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Nov 03, 2023

基本を超えて: モーターの接続と切断

I cambiamenti nei requisiti OSHA hanno reso legali queste pratiche sicure.in gran parte

OSHA 要件の変更により、これらの安全な行為が法的に定められました。

ほとんどの電気技術者ではない人でも、電気モーターの接続と切断という単純な作業を安全に実行できます。 ただし、適切な接続が行われ、モーターの接続作業が可能な限り安全な方法で実行されることを保証するには、特定の基準を維持する必要があります。

ほとんどのモーター回路は、自動と手動の両方の始動機構の組み合わせで構成されています。 図 1 に示す単純なモーター制御回路は、ほとんどのモーター回路の典型的なものです。

太い線は、モーターにライン電力を供給する電源回路を表します。 線間電圧は通常 240 または 480 V です。細い線は磁気式スターターで使用される制御回路を表します。 制御回路は、停止/始動ステーション、サーマル過負荷リレー接点 (常閉接点)、および保持接点 (3 および 2 のラベルが付いている) を介して電磁接触器に電力を供給するために使用されます。

制御回路は（図に示すように）ラインリード線に直接接続することも、変圧器を使用して電源回路から絶縁することもできます。 変圧器を使用する場合は、120 または 240 V などの低い電圧が使用されます。 モータースターターのコイルは、使用中の制御電圧を示します。

電力は、ラインリード線 L1、L2、および L3 の三相電源から供給されます。 すべてのモーター回路には短絡に対する保護が必要です。 この保護は「分岐回路保護」とも呼ばれ、回路ブレーカーまたはヒューズ付き切断によって提供されます。 回路ブレーカーの接点とヒューズの切断装置は、機械的には連動していますが (点線で示されています)、電気的には絶縁されています。 これにより、3 つのフェーズすべてを同時に開閉することができます。 回線電力を回路から永久に分離するために使用されるデバイスは、切断手段とも呼ばれます。

モーター コンタクターは 3 セットの平行線で表されます。 コンタクタ コイルに電力が供給されると、コンタクタは閉じます。このコイルが鉄心を磁化し、3 組の接点を引き寄せます。 3 つの接点はすべて機械的に (電気的にではなく) 連動しているため、同時に閉じます。

熱過負荷ヒーター要素は、モーターに流れる電流を感知します。 モーターが過負荷状態になると、常閉の過負荷接点が開き、制御回路内の電流が停止します。 コンタクタのコイルが消磁し、モータのコンタクタが開き、モータが停止します。

「T」リード線、T1、T2、および T3 は、熱過負荷ヒーター要素の負荷側に接続されます。 もう一方の端はモーターに接続されています。

コンビネーションスタータとは、モータコンタクタ、熱過負荷装置、短絡保護、および切断手段がすべて同じ筐体内に取り付けられている構成を指します。 最新の産業施設のほとんどは、多数のコンビネーションスタータを備えたモーターコントロールセンターを使用しています。

電圧検出装置は、露出した電気部品の状態を評価するために使用されます。 通電中または通電されていない機器で作業を実行しようとしているときに、回路の状態をチェックするには、2 つの形式の電圧検出を使用することをお勧めします。 電気工事用に一般的に入手可能な電圧テスターのほとんどは 600 V 以下に設計されています。 これらの機器を高電圧回路では決して使用しないでください。

チックトレーサや ESP (電気検知プローブ) などの電圧センサーは、AC 回路の周囲の静電場を検出します。 これらは、他の電圧テスターを使用する前に、電気回路の危険性を評価するための最初のチェックとしてよく使用されます。

電圧センサーを使用して DC 電圧を検出することはできません。 また、金属製の筐体、シールドされたケーブル、または金属製のコネクタ ジャケットを介した電圧も検出できません。 センサーがケーブルの接地側に保持されている場合、電圧は感知されません。

電圧計は、通電部分の電圧レベルを測定するために使用されます。 このチェックには、直接指示するデジタル マルチメーターが推奨されます。

電圧テストを実行するときは常に、測定者は通電した導体に近づく必要があります。 足元に注意しながら片手ずつ測定すると、感電の可能性を最小限に抑えることができます。

片手でチェックするのは、電圧センサーで使用される一般的な方法です。 ただし、多くの電圧計は両手で使用できるように設計されています。 1 つのプローブの端に取り付けられたワニ口クリップを使用すると、この制限を回避できます。 リード線を回路の一部（グランドなど）にクリップして、もう一方のプローブを使用して電圧テストを実行できます。

