クレーンの制御器と付属機器

　三相誘導電動機は、３本の線の内の２本の線を入れ替えて逆転運転させることができます。直流電動機は、プラスとマイナスの線を入れ替えて逆転運転させることができます。クレーンに用いられる電動機は、正転や逆転だけではなく、起動や速度制御を行う必要があります。制御器は、電動機に正転・逆転・起動・停止・速度制御等の指令を与えるもので、直接制御を行う直接制御器、間接制御を行う間接制御器、両方の機能を有する複合制御器があります。

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直接制御器（ダイレクトコントロール）

　直接制御器は、ハンドルで回転させる円弧状のセグメントとそれに接する固定フィンガからなるもので、固定フィンガ(接点)に接触しているドラム形のセグメント(連続した接点)をハンドルで回してスイッチを作動させ、電動機の主回路(一次側及び二次側)を制御器の内部接点で直接開閉する方式です。電動機の容量が大きい場合は、ハンドル操作が重くなって回路の開閉が困難になるため、45ｋＷを越える電動機には使用されていません。

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間接制御器（マスターコントロール）

　間接制御器は、ハンドルで回転させるカムとその周辺に固定されたスイッチからなるもので、操作回路用カムスイッチを操作し、電動機の主回路を開閉する電磁接触器(マグネットコンタクター)を開閉する方式です。間接制御器は、電動機の主回路を直接開閉しないため、ハンドル操作が軽く、直接制御に比べて小形軽量ですが、設備費は直接制御よりも高くなります。なお、間接制御器にはハンドル位置を連続的に検出することができるエンコーダー型間接制御器があります。

　間接制御器には、電磁接触器に加速や減速を自動的に行うタイマーを組み込み、急激なハンドル操作を行っても急作動を起こさないようにして電動機に対する悪影響を少なくしたものがあります。

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複合制御器（半間接御器）

　複合制御器は、巻線形三相誘導電動機の一次側を間接制御、二次側を直接制御する場合に用いられるもので、半間接制御器とも呼ばれています。

操作ハンドルによる制御器の分類

　制御器を操作ハンドルによって分類すると、水平方向にハンドルを操作するクランクハンドル式制御器、前後にハンドルを操作するレバーハンドル式制御器、２つの制御器を同時又は単独で操作するユニバーサル式制御器があります。操作ハンドルの刻みをノッチといい、制御器には０ノッチ(停止)から５ノッチの段階が設けられています。

クランクハンドル式	………	水平方向にハンドルを操作
レバーハンドル式	………	前後にハンドルを操作
ユニバーサル式	………	前後左右にハンドルを操作

　制御器には、広い意味で間接制御器の一種と呼べる押しボタン制御器(押しボタンスイッチ)や無線操作用制御器があります。床上で操作を行うクレーン等に使用されている押しボタン制御器は、作動方向を上下及び東西南北の具体的な表示で示し、つり荷との接触を避けるために適当な長さのケーブルを使用しています。押しボタン制御器には、上下左右や正転逆転の相反する操作ボタンを同時に押せないインターロック構造のものや、二段押込式によって１段目を低速、２段目を高速にしたものがあります。
　押しボタンスイッチを使用する回路の操作電圧は、クレーンの電源電圧をそのまま使用したものが多く用いられていますが、中には安全のために変圧器によって電圧を200Ｖ又は100Ｖ、あるいはそれ以下の電圧で使用するものがあります。無線操作用の制御器(送信機)には、ハンドル操作式や押しボタン操作式があり、誤動作を防ぐために１つの操作を複数の信号によって行っているものがあります。また、携帯しやすいように軽量化し、切換開閉器で機上運転に切替えられるようにしたものもあります。


	押しボタン制御器		無線操作用制御器

特殊な制御法

　クレーンの特殊な制御法には、慣性を利用する方法、電動機の回転を逆回転させて停止させる方法、２つの電動機の回転を同期させる制御法等があります。

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コースチングノッチ

　クレーンを操作する操作ハンドルの刻みをノッチといい、電動機には通電させないでブレーキのみに通電させてブレーキを緩める慣行ノッチをコースチングといいます。ハンドルを慣性ノッチである１ノッチにすると電動機の電源は切れますが、ブレーキには通電しているためブレーキは掛かりません。これにより、クレーンは慣性によって横行又は走行しながら減速します。その後、ハンドルを０ノッチにするとブレーキが掛かるため、クレーンを緩やかに停止させることができます。この慣性ノッチは、電磁ブレーキや電動押上機ブレーキのある横行や走行の制御器等に設けられています。

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逆相制動（ブラッキング）

　運転を急停止させる場合に故意にノッチを逆に入れて減速させる方法を逆相制動といいます。この方法はクレーン各部に電気的及び機械的な負担を掛ける恐れがあるため、やむをえない場合のみに使用されています。逆相制動を高ノッチで行っても制動力は大きくならないため、１ノッチ(コースノッチングがある場合は、２ノッチ)で行われています。なお、インバーター制御の場合は一旦減速してから逆方向に回転するため、逆ノッチによる逆相制動を行うことはできません。

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パワーセルシン

　巻線形三相誘導電動機の二次側を互いに接続して、一次側を共通の電源に並列接続させると、２つの電動機は同じ回転力を得ます。速度の制御は共通の抵抗を電動機の二次側に入れて行うもので、クレーンの両脚
を同じ回転で駆動させる方法の１つとして用いられてい
ます。

