位相保護リレーの機能は何ですか?

位相保護リレーとは何ですか?

A 位相保護リレー は、三相電気システムで使用される小さいながらも重要なデバイスです。電源の各相を監視します。異常が発生した場合は電源を遮断し、接続されている機器を保護します。

三相電源は、工場や大きな建物の重機を動かすための標準的な方法です。 1 つのフェーズが脱落したり、順序が狂ったり、不均一になったりすると、悪いことが急速に起こります。モーターが過熱します。機械は振動しすぎます。機器が完全に燃え尽きる可能性があります。位相保護リレーはこれらの問題を早期に発見し、深刻になる前に損傷を阻止します。

位相保護リレーは実際には何をするのですか?

位相保護リレーにはいくつかの重要な役割があります。それぞれが異なる種類の電力問題を対象としています。各機能の明確な内訳は次のとおりです。

1. 欠相の検出

場合によっては、3 つのフェーズのうち 1 つが消滅することもあります。これは、ヒューズが飛んだり、ワイヤが切れたりすることが原因で発生する可能性があります。モーターが 1 つの相を失っても、残りの 2 つの相で動作しようとします。これにより、これら 2 つのフェーズに大きなストレスがかかります。 モーターは通常の電流レベルの 2 倍まで引き上げることができます。 モーター内部の巻線は非常に急速に加熱されます。リレーは欠相をすぐに認識し、モーターが焼き付く前に動作を停止します。

2. 相間の不均一電圧の捕捉

3 つの相は同じ電圧レベルを伝送する必要があります。しかし、そうでない場合もあります。たとえ小さなギャップでも重要です。 相間の電圧ギャップがわずか 2% であると、電流ギャップが最大 6 ～ 10% まで押し上げられる可能性があります。 この余分な電流により、モーター内部に熱が蓄積されます。時間が経つにつれて、機器の寿命が短くなります。リレーは 3 相すべての電圧をチェックし続けます。ギャップが大きくなりすぎるとシステムがトリップします。

3. 間違ったフェーズ順序を見つける

三相モーターは設定された方向に回転します。その方向は 3 つのフェーズの順序によって異なります。相を間違った順序で接続すると、モーターが逆回転します。些細なことのように聞こえますが、ポンプ、ファン、エレベーターが数秒で破壊される可能性があります。リレーはモーターが始動する前に相順序をチェックします。順番を間違えるとスタートが妨げられます。

4. 電圧レベルの監視

電圧が低すぎるとモーターが弱くなり、速度が低下します。電圧が高すぎると、モーター内部の絶縁が早く摩耗します。 モーターを定格電圧よりわずか 10% 低く運転すると、牽引力が約 19% 削減されます。 リレーは電圧レベルを監視します。電圧が安全範囲を超えすぎるか下回ると、負荷を切断します。

5. 周波数の確認

送電網は固定周波数 (国に応じて 50 Hz または 60 Hz) で動作することになっています。発電機や弱いグリッドは、このターゲットから遠ざかってしまうことがあります。周波数がシフトしすぎると、モーターが間違った速度で動作します。一部のリレーは周波数を追跡できます。周波数が安全範囲外になると電力が遮断されます。

位相保護リレーの種類

位相保護リレーにはいくつかの種類があります。各タイプは、異なるレベルの保護用に構築されています。以下の表は、主な種類とそれらが使用される場所を示しています。

位相保護リレーの仕組み: ステップバイステップ

リレーは問題を検出するたびに明確なプロセスに従います。最初から最後までの動作は次のとおりです。

1. フェーズを読む: リレーは、入力ワイヤを通じて常に 3 相すべての電圧を読み取ります。
2. データの確認: その内部回路またはチップは、電圧サイズ、位相順序、バランス、および周波数を調べます。
3. 安全限界との比較: リレーは、測定値が設定された安全範囲内にあるかどうかを確認します。
4. 障害を特定する: 読み取り値が安全範囲外にある場合、リレーはそれを故障としてマークします。
5. しばらく待ちます (オプション): 多くのリレーは、動作する前に少しの間待機します。これにより、短い電源の切れによって引き起こされる誤った警報が阻止されます。
6. 行動を起こす: リレーは出力接点を開閉します。これにより、コンタクタまたは回路ブレーカーに電力を遮断するように指示されます。
7. 障害を示す: リレーのライトまたはディスプレイに何が問題が発生したかが表示されるため、オペレーターは何を修正すべきかを知ることができます。

位相保護リレーを購入する前に確認すべきこと

適切なリレーを選択することが重要です。選択を誤ると、機器が保護されないままになったり、誤ったシャットダウンが発生したりする可能性があります。主な確認事項は次のとおりです。

• 供給電圧: リレーは、380V、400V、または 480V などのシステム電圧と一致する必要があります。
• 頻度: グリッドが 50 Hz または 60 Hz で動作しているかどうかを確認し、リレーがそれをサポートしていることを確認してください。
• 保護機能: 欠相、誤った順序、不均一な電圧、またはそれらすべてなど、どの障害から保護する必要があるかを決定します。
• 調整可能な制限: 調整可能なトリップポイントを備えたリレーを使用すると、保護の感度をより詳細に制御できます。
• 反応の速さ: 一部の機器では、リレーが 200 ミリ秒未満で動作する必要があります。誤った旅行を避けるために、もう少し待つこともできる人もいます。
• 出力接点定格： リレーの出力は、接続先のコンタクタまたはブレーカーを制御するのに十分な強度がなければなりません。
• 取り付けスタイル: ほとんどのリレーは、パネル ボックス内の標準 DIN レールにクリップで取り付けられます。スペースに合うサイズを確認してください。
• 安全基準： IEC 60255 または同様の規格を満たすリレーを探してください。これにより、信頼性の高いパフォーマンスが確認されます。

