ダイレクトオンラインスターターまたはDOLは、誘導モーターの切り替えと保護のために設計された単純な電気機械システムです。
モーターはひどく電力を消費することは誰もが知っていますが、この高い電力消費はモーターの巻線によって引き出される電流の結果です。したがって、モーターによって引き出される電流が大きいほど、モーターによって消費される電力が高くなり、生成される熱が高くなります。この熱は通常、輻射または直接接触伝導によって環境に放散されます。ただし、適切な換気がない場合や環境が高温の場合は、過度の熱により電機子巻線が焼損することがあります。
そのため、長期間にわたって大電流が流れるのを防ぐために、モーターの巻線電流を注意深く監視する必要があります。そのため、長時間の大電流の流れを避けるために、モーターには通常、さまざまなタイプの保護システムが備わっています。
通常、これらの保護システムは、高電力負荷を駆動する三相産業用モーターに必要です。また、ダイレクトオンラインスターターは、三相かご形誘導電動機の過負荷保護を提供するメカニズムです。
ダイレクトオンラインスターターから三相誘導モーターに提供される主な機能は次のとおりです。
- 過電流保護または短絡保護。
- 過負荷保護。
- 絶縁モータースイッチングセットアップ。
過電流保護または短絡保護： DOLスターターは、MCCB（回路ブレーカー）と、短絡の場合にモーターを電源から切断するためのヒューズ設定で構成されています。
過負荷保護： DOLスターターは、モーターが過負荷になった場合、またはモーターに定格値を超える電流が流れた場合に、モーターを電源から切断する電気機械式セットアップで構成されています。
絶縁モーター切り替えのセットアップ：高出力モーターは危険であるため、DOLスターターは、お客様がモーターを間接的にオン/オフできるように設計されています。
上記の3つの機能は、産業で使用される低電力および中電力の誘導モーターにとって重要です。そのため、DOLスターターは人気があり、広く使用されています。
ダイレクトオンラインスターターワーキング
混乱を避けるために、元のDOLスターターを分解し、その各セクションについて説明します。
以下で説明するダイレクトオンラインスターター回路の内部構造は、動作原理を理解するためだけのものであり、スターターの元の設計は異なる場合があります。
MCCB（モールドケースサーキットブレーカー）およびFUSEセクション：
上の図は、MCCB、ヒューズ、およびモーター間の回路接続を示しています。DOLスターターのこのセクションの基本的な機能は、モーターを故障や短絡から保護することです。
ここでのMCCBは、モーターの定格に一致するように選択され、接続またはモーター巻線に障害が発生した場合、このMCCBはすぐにトリップして、システム全体を主電源ラインから切断します。MCCBは通常、上記のようにシステム全体の最初の保護層です。これらは安全のために私たちの家にも設置されています。
回路内のヒューズは、モーターやその他のデバイスを短絡から保護するためにここにあります。これらのヒューズは、短絡が発生するとすぐに溶断し、モーターを電力線から切り離します。また、動作中の不規則な溶断を避けるために、ヒューズの定格を正確に選択する必要があります。これは、モーターの始動時に大量の突入電流が発生した場合に発生する可能性があるため、適切な定格のヒューズを選択することが重要です。さまざまなタイプの保護回路について詳しくは、こちらをご覧ください。
電磁接触器セクション：
上の図では、3相直接オンラインスターターに存在し、誘導モーターに接続されているコンタクターセットアップの内部構造が示されています。
ここで、三相電源は、「C1」、「C2」、「C3」の3つの通常開の金属接点を介してモーターに接続されています。したがって、休止状態では、回路に電流は流れず、モーターはオフのままになります。また、このとき、「オンボタン」は開いており、コイルに電流は流れません。
さて、「ONボタン」を押すと、下図のように電流が流れるため、ここのコイルが磁化されます。
ここではコイルが磁場を発生するため、バネで吊るされた金属ブロックがコイルに引き寄せられてコイルに向かって移動します。金属ブロックが移動しているので、図に示すように、コンタクタのセットアップ全体も一緒に移動します。
この動きの結果として、金属接点C1、C2、およびC3は、電力線と固定子端子の間に存在する開放端子を短絡し、モーターをオンにします。より簡単に言えば、ボタンが金銭的に押された後、モーターは三相接触器の動きのために電源から電力を受け取ります。また、三相接触器の動きに伴い、バネが伸び、金属ブロックに力を加えて元の位置に戻します。
