第一種電工 電気応用 問4：電気応用

電動機の過負荷保護に使用する機器を問う問題です（OCR混在により設問の正確な読み取りは困難ですが、正答イから推定）。正答はイ「熱動継電器（サーマルリレー）」です。熱動継電器は電動機の過負荷時に流れる過電流を検出し、電動機への電源供給を遮断して焼損を防ぐ過負荷保護用の継電器です。自動温度調節器（ウ）は温度制御、漏電遮断器（エ）は漏電保護と接地の役割で、過負荷保護の主役は熱動継電器です。正答はイです。

電動機の保護装置として熱動継電器（サーマルリレー）の機能を確認します。熱動継電器の動作原理：過電流が流れると、バイメタル（熱膨張係数の異なる2金属の貼り合わせ）が熱膨張・湾曲し、一定時間後に接点を開離してマグネットコンタクタ（電磁開閉器）のコイル回路を遮断、電動機を停止させます。特性：①電流に比例した熱量で動作（反限時特性：電流が大きいほど短時間で動作）。②3相電動機の欠相保護機能（1相開放で他2相の電流増大→サーマル動作）。ウ（自動温度調節器）：設定温度を基準に加熱・冷却機器をON/OFFする温度制御機器。電動機過負荷保護には使用しない。エ（漏電遮断器）：電路の漏電電流（地絡電流）を検出して遮断する。感電・火災防止が目的であり過負荷保護とは異なる。正答はイです。

本問は電動機の保護装置の種類と用途を問います。三相誘導電動機の保護には複数の継電器・遮断器が協調して動作し、適切な保護システムの構成が電動機の長寿命化・安全運転の鍵となります。

【三相誘導電動機の保護システム（全体像）】

過負荷保護（熱動継電器・サーマルリレー）：定格電流を超える過電流が継続する場合に電動機を停止。バイメタル式（電流の熱効果を利用）とソリッドステート式（電子制御）がある。調整範囲：電動機の定格電流の設定に合わせて調整（通常±30%の調整幅）。

短絡保護（配線用遮断器・電磁開閉器のインスタント要素）：短絡電流（定格電流の数倍〜数十倍）を瞬時に遮断。サーマルリレーは動作時間が長すぎて短絡保護には使用できない。

地絡・漏電保護（漏電遮断器・ELCB）：電動機の絶縁劣化による漏電電流を検出。感電・火災防止目的。

欠相保護（サーマルリレーの欠相感応機能・欠相リレー）：3相のうち1相が断線した欠相運転は残2相に過電流→巻線焼損。サーマルリレーは電流不平衡で動作する欠相保護機能を内蔵（差動バイメタル式）。

過電圧・低電圧保護（UVR：不足電圧継電器）：電源電圧が著しく低下した場合に電動機を停止（電動機の失速・過電流防止）。マグネットコンタクタは停電時に自動解放するため自己保持型のUVR機能を兼ねる。

【サーマルリレーとマグネットコンタクタの組み合わせ（電磁開閉器）】サーマルリレー（熱動継電器）＋マグネットコンタクタ（電磁接触器）を一体化したものを「電磁開閉器（マグネットスイッチ）」と呼びます。電動機制御回路の中心的な保護・制御機器です。電験三種「機械」科目で電動機の保護・制御回路の設計問題が頻出です。