電動機の始動方式と制御盤の一問一答

解説
加圧送水装置の基準第五第五号(四)イにより、交流電動機の始動方式は、じか入れ始動（電動機の出力が11kW以上で低圧電動機であるものを除く）、スターデルタ始動、クローズドスターデルタ始動、リアクトル始動、コンドルファ始動、二次抵抗始動その他これらに類するものとされています。
したがって、出力11kW以上の低圧電動機では、じか入れ始動は使えず、始動電流を抑える始動方式を用います。
じか入れ始動では、定格電流の数倍の大きな始動電流が流れ、電源や非常電源に大きな負担がかかるためです。

他の選択肢が正しい理由
・「出力5.5kWの低圧電動機」は11kW未満なので、じか入れ始動を用いることができます。
・「出力7.5kWの低圧電動機」は11kW未満なので、じか入れ始動を用いることができます。
・「出力3.7kWの低圧電動機」は11kW未満なので、じか入れ始動を用いることができます。

覚え方のポイント
「低圧で11kW以上はじか入れ不可」。大きな電動機ほど、スターデルタなどの減電圧始動が必要になります。

解説
スターデルタ始動は、始動時に電動機の巻線をスター（Y）結線にして各巻線にかかる電圧を下げ、加速したらデルタ（Δ）結線に切り替えて運転する方式です。
スター結線で始動すると、じか入れ（デルタ結線）始動に比べて、始動電流も始動トルクも約3分の1になります。
構造が簡単で、消火ポンプの電動機に多く使われています。

他の選択肢が誤りである理由
・「始動時に巻線をデルタ結線にし、運転時にスター結線に切り替える方式」は誤りです。結線の順序が逆です。始動時がスター、運転時がデルタです。
・「始動時に電源電圧の2倍の電圧を加えて、すばやく加速させる方式である」は誤りです。スターデルタ始動は電圧を下げて始動する方式で、電圧を上げる方式ではありません。
・「巻線形誘導電動機の二次側に抵抗をつないで、始動電流を抑える方式」は誤りです。巻線形誘導電動機の二次側に抵抗をつなぐのは、二次抵抗始動です。

覚え方のポイント
スターデルタは「Yで始動・Δで運転」「始動電流もトルクも1/3」。トルクも下がるので、軽い負荷で始動する必要があります。

解説
加圧送水装置の基準第五第五号(四)ニにより、電磁式スターデルタ始動方式のものは、ポンプの停止中において、電動機巻線に電圧を加えないように措置が講じられているものでなければなりません。
停止中に巻線に電圧がかかっていると、絶縁の劣化や感電の危険につながるためです。

他の選択肢が誤りである理由
・「ポンプの停止中も、電動機巻線に常に電圧を加えて予熱しておく」は誤りです。停止中に巻線に電圧を加えないようにします。
・「ポンプの停止中は、制御盤の電源そのものを常に遮断しておく」は誤りです。制御盤の電源を遮断しておくと、火災のときに起動できません。
・「運転中はデルタ結線に切り替えず、スター結線のまま運転を続ける」は誤りです。加速後はデルタ結線に切り替えて運転します。

覚え方のポイント
電磁式スターデルタは「停止中は巻線に電圧をかけない」。点検時の感電防止の観点でも重要です。

解説
加圧送水装置の基準第五第五号(四)ハにより、ポンプの運転中に電気の供給が停止し、再び供給が行われた場合において、始動装置を操作することなく再度運転することができるものでなければなりません。
停電から非常電源への切替えのときなどに、消火中のポンプが止まったままにならないようにするためです。
制御盤も、電源が非常電源に切り替わった場合に、始動装置を操作することなく継続して作動する機能を持つものとされています（第六第一号(四)）。

他の選択肢が誤りである理由
・「人が現地で始動装置を操作しなければ、二度と運転しないものとする」は誤りです。電気が戻れば、始動装置を操作しなくても再度運転できるものでなければなりません。
・「電気が再び供給されてから1時間後に、自動的に運転を再開する」は誤りです。1時間後という定めはありません。
・「電気の供給が停止した時点で、加圧送水装置は故障として扱われる」は誤りです。停電後に再び電気が供給されれば運転できるものでなければなりません。

覚え方のポイント
消火ポンプは「一度起動したら、停電・復電でも止まらない（自動で再運転）」。停止は人が直接操作したときだけです。

解説
加圧送水装置の基準第六第一号(六)ニにより、呼水槽減水警報装置と電動機過電流警報装置は、ベル・ブザー等により音響を発し、停止及び復帰は直接操作により行うものとし、作動した場合でも、これと連動して電動機を自動的に停止させる機能を有しないものとされています。
消火中に警報が出たからといってポンプが止まると、消火ができなくなるためです。

他の選択肢が誤りである理由
・「作動した場合は、連動して電動機を直ちに自動停止させる」は誤りです。警報が作動しても、電動機を自動停止させてはいけません。
・「作動した場合は、警報を発さずに表示灯だけを点灯させる」は誤りです。音響（ベル・ブザー等）による警報を発します。
・「作動すると、自動的に消防機関へ通報するものである」は誤りです。消防機関へ自動通報する機能は求められていません。