ONボタンを一瞬押して放した後も、三相コンタクタが最終位置に移動した後、電流が流れる別の経路があるため、ゼロであるはずのコイルの電流は流れ続けます。この図では、電流が「SW」金属接点を流れるために形成された閉回路を見ることができます。
したがって、「ON BUTTON」を1回押すと、三相コンタクタは「SW」金属接点の助けを借りて自己ロックし、三相電源とモーター間の接続を維持します。
ここで、モーターを停止するには、以下のように上記の回路に別のボタンを追加する必要があります。
ここで、「オフボタン」は静止位置での短絡として機能するため、上記で説明した回路の動作に変更はありません。しかし、「OFFボタン」を押すと、電力線とコイルの間に形成された回路ループが壊れ、コイルを流れる電流がゼロになります。コイルを流れる電流がゼロになると、コイルはそれ自体で減磁を開始し、コイルが完全に磁化を失うと、引き伸ばされたばねによって加えられる力のために、三相接触器が初期位置に戻ります。明らかに、三相接触器が静止状態に戻ったので、モーターへの供給電圧が遮断され、ローターの動きが停止します。
停止ボタンを離した後も、開始ボタンをもう一度押してコイルを磁化するまで、三相コンタクタは停止したままになります。したがって、この設定を使用すると、一方のボタンを押すことでモーターを永久にオンにし、もう一方のボタンを押すことでモーターを永久に停止できると結論付けることができます。
過負荷保護セクション：
過負荷保護セクションの重要な部分は、図に示すように3つのコイルG1、G2、およびG3です。これらの3つのコイルは、三相誘導モーターと直列に接続されているため、電機子巻線と同じ電流を流します。したがって、モーターが電力線から電力を引き出すたびに、これらの3つの巻線が磁化されます。そして、それらが磁化されるときはいつでも、シャフトに固定された金属リングはコイルによって引き付けられます。通常、これは問題にはなりませんが、モーターが過負荷になると顕著になります。
したがって、このセクションの機能を理解するために、モーターが少し前にオンになり、過負荷になっていると考えてみましょう。モーターに大きな負荷がかかると、電機子巻線は電源から大きな電流を引き出し、それによってG1、G2、およびG3コイルを間接的に大きく磁化します。この重い磁場の存在下で、金属リングはばねの反対を克服して、それぞれのコイルと整列します。また、金属リングが最終位置に移動すると、「OL接点」も一緒に移動して、「コイル-L」のループを切断します。
したがって、モーターに大きな負荷がかかると、電力線と「コイル-L」の間に形成される電流ループが破損します。これは基本的に、前述の停止ボタンを押すのと同じように機能することがわかります。どちらの場合も、最終的にはモーターが永久にオフになります。
したがって、モーターに過負荷がかかると、電力線が切断され、モーターがオフになります。
直接オンラインスターター制御回路
これまで、それぞれが特別な機能を提供する3つのセクションを研究してきました。そして、これらのセクションを結合してDOLスターターを形成する必要があります。
ここでは、Direct OnlineStarterの最終的な内部構造を確認できます。
最終的な結論では：
- MCCB-FUSEセクションは、モーターの短絡および障害保護を提供します。
- 三相接触器のセットアップは、モーターの簡単で安全な双安定スイッチングを提供します。
- OLコンタクタのセットアップは、過負荷のバーンアウトからモーターを保護します。
ダイレクトオンラインスターターの利点
- 最も経済的で最も安価なスターター：三相誘導モーターに存在するすべてのスターターの中で、DOLスターターが最も安価で経済的なスターターです。
- 操作が簡単：スターターには、オンとオフの2つのボタンと、過負荷の安全性を設定するためのノブがあり、操作が簡単です。
- メンテナンスが簡単：スターターの内部構造がシンプルなため、エンジニアは簡単に故障を見つけて修正することができます。
- 始動保護がないため、DOLスターターで固定されたモーターは100％の始動トルクを提供します。
- DOLの寸法は小さいため、コンパクトで信頼性があります。
ダイレクトオンラインスターターのデメリット
- 始動保護がないため、DOLスターターは始動電流を制限しません。
- モーター始動時の不必要な高い始動トルク。
- ローエンドおよびミディアムパワーモーターにのみ適しています。
- 始動保護がないため、モーターが接続されている電力線では、モーターの始動中に電圧が低下します。この電圧の変動は、同じ電源を供給する他の電気機器に害を及ぼす可能性があります。
- モーターは、モーターの寿命に影響を与える熱応力にさらされます。
- モーターの始動時に不必要に高い始動トルクが発生するため、モーターの機械的ストレスが増加します。