マグネットスイッチ(電磁開閉器 MS)とは?
モーターの運転操作と過負荷保護を兼ね備えた開閉器
【超解説】とても簡単に言うと何か?
電磁接触器とサーマルリレーを一体化し、
モーターの運転制御と過負荷保護を同時に行う機器です。
1. 基本概要
そもそも何か
マグネットスイッチ(Magnetic Switch / 電磁開閉器 : MS)は、大電流を入り切りする
「電磁接触器(MC)」と、過負荷を検知する「サーマルリレー(THR)」を組み合せた機器です。
なぜ必要なのか
モーターを動かすには常に「オンオフの制御」と「過負荷からの保護」の2つが必ず
セットで求められるため、
別々に買うより最初からドッキングされた形態が圧倒的に便利だからです。
2. 構造や原理
上下2段の合体構造
上部には電磁石の力で主回路を開閉する四角い「MC」が配置され、その直下の出力端子に、
ダイヤルやリセットボタンがついた「THR」の銅バーが直接ネジ止め連結されています。
連携による保護メカニズム
モーターが無理をして熱を持ち、下部のTHRにあるバイメタルが曲がってトリップすると、
瞬時に上流のMCの操作電源を遮断し、MCが開放動作を行い、モーターへの電力供給を
物理的に遮断して安全に停止させます。
3. 素材・形状・規格
非可逆式と可逆式の違い
モーターを常に同じ方向に回す通常の「非可逆(ひかぎゃく)式」と、エレベーターのように
右回りと左回りの両方を行うためにMCが2個並んだ「可逆(かぎゃく)式」が存在します。
用途に応じた筐体タイプ
動力盤の中にずらりと並べて取り付けるための「裸(ケースなし)」の状態のものと、
鉄製や樹脂製の専用ボックスに入った工場設置用の「ケース入り」が販売されています。
4. 主に使用されている場所
制御盤・動力盤の主役として
ビルや商業施設、工場などにある「動力盤(モーター制御盤)」を開けると、
内部に数十個のマグネットスイッチが綺麗に整列して取り付けられているのが見えます。
機械の手元への直接設置
大型の工作機械やコンベア、農業用の大型ポンプなどでは、機械のすぐ横の柱などに
「ケース入りマグネットスイッチ」として直接ビス留めされ、
手元操作スイッチとして使われます。
5. メリット・デメリット
一体化による施工性の向上
MCとTHRの間の最も太い大電流配線が最初から純銅のバーで接続されているため、
盤屋(盤の製造者)の配線手間が大幅に省け、接触不良による発熱リスクも劇的に下がります。
上位ブレーカーへの完全依存
モーターの保護は完璧にこなしますが、「一瞬の巨大なショート(短絡)」を止める能力は
ありません。
そのため必ず上位に「配線用遮断器(MCCB)」を設置して守ってもらう必要があります。
6. コスト・価格の目安
導入や更新にかかる費用
MCとTHRを別々に購入するより、合体済みのMSパッケージを購入する方がわずかに安価で、
かつ間違いのない組み合わせ(定格マッチング)が最初から保証されています。
おおよその相場(機器単体・裸タイプ)
- 小〜中容量(数kWのモーター等)用: 約3,000円〜8,000円
- 大容量(大型空調・ポンプ等)用: 約1万円〜5万円前後
合計目安: 盤の老朽化によるオーバーホール時には、
MCとTHRをバラバラに変えるのではなく、MSとして丸ごと新品交換します。
7. 更新周期と注意点・絶対にやってはいけない悪い使用方法
更新周期(推奨交換時期)
寿命は内部のMCの開閉摩耗状態に依存し、日本電機工業会の推奨で「10年」が目安です。
1日に数百回もオンオフを繰り返す過酷なモーター回路では、
数年で寿命を迎えることもあります。
絶対にやってはいけない悪い使用方法
制御電源の電圧低下やセンサーの故障によって、
MSが「ガガガガッ!」とマシンガンのように
連続で入り切りしてしまう現象(チャタリング)
を放置して運転を続けるのは非常に危険です。
悪い使用方法をするとどうなるか(末路)
チャタリングを放置すると、接点間に猛烈な連続アーク(火花)が発生し、数分から数時間で
接点が完全に溶けてくっつきます。電気が切れなくなりポンプが暴走するほか、
最悪の場合はMS自体が高熱で燃え上がり、動力盤全体を焼失させます。
8. 関連機器・材料の紹介
マグネットスイッチ(MS)を構成する2つの重要部品と、それを収納する盤です。
-
電磁接触器(MC):
MSの上半分を構成する、電磁石の力で大電流を開閉するスイッチです。
「防げるのは開閉だけ」であり、過負荷には対応できません。
▶ 詳細記事はこちら -
サーマルリレー(THR):
MSの下半分を構成する、熱でモーターの危機を感知する保護継電器です。
「危ない」と気付くだけで、自分自身で電気を止めることはできません。
▶ 詳細記事はこちら -
動力盤(モーター制御盤):
大量のマグネットスイッチが収められ、ビル全体の空調や水を
自動でコントロールしている鉄製のキャビネットです。
▶ 詳細記事はこちら
9. 多角的なQ&A(20連発)
電磁「接触器」と電磁「開閉器」は違うものですか?