覚え方のポイント
消火ポンプの警報は「鳴らすが、止めない」。一般の機械とは逆の考え方なので、試験でよく問われます。

解説
リアクトル始動は、電動機と直列にリアクトル（コイル）を接続し、その電圧降下によって電動機にかかる電圧を下げ、始動電流を抑える方式です。
加速したらリアクトルを短絡して、全電圧で運転します。

他の選択肢が誤りである理由
・「電動機と並列にコンデンサを接続し、始動時の力率を改善する方式」は誤りです。並列のコンデンサは力率改善の方法で、始動方式ではありません。
・「単巻変圧器で電圧を下げて、電動機を始動させる方式のことをいう」は誤りです。単巻変圧器で電圧を下げるのは、コンドルファ始動（始動補償器始動）です。
・「巻線形誘導電動機の二次側に抵抗をつないで、始動させる方式である」は誤りです。巻線形誘導電動機の二次側に抵抗をつなぐのは、二次抵抗始動です。

覚え方のポイント
減電圧始動の道具は「スターデルタ＝結線の切替え」「リアクトル＝直列のコイル」「コンドルファ＝単巻変圧器」。二次抵抗は巻線形専用です。

解説
コンドルファ始動は、単巻変圧器（始動補償器）を用いて電動機にかかる電圧を下げて始動し、加速後に全電圧に切り替える方式です。
切替えのときに電動機を電源から切り離さない工夫がされており、始動電流を小さく抑えることができます。

他の選択肢が誤りである理由
・「じか入れ始動」は誤りです。じか入れ始動は、電圧を下げずに全電圧を直接加えて始動する方式です。
・「スターデルタ始動」は誤りです。スターデルタ始動は、巻線の結線をスターからデルタに切り替える方式です。
・「二次抵抗始動」は誤りです。二次抵抗始動は、巻線形誘導電動機の二次側に抵抗を接続する方式です。

覚え方のポイント
「単巻変圧器＝コンドルファ」。名前と使う機器を結びつけて覚えましょう。

解説
加圧送水装置の基準第五第五号(二)ロにより、電動機は、定格出力で連続運転した場合、及び定格出力の110％の出力で1時間運転した場合において、機能に異常が生じないものでなければなりません（特定施設水道連結型を除く）。
また、ポンプの軸動力は、定格吐出量において電動機の定格出力を超えず、定格吐出量の150％において定格出力の110％を超えないものとされています（第五第三号(三)）。

他の選択肢が誤りである理由
・「定格出力の150％の出力で、10時間連続して運転できること」は誤りです。150％で10時間という基準ではありません。
・「定格出力の90％の出力で運転した場合だけ、異常が生じないこと」は誤りです。定格出力で連続運転しても、110％で1時間運転しても、異常が生じないことが必要です。
・「定格出力の200％の出力で、30分間運転しても異常がないこと」は誤りです。200％で30分という基準ではありません。

覚え方のポイント
電動機は「定格で連続・110％で1時間」。ポンプの軸動力は「150％吐出量で電動機出力の110％以内」とセットです。

解説
二次抵抗始動は、三相巻線形誘導電動機の回転子（二次側）の巻線に、スリップリングを通して外部の抵抗をつなぎ、始動電流を抑えながら大きな始動トルクを得る方式です。
かご形誘導電動機は回転子に外部から抵抗をつなぐことができないため、二次抵抗始動は使えません。

他の選択肢が誤りである理由
・「三相かご形誘導電動機」は誤りです。かご形誘導電動機は回転子に外部抵抗をつなげないため、スターデルタ始動などを用います。
・「単相誘導電動機」は誤りです。単相誘導電動機には、コンデンサ始動などの別の始動方式が使われます。
・「直流直巻電動機」は誤りです。直流電動機の始動には、電機子に直列の始動抵抗などが使われます。二次抵抗始動は誘導電動機の方式です。

覚え方のポイント
「二次抵抗＝巻線形（スリップリングがある）」。かご形には使えません。

解説
加圧送水装置の基準第六第一号(三)により、インバータ方式の制御盤は、電動機の回転速度を切り替える際に電動機や接続された発電機などの機能に支障を生じないよう措置され、電動機の回転速度は定格回転速度を超えないこと、回路を保護する装置の作動によって加圧送水装置の機能に支障を生じないよう措置されていることが求められています。

他の選択肢が誤りである理由
・「電動機の回転速度は、定格回転速度の2倍まで上げられること」は誤りです。定格回転速度を超えて運転してはいけません。
・「インバータの故障時は、必ずポンプを停止させること」は誤りです。保護装置の作動で加圧送水装置の機能に支障を生じないことが求められており、故障時に必ず停止させるという規定ではありません。
・「インバータ方式の制御盤は、第二種制御盤に限ること」は誤りです。第二種制御盤に限るという規定ではありません。

覚え方のポイント
インバータ制御盤は「定格回転速度を超えない」「保護装置が働いてもポンプの機能に支障を生じない」。