器の発達で、起動器を使わない場合も多いようです。(交流機をインバータ使って可変周波数/可変電圧運転をすれば、起動時電流を抑えつつ充分な起動トルクを発生できる。直流機もチョッパで可変電圧駆動すれば起動電流を抑えれる)

私の知っているところだと、
200V、7.5kW～15kW誘導機:Y-Δ起動
6.6kV、400kW(?)誘導機:リアクトル起動(高圧巻線の絶縁の関係で、Δ結線にしたくないらしい）
6.6kV、500kW(?)誘導機:二次抵抗起動(もともと、静止セルビュースで速度制御するために、二次巻線+スリップリングを持っていた。起動トルクを大きくできる二次抵抗起動を使ったらしい）
あたりが使われているようです。

お礼

ご回答、ありがとうございます。

回答No.5

gatahi

スターデルタ起動ですが、スター結線では、電流が小さくなる代わりに、トルクも小さくなります。ですから、送風機のように低速ではほとんど負荷がかからない機械では使える（速度が上ってパワーが必要になったらデルタ結線に切り替える）のですが、起動時から大きなトルクが必要な機械では使えない場合があります。

起動時に電流を抑える必要があるのは、電源の容量もありますが、保護回路の設定の問題も大きいです。
起動時には定格の数倍の電流が流れますから、これを長時間続けられるように保護回路を設定すると、事故が起こったときにも動作しなくなってしまいます。
保護装置に起動時と事故の判別をさせる手も無くは無いですが、できれば起動時にも過大な電流が流れないようになっていたほうが都合が良いわけです。

お礼

ご回答、ありがとうございます。

回答No.4

p-22

>8000kW程度のモータも全電圧起動しています

これ、ワタシが知りたいくらいです
通常5.5KW以上をスターデルタ起動としており
空調機や送風機のモーターで
例えば11.0Kwで全電圧など見たことありません
8000Kwとはオドロキですが
単位間違えていませんか？

お礼

ご回答、ありがとうございます。

回答No.3

housyasei-usagi

＞現在でも電源投入時にはその必要があるそうで、自動的に断続するようになっているとお伺いしました。

　確かにそんな場合もありますが，意外とモータは単純な電源投入をしている事が多いです。いわゆる全電圧起動というもので，単純にスイッチを入れておしまい。
　私の知る範囲では8000kW程度のモータも全電圧起動しています。（きわめて大雑把ですけど，普通自動車のエンジンを100ps程度。100psは80kWよりちょっと足りない。ざっと普通自動車100台分以上の出力のモータ）

　モータに供給する電源やスイッチが十分大きければ，そんな起動も可能な訳です。
　また，電源投入時に切り替えをしたりすると，それだけの機器が必要になり，設備費もかかるし，メンテナンスも大変。モータだって，二次抵抗を調整するタイプは二次回路（回転子巻線）を外部に出す都合で，ブラシがついたりして構造が複雑になります。
　たとえば発電所で使われるモータなど，数kw～数千kWまで全電圧起動しないモータを探すほうが大変です。

　もちろん，全電圧起動が無理な場合もあります。例えば負荷の慣性モーメントが大きいものなどは，起動時の大電流が長時間継続するので，この場合は，先に紹介された様な起動方法をします。

お礼

ご回答、ありがとうございます。

回答No.2

foobar

モータをそのまま何もせずに投入起動すると、最初に大電流（通常の数倍から数十倍)がながれます。また、モーターと負荷の組み合わせによっては、起動時のトルクが低く回転数の上昇が遅くなり、大電流の流れる時間が長くなる場合も有ります。そうすると、スイッチ類や配線、モータにダメージを与えたり、ヒューズが飛んだりします。

これを防ぐために、いくつかの起動方法が使われます。
ひとつは＃１さんの書かれている 結線の組替え(Δ-Y起動やモーター相数の切り替え)、他には(巻線型誘導機だと)二次抵抗の挿入切り替え、起動用リアクトルの挿入、一旦低い電圧の電源につなぐ低電圧起動などの手順を踏むこともあります。

お礼

ありがとうございます。昔は断続しながら電源を投入することぐらいしか方法がなかったのですね。それでも何もしないよりもマシだったわけですね。電車のモーターは、発進時にそのような始動方法をとっているのでしょうか。直流モーターだと事情が変ってくるのでしょうか。何か、新たな疑問が生まれてきましたので、適当な本を捜してみようと思います。