厳密には違います。入切するだけのものが接触器(MC)、モーターを守る
安全装置(サーマル)を合体させたものが開閉器(MS)と呼ばれます。
「マグネットスイッチ」とは現場のニックネームですか?
和製英語に近いですが、電気工事の現場やメーカーでも
正式名称のように「マグネット」と一般的に呼ばれています。
マグネットが入る時の「ガチャン!」という音は小さくできませんか?
大電流を安全に素早く繋ぐため強力なバネを用いているので音は消せません。
静かにしたい病院などでは構造が全く異なる無接点のリレー(SSR)等を使います。
ブレーカーのように、危ない時にはパチンと切れるのですか?
はい、下側のサーマルが危険を検知すると、上側のMCに対して
「電気を切れ!」と命令を出し、物理的に電気をシャットダウンします。
この機械には寿命がありますか?
あります。内部で金属の接点が何度もぶつかってすり減るため、
使用頻度によりますが10年ほどで交換するのが安全です。
盤の結線をするとき、MS単体ではなく「MC」と「THR」で別々に図面に書かれる理由は?
回路図(シーケンス図)では主回路と制御操作回路を分離して描くため、
物理的には同じMSでも、図面上はコイル、主接点、補助接点がバラバラに配置されます。
ケース入りMSを鉄の柱に直付けする際の注意点は?
激しく振動するモーター自身の近くや、振動が直接伝わる場所は避けます。
振動で接点が微細にチャタリングを起こし、早期に寿命を迎えてしまうためです。
可逆式(正逆転用)MSの配線で絶対に必要なインターロックは?
「電気的インターロック(お互いのb接点をクロスさせる)」だけでなく、
「機械的インターロック(メカニカルインターロック)」付きのMSを必ず使用します。
MSの主回路に繋ぐ電源線(R・S・T)の端子ネジ締めの確認方法は?
メーカー指定のトルク値で確実に締め付け、マーキングペンで
ネジの頭から端子台にかけて一直線に「合いマーク(しるし)」を引いて確認します。
制御回路のヒューズが飛んだ。MS周りで疑うべきは?
MSの操作用コイルのレアショート(内部短絡)が疑われます。
コイルの抵抗値をテスターで測定し、異常に低ければMS全体を交換します。
「電磁開閉器(MS)」と指定すれば、ブレーカーは不要ですか?
必須です。MSはショート(短絡)電流のような数千アンペアの
急激電流を遮断できないため、必ず直上にMCCB等を設計配置します。
ヒーターなどの抵抗負荷に「電磁開閉器(MS)」を使うのは無駄ですか?
ヒーターは過負荷にならずショートするか切れるかのどちらかなので、
下部のサーマルリレーは無意味です。「MC(電磁接触器)」単体で設計します。
海外製モーターとの組み合わせで注意する規格は?
日本国内のJIS/JEMA規格と、海外のIEC/UL規格でサーマルの
トリップ曲線や選定アンペアが微妙に異なるため、モーター側のデータシートを熟読します。
大容量モーターの盤設計でMSを使う場合の熱対策は?
大きなMSは操作コイル自体が常に数ワット〜数十ワットの熱を出すため、
数十個並べる場合は盤の放熱計算(ルーバーやファン等)を厳密に行います。
ケース入りMSに押しボタンがついたもの(押釦付)の用途は?
農事用ポンプや工場の単独機械などに用いられ、
作業員がオンオフを直感的に行いつつ、過負荷保護も同時にできる安価な構成です。
MSから「ジジジジ…」と虫が鳴くような音が止まりません。
接点にゴミが挟まっているか、内部のコイルが劣化しています。
そのまま放っておくと熱を持って火災になるため、
すぐに電源を落として業者を呼んでください。
設備の更新時期に、MC部分だけ交換してTHRは再利用できますか?
物理的には可能ですが、THRのバイメタルも数年で劣化しているため、
保護システムの信頼性を担保するために「MSとして一式まるごと」交換するのが鉄則です。
ポンプが急に停まり、盤をあけたらTHRのランプが点いていました。
過負荷でMSがポンプを守ってくれた証拠です。リセットはすぐに押さず、
まずは現場のポンプへ行き、異物詰まりやベアリングの異常過熱がないかを確認します。
接点復活剤スプレーをMSの中に吹きかけても良いですか?
絶対に禁止です。スプレーの引火性ガスがMSの火花(アーク)に引火して
重大な損傷を起こすか、絶縁不良を引き起こし盤全体がショートします。
長期間稼働しているMSの点検で、外から見てわかる異常のサインは?
透明なプラスチックカバーの内側が真っ黒(すす)になっていたり、
端子台の周辺の電線被覆が熱で茶色く変色して硬くなっている場合は極めて危険です。