三相電動機の欠相・逆相・過負荷保護｜3Eリレーとサーマル

この記事は、誘導電動機の原理や始動方式の比較を繰り返すものではありません。1E・2E・3Eの呼称を設備固有の検出要素、時間特性、停止経路、試験・復旧状態へ落とします。

保護系を7層で読む｜電源・配線・検出・判定・停止・機械・復旧

『3Eリレーがある』だけでは、電動機が何から守られるか分かりません。電源側のヒューズ・MCCB、配線、電流・電圧センサ、保護リレー、接触器、機械負荷、復旧許可を七つの層へ分けます。

検出器が動作しても、接触器溶着、制御電源喪失、バイパス回路、PLC論理、手動運転経路によって停止できない場合があります。逆に上位遮断器が先に動けば、事故回路は止まっても保護選択が不成立です。入力から停止確認までを同じ回路番号で結びます。

異常を7種類に分ける｜過負荷・拘束・欠相・逆相・不平衡・短絡・地絡

過負荷は負荷が定格を超えて続く状態、拘束は回転子が回れず大電流が続く状態です。欠相は一相の電源・配線が失われる状態、逆相は相順が変わる状態、電圧不平衡は三相電圧の大きさがそろわない状態です。似た発熱症状でも検出量と時間が違います。

短絡・地絡は大電流・漏れ電流を高速に除去する役割が中心で、サーマルリレーだけへ任せません。過負荷保護と短絡保護の境界、地絡検出、接触器の短絡協調を一つの保護表へ置きます。

1E・2E・3Eを機能表へ直す｜製品名だけで保護要素を断定しない

1E・2E・3Eは、一般に過負荷、欠相、逆相等の保護要素数を表す呼び方として使われますが、検出方式、対象異常、復帰方式、出力接点は製品ごとに確認します。同じ『3E』でも電流検出形、電圧検出形、CT外付け、モータ保護リレー内蔵等で範囲が違います。

2素子サーマル、3素子サーマル、電子式保護リレーを相数だけで優劣判定しません。欠相位置、Y/Δ結線、接触器の主接点、ヒューズ、バイパス経路によって、各素子に流れる電流と検出感度が変わります。メーカーの接続図と保護特性を回路図へ重ねます。

保護要素が多くても、モータ巻線温度、軸受、冷却喪失、機械振動まで自動的に保護できるとは限りません。必要なセンサを設備リスクから追加します。

欠相・不平衡を数値で追う｜電圧・電流・負相分を同時刻で残す

運転中の欠相では、電動機が惰性・負荷トルクで回り続け、残る相の電流が増える場合があります。上流で一相が欠けたのか、ヒューズ、接触器主接点、端子、ケーブル、巻線で開路したのかにより、測定位置の電圧・電流が変わります。

電圧不平衡が小さく見えても、電動機内部の負相電流が発熱を増やすことがあります。三相の線間電圧、各相電流、負荷率、巻線温度、振動を同時刻で比較し、平均値だけで健全判定しません。JEM-TR 146等の適用資料は、対象電動機・運転条件と組にして使います。

始動と熱特性を重ねる｜整定電流・トリップクラス・加速時間を一組にする

過負荷整定は、銘板電流へ一律の百分率を掛けて終わりではありません。電動機定格、サービスファクタ、周囲温度、冷却方式、負荷率、反復始動、始動方式、保護リレーの取付位置を確認し、メーカーの適用範囲で設定します。

トリップクラスは、規定の過電流に対する動作時間特性の区分です。始動時間より短すぎれば正常始動で不要動作し、長すぎれば拘束・過負荷時に巻線を守れません。冷状態・熱状態、連続始動、再始動待ち時間を電動機熱耐量と重ねます。

Y-Δ、ソフトスタータ、インバータでは、リレー位置と実際に流れる電流が違う場合があります。始動器の方式と保護リレーの整定基準を一組で保存します。

インバータ駆動の境界｜入力側・直流部・出力側・モータを分ける

インバータ入力側の欠相、直流母線異常、出力側欠相、モータ巻線異常は、同じ保護では検出できません。入力MCCB、インバータ内蔵保護、出力側センサ、モータ温度センサの守備範囲を分けます。

PWM出力では、一般の電流計・サーマルリレーが想定する波形や周波数と異なります。インバータ出力側へ機器を追加するときは、メーカーが許容する接続、測定器、漏れ電流、高周波、長配線、端子サージ、低速冷却を確認します。