モーター回路をチェックアウトするには、次の手順に従う必要があります。

1. モーターの切断手段を開きます。

2. 電圧センサーを使用して、回路に電力が供給されているかどうかを確認します。 まず、電圧センサーを切断手段のリード線の近くに置いて動作をチェックする必要があります。 電圧が検知された場合、センサーは正常に動作しています。 電圧が検出されない場合は、回路のライン側に電圧が供給されていないか、センサーが機能していません。 センサーに欠陥があるかどうかを判断するには、別の既知の電圧源をセンサーでチェックする必要があります。

3. 電圧センサーが正常に動作し、ラインリード線で電圧が検出された場合は、モータースターターのライン側の 3 つの接続すべての電圧を確認します。 電圧が検出された場合、電力がスターターに到達している必要があります。 切断不良や回路ブレーカー、または制御配線の不適切な接続により、スターターに電力が漏洩する可能性があります。 スターターキュービクルへのすべての電源を切り離し、回路を再テストします。

4. スターターキュービクルからモーターにつながる 3 本の T リード線すべての電圧を確認します。 電圧が検知された場合、電力が T リード線に到達している必要があります。 スターター接点の不良や制御配線の接続が不適切な場合、T リード接続に電力が漏れる可能性があります。 スターターキュービクルへのすべての電源を切り離し、回路を再テストします。

5. モーターの T リード線で電圧が検出されない場合は、既知の電源のセンサーを再チェックして、センサーがまだ適切に動作していることを確認します。

6. AC ボルト用の電圧計セットを使用して、一方のリード線をアースに接続し、もう一方のリード線を切断手段の線路側の L1 に接続します。 L2 と L3 に対してこの手順を繰り返します。 電圧は 3 相すべてで検出される必要があります。 電圧が検出されない場合は、電圧計が故障しているか、切断線側に電力が供給されていません。 電圧計が故障しているかどうかを判断するには、別の既知の電圧源をチェックする必要があります。

7. 電圧計が正常に動作し、ラインリード線で電圧が測定されている場合は、モータスタータのライン側への 3 つの接続すべての相間および相からアースまでの電圧を確認します。 電圧が測定される場合、電力がスターターに到達している必要があります。 切断不良や回路ブレーカー、または制御配線の不適切な接続により、スターターに電力が漏洩する可能性があります。 スターターキュービクルへのすべての電源を切り離し、回路を再テストします。

8. モーターの T リード線で電圧が測定されない場合は、既知の電源の電圧計を再チェックして、正常に動作していることを確認します。

9. スターターキュービクルからモーターにつながる 3 本の T リード線すべての対地電圧を相間および相間で確認します。 電圧が測定される場合、電力は T リード線に到達している必要があります。 スターター接点の不良や制御配線の接続が不適切な場合、T リード接続に電力が漏れる可能性があります。 スターターキュービクルへのすべての電源を切り離し、回路を再テストします。

10. 電圧計を DC ボルトに切り替え、ステップ 7 と 8 を繰り返します。外部 DC 電源は、制御回路または力率補正コンデンサから漏れる可能性があります。

11. 切断手段のドアを閉じ、スイッチを開いた位置にロックします。

12. モーター導管ボックスを開きます。 電圧センサーを使用して、モーターに電圧が存在するかどうかを確認します。 電圧が検出されない場合は、モーターを安全に切断できます。

1910.147 で議論されているロックアウトおよびタグアウト規則は、電気的危険への曝露をカバーしていませんが、説明されているロックアウト活動の一部は電気エネルギーに関連しています。 この要件は主に、機械的または液体の放出による危険を対象としています。

1910.147 に準拠したロックアウトおよびタグアウト手順は、サブパート S — 電気、1910.333 (b)(2) に明記されている要件が含まれている場合、電気工事にも適用できます。 この手順の対象となる典型的な作業は、電気モーターの取り外しと再接続です。