位相保護リレーが使用される場所

位相保護リレーは多くの業界で使用されています。これらは、突然の機械の故障が危険な場合や多大なコストがかかる場合に最も重要です。

ファクトリーモーター

ほとんどの工場では、機械の稼働に三相モーターを使用しています。 工場の予期せぬ停止の大部分はモーターの故障によって引き起こされます。 相故障は、モーターが故障する主な原因の 1 つです。相保護リレーはモーター制御盤に取り付けられており、各モーターを1つずつ保護します。

空調および冷却システム

空調および冷却ユニットのコンプレッサーは、位相の問題に非常に敏感です。スクロール コンプレッサーの位相順序が間違っていると、数秒で壊れる可能性があります。このため、位相保護リレーはこれらのシステムの標準部品となっています。

給水ポンプ場

ウォーターポンプは正しい方向に回転する必要があります。相の順序が逆になると、ポンプが水を間違った方向に押し出します。これにより、給水システムが急速に排水される可能性があります。相保護リレーは、相順序が間違っている場合にポンプの起動を停止します。

エレベーターと昇降機

エレベーター内のモーターが逆回転すると、重大な安全上のリスクが発生します。 多くの国では、すべてのエレベーター設備に対して位相順序の保護が法律で義務付けられています。 リレーは、モーターが常に正しい方向に動作することを保証します。

発電機と太陽光発電システム

三相電力を供給するバックアップ発電機や太陽光発電システムは、出力が不安定になることがあります。位相保護リレーが供給品質を監視します。これらのシステムに接続されている機器を悪い電源状態から保護します。

位相保護リレーを正しく取り付ける方法

どんなに優れたリレーでも配線が間違っていれば役に立ちません。適切にインストールするには、次の基本手順に従ってください。

• リレーの相入力線を負荷スイッチの前の 3 つの電源ライン (L1、L2、L3) に直接接続します。
• リレーのノーマルクローズ出力をコンタクタコイルと直列に配線します。このようにして、障害が発生するとコンタクタへの電力が自動的に遮断されます。
• リレーの電圧定格が供給電圧と一致していることを確認してください。不一致があると、誤った測定値が得られたり、リレーが損傷したりする可能性があります。
• 警報出力を警告灯または制御パネルに接続します。これにより、オペレータはシステム全体を常にシャットダウンしなくても、何か問題があることを知ることができます。
• 初めてセットアップする場合は、位相回転ツールを使用して位相順序を確認してください。接続機器の電源を入れる前に行ってください。
• リレーはスペース条件に合わせた密閉盤ボックス内のDINレールに取り付けてください。

位相保護リレーを使用する価値がある理由

位相保護リレーは高価ではありません。しかし、それらが防止する問題を解決するには多額の費用がかかる可能性があります。主な利点を簡単に説明します。

よくある質問

Q1: 位相保護リレーの主な役割は何ですか?

その主な仕事は、三相電源を常に監視することです。欠相、間違った相順序、不均一な電圧などの問題を検出すると、電力を遮断します。これにより、モーターやその他の接続機器が損傷から保護されます。

Q2: 相保護リレーがない場合、モーターはどうなりますか?

リレーがなければ、電源に問題がある場合でもモーターは動き続けます。電流が流れすぎます。暑くなりすぎます。内部の配線が断線しています。多くの場合、モーターは障害が発生してからわずか数分以内に完全に焼き切れます。

Q3: 位相保護リレーはサーマル過負荷リレーの代わりに使用できますか?

いいえ、これら 2 つのリレーは異なる動作をします。サーマル過負荷リレーは、重負荷またはシャフトの停止によって引き起こされる過大な電流からモーターを保護します。位相保護リレーが電源の品質を監視します。 完全な保護設定には、両方のリレーが連携して動作する必要があります。

Q4: リレーは電圧の不平衡をどのように測定しますか?

リレーは 3 つの各相の電圧を読み取ります。次に、3 つの読み取り値の平均を求めます。各フェーズがその平均からどれだけ離れているかをチェックします。いずれかの位相が離れすぎると、リレーはそれをアンバランスとみなし、システムをトリップさせます。ほとんどのリレーは、ギャップが設定レベル (通常は 3% ～ 8%) を超えるとトリップします。

Q5: 位相保護リレーは単相システムでも使用できますか?

いいえ。相保護リレーが正しく動作するには、3 つの相すべてが必要です。三相システム専用に構築されています。単相システムの保護が必要な場合は、電圧監視リレーなど、別のタイプのリレーを使用する必要があります。

Q6: 位相保護リレーは故障にどれくらい早く反応しますか?

それは障害の種類とリレーのモデルによって異なります。完全に欠落した位相の場合、多くのリレーが内部で動作します。 0.1～0.5秒 。電圧の不均衡または過電圧/不足電圧の障害の場合、リレーは最初に短時間待機することが多く、通常は 0.1 ～ 10 秒の間です。この短い待機により、短時間の電源切れによる誤ったシャットダウンを回避できます。