商用バイパスがある場合、インバータ運転時と商用運転時で保護経路が変わります。各運転モードの相順、整定、接触器インターロック、再始動条件を別状態にします。VFD選定はインバータの選び方へ分けます。

停止回路を閉じる｜検出接点から接触器・遮断器・機械停止まで追う

保護リレーの出力接点が開いても、制御回路に自己保持、PLC、遠方運転、予備接触器、バイパスがあると停止経路は一つではありません。展開接続図で、トリップ接点、コイル、補助接点、停止確認、警報、再始動禁止を追います。

接触器が開いても、回転体は惰走し、逆止弁・ブレーキ・機械インターロックが必要な設備があります。電気的停止と危険動作の終息を分け、保護動作後の立入・復旧許可条件へ反映します。

短絡時のMCCB・ヒューズと接触器の協調は、試験済み組合せ、使用電圧、推定短絡電流、保護装置を一組で保存します。接触器選定は電磁接触器・電磁開閉器の選び方へ接続します。

トリップ後を8状態で切り分ける｜表示保存から原因修復まで再投入しない

トリップ時は、電流整定を上げる前に、時刻、保護表示、三相電圧・電流、運転モード、始動からの経過、負荷・弁・ダンパ状態、温度・振動、同時警報を保存します。停止後にリセットすると消える情報を最初に確保します。

電気側が正常でも、ポンプ閉塞、軸受固着、ベルト異常、換気不良等で過負荷になります。反対に機械を分離して軽く回っても、欠相・接触不良・電圧不平衡が残る場合があります。電源、配線、保護、電動機、機械を境界ごとに分けます。

試験と点検｜単体動作・停止連動・再始動禁止を別の結果にする

テストボタンや単体注入でリレーが動作しても、実回路のセンサ、制御接点、接触器、警報、停止確認まで証明したことにはなりません。センサ入力、保護判定、出力接点、主回路停止、機械停止、表示・通報を段階別に試験します。

試験では、設定値、試験入力、動作時間、表示、出力接点、停止機器、復帰方式、試験後設定を記録します。自動復帰は遠方無人設備で意図しない再始動につながるため、運転方式、再始動制御、安全要求と組にして判断します。

保護試験後は、試験線・短絡片・強制信号の撤去、設定復元、運転モード、警報リセット、主回路・制御回路の復旧を確認します。保護協調全体はMCCBの選び方へつなぎます。

変更と復旧を閉じる｜モータ・負荷・始動器・保護の版をそろえる

電動機交換時に同じkWでも、定格電流、効率、始動電流、熱特性、回転方向、温度センサが異なる場合があります。ポンプ羽根、減速機、VFD、接触器、ケーブルの変更も保護整定へ影響します。変更前後の銘板、回路図、設定、試験を同じ変更番号で結びます。

復旧は、原因を除去した、絶縁・巻線・機械を確認した、保護設定を承認した、無負荷・実負荷試験をした、回転方向を確認した、安全カバーを戻した、監視を引き渡した、という状態へ分けます。

『再始動できた』は健全性の証明ではありません。暫定運転では監視項目、負荷上限、期限、停止条件、責任者を明記し、通常復旧と区別します。制御回路の読み方は自己保持回路へ戻ります。

公式資料・一次情報

• 経済産業省：電気設備の技術基準の解釈
• 経済産業省：電気設備技術基準の省令解説
• オムロン：モータ・リレー技術解説
• オムロン：モータ保護リレー技術解説PDF
• 三菱電機FA：1E・2E・3Eの保護要素
• 三菱電機FA：サーマルリレーの種類
• 三菱電機FA：モータ用途別サーマルリレー
• JEMA：電圧不平衡・欠相運転時の過電流耐量
• JEMA：低圧三相誘導電動機のインバータ駆動
• 電気技術者試験センター：第一種学科・配線図の公式例題

内容確認日：2026年9月1日。対象設備の承認図、現行取扱説明書、契約・運用基準を優先してください。

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この記事を書いた人：資格太郎電気工事士の独学合格を目指して学習中。経済産業省、JEMA、オムロン、三菱電機、試験センターの一次資料を照合し、3Eの名称だけでなく、異常発生点・停止経路・再始動許可までつながるよう編集しています。運営者情報と編集方針