モータースターターを接続解除してロックアウトするだけでは十分ではありません。 電気工事を進める前に、回路を電圧テスターでチェックする必要があります。

施設のロックアウトおよびタグアウト手順が 1910.147 の要件を満たしていると仮定すると、次の手順は、通電されていない部分の電気作業の手順に修正される必要があります。 ロックアウト手順の、通電されていない露出した電気部品またはその近くでの作業に関連する部分には、少なくとも次のものが必要です。

1. 回路または機器の電源を切る前に、回路の電源を切る最も安全な方法を決定する必要があります。

2. 通電されていないがロックアウトまたはタグが付けられていない導体および電気機器の部品は、そうでないことが証明されるまで通電されたものとして扱われなければなりません。 従業員は電気機器の部品や通電されていない回路に接触する可能性がありますが、その部品に通電している回路はロックアウトされ、タグが付けられていなければなりません。

3. ヒューズ付き切断スイッチや回路ブレーカーなどの「積極的な切断手段」を使用して、すべての電気エネルギー源から回路や機器を切断する必要があります。

4. 許容できない切断手段には、押しボタン、セレクター スイッチ、インターロックなどの制御回路デバイスが含まれます。

5. 人員に危険を及ぼす可能性がある蓄積された電気エネルギーは、作業を開始する前に解放されなければなりません。 コンデンサは、電気エネルギーを蓄えることができる最も一般的なデバイスです。

力率改善コンデンサはモーター回路で使用されることがあります。 これらのコンデンサには通常、コンデンサを急速に放電する抵抗が付いています。 AC 電圧テスターはコンデンサーの残留電荷を検出できません。 DC電圧のチェックが必要です。

非常に長いシールドケーブルなどの高容量要素は、短絡して接地する必要があります。 コンデンサは、すべての相を一緒にアースに接続することで放電できます。 適切な接地装置を使用する必要があります。

6. 電気回路部品に再電力を供給したり、何らかの形で従業員に怪我を負わせたりする可能性のあるデバイスに蓄積された非電気エネルギーをブロックまたは解放します。

7. 作業が行われる回路および機器の電源を切るために使用される各切断手段には、ロックとタグを取り付ける必要があります。 ロックは、不当な力や工具の使用に頼らない限り、人が切断手段を操作できないように取り付ける必要があります。

各タグには、切断手段の無許可の操作とタグの取り外しを禁止する記述が含まれている必要があります。

8. プラントのオペレータなど、機器の操作に資格のある人は、機器がロックアウトされ、タグが付けられたら、機器の起動を試行して、機器が再起動できないことを確認する必要があります。

9. 電気試験方法の資格を持つ者は、従業員がさらされる機器の回路要素および電気部品を試験しなければなりません。 回路要素と機器部品は通電されていないことを確認する必要があります。

次の 2 つの形式のテストを使用する必要があります。

このテストの直前と直後に、テスト機器が適切に動作するかどうかをチェックする必要があります。 (これは 600 V を超える場合のみの OSHA 要件ですが、どの電圧でも推奨されます。)これは、ブレーカーや断路の線路側などの既知の通電源でデバイスをテストすることによって最もよく達成されます。

検出された電圧は、回路の負荷側の電源からフィードバックされる可能性があります。 切断時の絶縁不良により、電流が負荷側に「漏れる」可能性があります。 電流が切断部から漏れて負荷側に重大な電圧が発生する場合は、システムに電力を供給する主な切断部をオフにしてロックアウトする必要があります。 他の作業を行う前に、切断不良を修復する必要があります。

負荷を運ぶ導体は接地できます。 保護接地接続が誤って通電されると、すべての電流は抵抗が最も小さい経路、つまり接地導体を通って流れます。 これが発生すると回路ブレーカーが落ちたり、ヒューズが切れたりする可能性がありますが、人員は電圧の影響から保護されます。

確実な切断手段について疑問が残る場合は、追加の手段としてヒューズを取り外す必要があります。

一時的であっても、回路または機器に再通電する前に、次の要件を指定された順序で満たす必要があります。

10. 有資格者は、必要に応じてテストと目視検査を実施し、回路や機器に安全に通電できるように、すべてのツール、電気ジャンパー、ショート、アース、その他の同様の装置が取り外されていることを確認する必要があります。