クレーンの電気機器の接続

　次の図は天井クレーンの電気機器の接続を示したもので、このような回路図を単線結線図又は単線接続図と呼んでいます。天井クレーンは、トロリ線給電用開閉器から走行トロリ線へ送られた電気が共用保護盤の主配線用遮断器及び主電磁接触器を通って各電動機回路に分けられ、過負荷保護を行う過負荷継電器 (サーマルリレー)を経て、巻上げ、横行、走行の各電動機に分配されています。巻上げでは電流が巻上制御盤から可逆接触器を通り、横行トロリ線を経由して電動機の一次側に通電されます。電動機の二次側は横行トロリ線を経由して抵抗器に接続され、抵抗器からは巻上制御器に接続されています。なお、図の巻上用原動機は間接制御、横行用原動機は直接制御、走行用電動機は半間接制御で制御されています。

電動機の付属機器

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共用保護盤

　共用保護盤は、外部より給電された電力を各制御盤に配電することを主目的とし、各電動機や回路を保護する装置をひとまとめにしたもので、鋼板製の箱の中に回路を保護する主配線用遮断器・電動機を保護する過電流継電器、主電磁接触器、電源表示灯等を取付けています。
　クレーンを運転する時は。主配線用遮断器のスイッチを入れ押しボタンスイッチの「入」を押して主電磁接触器を閉じて通電します。この操作により、制御器を作動させればいつでもクレーンを稼動させることができます。運転を終了する時は、押しボタンスイッチの「切」により主電磁接触器を開路した後、主配線用遮断器を手で開きます。なお、回路に流れる電流を遮断することを回路を開く(開路)といい、回路に電流を流すことを回路を閉じる(閉路)といいます。

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制御盤

　制御盤は、間接制御又は半間接制御の場合に設けられるもので、鋼板製の箱の中に電磁接触器、電流計、加速継電器 (リレー) 等を保守点検しやすい箇所に配置しています。大容量のクレーンの制御盤は用途別まとめられ、巻上盤、走行盤、旋回盤等と呼ばれていますが、電動機の種類、容量、制御方式に応じた制御盤が製作されているため、機器の配列や盤の呼び方は様々です。

　近年の制御盤には、シーケンサーや速度制御用のインバーター装置又はサイリスタ装置等を搭載したものがあり、小容量のクレーンの場合はこれらを共用保護盤に収納したものが多くみられます。シーケンサーは、複雑な制御プログラムを処理して速度をコントロールするもので、プログラムの内容を容易に変更できるため、近年は多く使用されています。

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配線用遮断器

　クレーンの電源引込口に設けられた配線用遮断器は、クレーン本体の配線等を保護することを目的としたもので、クレーンに給電するための回路を開閉するために用いられています。配線用遮断器は、開閉機構、引出し装置等を一体として絶縁物の容器内に組立てたもので、通常の使用状態の電路を手動又は絶縁物容器の外部の電気装置等で開閉することができます。また、過負荷や短絡等の異常が発生した時には自動的に回路を遮断します。

　以前はナイフスイッチとヒューズを組合せたものが使用されていました。この方式はヒューズの取替えに手間が掛かり、切れたヒューズの金属膜によって絶縁が悪くなります。このため、今ではヒューズの取替えが要らず、繰り返し使用できる配線用遮断器が多く使用されています。

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電磁接触器（マグネットコンタクター）

　電磁接触器は、接点を開閉する操作電磁石部と電流遮断時に発生するアークを消す消弧部で構成されたもので、電動機の主回路を頻繁に開閉するために使用されています。電磁接触器には、電磁石の吸引力で回路を閉じ、重力又はバネの力で回路を開く機構のものが多く用いられています。

　電磁接触器の接点(接触子)には、接触抵抗が低い耐弧性(アークに対する強さ)に優れた金属 (銀、銅及びこれらの合金)が使用されています。銀合金による接触子の表面を紙やすりで磨くと、紙やすりの絶縁物が接点に食い込んで接触抵抗を増加させます。このため、電磁接触器が著しく磨耗した場合や黒くなったり荒れていたりしている場合は取替える必要があります。

　操作電磁石の操作方式には、直流励磁によるものと交流励磁によるものがあります、直流励磁の電磁石には塊状鉄心、交流励磁の電磁石には薄いけい素鋼板を重ね合わせたもの(成層鉄心)が一般的に用いられています。天井クレーンの電磁接触器は交流励磁によるものがほとんどですが、高速又は大容量のクレーン、あるいは高い信頼性を要求される製鉄クレーンにはセレン整流器やシリコン整流器で交流を直流に変換して用いる直流励磁による方式が使用されています。電磁接触器を操作電磁石によって分類すると、クラッパ形電磁石とプランジャ形電磁石に大別することができます。


クラッパ形電磁石		プランジャ形電磁石

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電磁開閉器（マグネットスイッチ）

　電磁開閉器は、主回路の開閉を行う電磁接触器と電動機の過負荷の保護を行う過負荷継電器(サーマルリレー)を組み合わせたもので、電動機の過負荷や焼損を防ぐことができます。

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抵抗器

　抵抗器は、特殊鉄板を打抜いたもの又は鋳鉄抵抗体 (グリッド)を必要な数だけ絶縁ロッドで締め付けて格子状に組立てたもので、主に巻線形三相誘導電動機や直流電動機の速度制御に用いられています。

　巻線形三相誘導電動機は、この抵抗器を二次側に使用するため二次抵抗器と呼ばれています。抵抗器は、運転中に温度が350°位に上昇することがあるため、可燃物を近くに置かないように注意しなければなりません。