11. 回路または装置の再通電に関連する危険にさらされる従業員は、回路や装置に近づかないように警告する必要があります。

12. 各ロックとタグは、それを適用した従業員、またはその従業員の直接の監督下にある他の人によって取り外されなければなりません。

13. すべての従業員が回路や機器から離れていることを視覚的に判断する必要があります。

ワイヤー金属: 導体の金属はケーブルの絶縁体に記載されている場合があります。 金属の略語は次のとおりです。

AL — アルミニウム。

CU — 銅。 そして

CU-AL — アルミニウム、銅クラッド。

銅線は業界で最も一般的に使用されています。 アルミニウム ワイヤーは 1960 年代の短期間に人気がありましたが、多くの用途上の問題により人気が衰えました。

アルミニウム ワイヤは最近復活しており、産業システムの大型分岐フィーダとして使用される可能性があります。 アルミニウム線は銅ほど導電性が高くないため、同じ電流容量を提供するにはより大きな直径のケーブルが必要です。 銅と同じ抵抗を持つアルミニウム線は、銅線よりも約 28% 太いです。

ケーブルの直径が大きいということは、通常、アルミニウム ケーブルを扱うためにより大きな直径のコンジットが必要になることを意味します。 これにより、設置コストが増加します。

アルミニウム ワイヤに関する別の問題は、終端処理時に発生します。 アルミニウムは空気に触れるとすぐに酸化が始まります。 酸化物は絶縁体のようなものです。 この酸化物は、接続を行う前に除去する必要があります。 一方、銅は長期間にわたって酸化するため、露出したケーブルには使用前に絶縁皮膜が形成されない可能性が高くなります。

絶縁色: 電気絶縁のカラーコードは長年にわたって変化しており、古い配線と新しい配線を一致させることが困難になっています。 ケーブル色の新しい規格を以下に示します。

熱線 - 黒、赤、青、黄色、または白、灰色、緑以外の色。

中性線 — 白 (接地線とも呼ばれます)。

接地線 — 緑色の絶縁体、裸の銅、または裸のアルミニウム。

意図的に接地されたワイヤと接地ワイヤは区別されます。 接地されたワイヤには、通常の動作中に電流が流れます。 通常の状態では、アース線には電流が流れません。 接地線は、システムの非通電金属部分であるアースに接続されます。 ほとんどの家庭にある 120/240 V の 3 線回路の中性線は、引き込み口で接地されています。 このため、回路内では接地線と呼ばれます。 このワイヤーは通常は白色です。

端子のカラー コード: 次のカラー コードは、ワイヤの終端点に適用されます。

銅または真鍮 - 熱線用。

ニッケル、錫、または亜鉛メッキ - 接地線用 (白のみ)。 そして

緑色の端子 — アース線 (緑色のみ) または裸の端子用。

ワイヤナットは、裸線の端にねじ込むだけで 2 つ以上の導体を接続できます。 セットスクリュータイプは、ワイヤをナットに入れてセットスクリューで固定する必要があります。 次に、キャップをナットにねじ込みます。

より大きな接続を行う場合は、無圧着圧接コネクタ (106 ページの図 3) が使用されます。 割ボルトタイプとセットスクリュータイプは共通です。

割りボルトタイプは、ソルダーレスタイプの中で最も優れた電気的接続を提供します。 接続後は、両方の圧力コネクタを絶縁するために絶縁テープで覆う必要があります。

最終的な終端またはスプライスは、無はんだラグ コネクタを使用して行うことができます (107 ページの図 4)。 オープンリング圧縮タイプは商品名ステイコンとも呼ばれます。

上記の電気コネクタと終端装置はすべてモーターの接続に使用されます。 ワイヤー ナットは、0.25 馬力を超えるモーター用途には推奨されません。 ワイヤーナットは金属接触を最小限に抑え、電流の流れに対してより高い抵抗を生み出します。 止めねじタイプ、割りボルト、高圧ワッシャー、リングタイプの圧着ラグが使用可能です。

すべての裸の接続には、絶縁テープの厚い層をテープで留める必要があります。 また、絶縁された接続であっても、湿気を防ぐために 1 ～ 2 層のテープで覆うことをお勧めします。

既存の接続を覆っているテープを取り除く必要があります。 この作業にはナイフが最適ですが、ワイヤの絶縁体に傷を付けたり、剥がしたりしないように注意してください。 また、モーターを外すときにナイフで手を切ることもよくあります。 したがって、自分自身に注意してください。

電気接続を外します。 モーターを交換せず、一時的にのみ切断する場合は、すべての一致するワイヤにマークを付ける必要があります。 市販のワイヤー マーカーは、ワイヤーにマーキングするための推奨される方法です。 モーターをその日のうちに再接続する場合は、電源の裸線を絶縁テープで絶縁する必要があります。

モーター接続を接続時と同じ方法で再接続します。 ケーブルを交換する場合は、ワイヤのサイズを一致させるか改善してください。 接続がしっかりと行われていることを確認し、ワイヤをコネクタに締め付ける際にワイヤのより線が切れたり切れたりしないように注意してください。

すべての接続を厚い絶縁テープでテープで留めます。 テープを接続部に巻き付けるときは、テープを少し伸ばす必要があります。 この張力により、空気の隙間や湿気の侵入箇所が制限されます。 すべての裸の接続を必ずカバーしてください。 湿気が接続部に侵入するのを防ぐために、テープ カバーも各ワイヤの下に伸ばす必要があります。

接続を電線管ボックスに押し戻し、カバーを再度取り付けます。 湿気の侵入を防ぐために、カバーのガスケットを必ず交換してください。 （防爆モーターには意図的にガスケットが付いておりませんので、ガスケットを追加する必要はありません。）

モーターの相順序要件も通常は不明です。 多くの場合、接続後にモーターの方向を変更する必要があります。 これは、電源リード線のいずれか 2 つを逆にすることで簡単に実現できます。 この逆転を行うのに最適な場所は、電線管ボックス内の接続を切断するのではなく、モータースターターです。

モーターの回転方向の確認は、モーターを起動してすぐに停止することで行えます。 これは、婉曲的にモーターの「衝突」と呼ばれます。 方向が正しければ、変更する必要はありません。 方向が間違っている場合は、モーターの切断を再度開く必要があり、回路が停止していることを確認するために再度テストする必要があり、任意の 2 つのリード線を逆にする必要があります。

一部の機器は、いかなる状況でも後進運転ができません。 この場合、モーターを結合する前にモーターの方向を確認するか、モーターをぶつけずに適切な接続を確認する必要があります。 位相と方向の計器は、後者のオプションを商業的に支援するために使用されます。 これらの機器はモーターのリード線と電源のリード線に接続されます。 シャフトを手で正しい方向に回すと、その方向が正しいかどうかが機器に表示されます。

ブラウンは、コネチカット州ミルフォードにある New Standard Institute Inc. の校長です。 保守コンサルティングサービスに加え、技術スキルや保守管理に関する研修も実施しています。 詳細については、著者（203-783-1582）に電話するか、www.newstandard Institute.com にアクセスしてください。

照明: 安全に作業するために適切な照明が提供されていない限り、露出した通電部分の領域には立ち入らないでください。 適切な照明が利用できない場合、従業員は電力線やコードを外してはならず、ブレーカーやスイッチを作動させてはなりません。照明や障害物によって作業の観察が妨げられる場合、従業員は露出した通電部分の近くで作業を行ってはなりません。 従業員は、通電部品が含まれている可能性のあるエリアにむやみに手を入れてはなりません。

導電性の衣服: 導電性の衣服は、露出した通電部分から遠ざけてください。 導電性アパレルには、ジュエリー、時計バンド、ブレスレット、指輪、キーホルダー、ネックレス、金属化エプロン、導電性糸を使用した布、または金属製のヘッドギアが含まれます。 導電性物品を取り外すことができない場合は、適切な絶縁手袋を着用してください。

絶縁工具および機器 (NFPA 70E): 通電部品または露出部品を扱う場合は、絶縁工具の使用が必要です。 存在する電圧は、使用中のツールの定格電圧を超えてはなりません。

電流が流れているネジまたはボルトで締められた接続を緩めたり締めたりしないでください。 一部の従業員は、通電した導体は絶縁された工具や機器を使用して取り外せると誤解しています。 これは、その機器に電流が流れない場合にのみ当てはまります。 接続が外れると危険な点滅弧を描きます。 このアークにより接続が損傷し、蒸発した金属による危険が生じます。

保護シールド従業員は、露出した通電部分に接触する可能性がある場合、追加の予防措置を講じる必要があります。

従業員が露出した通電部分の近くで作業しているときに、各従業員を感電火傷やその他の電気関連の傷害から保護するために、保護シールド、保護バリア、または絶縁材を使用する必要があります。 これは、通電されているかどうかに関係なく実行する必要があります。

通常密閉されている充電部がメンテナンスまたは修理のために露出する場合は、資格のない人が充電部に触れないように保護する必要があります。

インターロック: 有資格者のみが電気安全インターロックを解除できます。 この作業は、前述の安全な作業慣行に従って実行する必要があります。 インターロックの切断は、従業員が装置の作業をしている間、一時的にのみ許可されます。 この作業が完了したら、インターロックシステムを動作可能な状態に戻す必要があります。

安全を確保するためのその他の対策 危険と分類されているエリアにある通電中の機器を開いたり、電圧テストを実行したりしないでください。 施設のエリアは、可燃性のガスや蒸気、発火性の粉塵、または可燃性繊維の存在により、危険であると事前に決められている場合があります。

これらの手袋は、機械的損傷から保護するためにレザープロテクターと一緒に使用する必要があります。 手袋は毎回使用する前に、穴、裂け目、擦り傷がないか検査する必要があります。 グローブの電圧定格を確認するには、独立した電気グローブ テスト サービスを利用できます。

直径 1 ミルの円の実際の面積は、0.000,000,785 平方インチです。円形ミルの面積は、単純に 1 CM です。 ワイヤーの直径が 5 ミルの場合、その面積は 25 CM であると言われます。 これは単純に 5 ミル平方です。

より小さい直径のワイヤには、ワイヤのサーキュラーミルに応じて、American Wire Gauge (AWG) によって決定されるサイズ番号が割り当てられます。 AWG システムを、より大きな直径の鋼線に AWG 標準と同じ番号を付ける鋼線番号付けシステムと混同しないでください。 AWG 番号が小さいほど、ワイヤは太くなります。 サイズ 1/0、2/0、3/0、および 4/0 は、ワン ナウト、ツー ナウトなどと発音されます。これらのサイズは、それぞれ 0、00、000、および 0000 と書くこともできます。 4/0 を超えるサイズは MCM によってリストされており、これは千サーキュラーミルを表します。

より柔軟なコードが必要な場合は、より線と呼ばれる複数のより線が使用されます。 3、7、12、19、37、61、91、127、および 169 の鎖状グループが市販されています。

より線はリストされているすべてのサイズで利用できますが、#8 AWG サイズ以上のものが一般的です。 より線の直径は単線の直径よりわずかに大きくなります。 ただし、サーキュラーミルの数は、同じサイズのより線または単線の場合は同じです。 たとえば、#8 AWG ソリッド ワイヤの直径は 128.5 ミル (0.1285 インチ)、面積は 16,510 CM です。 7 つのストランド #8 AWG ワイヤの直径は 0.146 インチです。7 つのストランドのそれぞれの直径は 48.6 ミルで、面積は 2359 CM (48.6 平方) です。 2359 の 7 倍は 16,510 CM に相当し、これは単線と同じです。

サイズ 14 AWG 以上は産業機器の配線に使用されます。 一部の機器や電子回路には、より小さなサイズが使用されます。

従業員が「適任者」とみなされるかどうかは、職場のさまざまな状況によって異なります。 個人が職場の特定の機器に関しては「資格がある」とみなされる可能性があり、実際、その可能性が高いですが、他の機器に関しては資格がありません。 たとえば、従業員は低電圧のモーター回路で作業する資格を得ることができますが、高電圧回路では資格を得ることができません。

実地訓練を受けており、その訓練の過程で、自分の訓練レベルで安全に職務を遂行する能力を実証し、有資格者の直接の監督下にある従業員は、次のようにみなされます。それらの職務を遂行する資格のある人物であること。

発行日:2001/01/29