電磁接触器とは？電磁開閉器とサーマルリレー

「制御盤の中でカチッと音を立てて動く、あの黒い四角い部品は何だろう」

その正体が、本記事のテーマである電磁接触器です。

電磁接触器とは、電磁石の力で接点を開閉し、モータなどの大きな負荷の電気を入り切りする機器です。

サーマルリレーと組み合わせた電磁開閉器は、モータ回路の標準部品として、あらゆる工場の制御盤に収まっています。

本記事では、電磁接触器の構造と動作原理から、電磁開閉器・サーマルリレーとの関係、制御回路での使い方、選定方法、保全のポイントまでを、表を交えて体系的に解説します。

1. 電磁接触器とは｜電磁石で大電流を開閉するスイッチ

電磁接触器とは、電磁石に電気を流して接点を閉じ、負荷回路を開閉する機器です。

マグネットコンタクタとも呼ばれ、略号はMCで表されます。

1-1. 小さな信号で大きな電気を操る

電磁接触器の本質は、「小さな電気で大きな電気を操作する」ことにあります。

コイルに流す操作用の小さな電流で、モータに流れる大きな電流を入り切りします。

たとえば押しボタンスイッチには、モータの大電流を直接流せません。
ボタンで操作するのはコイルだけにして、大電流の開閉は接触器に任せるのです。

これにより、操作する人と大電流の回路を分離できます。
遠隔操作や自動制御ができるのも、この分離のおかげです。

「人や制御装置は小電流側、負荷は大電流側」という役割分担が出発点です。
この構図は、制御盤のあらゆる回路に共通しています。

1-2. リレーとの違い

電磁石で接点を動かすという原理は、リレー（電磁継電器）と同じです。

違いは、扱う電流の大きさと役割にあります。

リレーは数アンペア以下の信号・制御回路用で、論理の組み立てが主な仕事です。
電磁接触器は数十〜数百アンペアの主回路用で、負荷電流の開閉が仕事です。

そのため電磁接触器は、接点が太く、アークを消す構造も頑丈にできています。
頻繁な開閉に耐える耐久性も、リレーとは桁違いに高く設計されています。

「リレーの大電流版が電磁接触器」と理解すれば、まず間違いありません。
制御盤では両者が役割分担しながら共存しています。

1-3. 主な用途

電磁接触器の最大の用途は、三相モータの運転・停止です。

ポンプ・ファン・コンプレッサ・コンベアなど、動力設備のほぼすべてに使われています。

かご形の誘導電動機は、工場の動力負荷の主役です。
その入り切りを一手に引き受けているのが電磁接触器です。

モータ以外では、ヒーターや照明など、大きな電流を扱う回路の開閉にも使われます。
1日に何百回と開閉するような用途でも、確実に動作し続けます。

自動運転されるすべての動力負荷の陰に、電磁接触器がいると考えてください。
地味ながら、生産設備の稼働を支える最重要部品の1つです。

1-4. ブレーカーとの役割分担

「電気を切る」機器としては、配線用遮断器（ブレーカー）もあります。

両者は似て非なるもので、明確な役割分担があります。

ブレーカーの仕事は、短絡や過負荷といった異常時の保護です。
頻繁な開閉は想定されておらず、日常の運転・停止には向きません。

電磁接触器の仕事は、正常運転中の頻繁な開閉です。
一方で、短絡電流を遮断する能力はもっていません。

「保護はブレーカー、操作は接触器」が回路設計の基本です。
実際のモータ回路では、ブレーカー→電磁接触器→サーマルリレー→モータの順に直列に並びます。

2. 構造と動作原理

電磁接触器の中身は、電磁石と接点の組み合わせです。

構造を知ると、選定も故障診断も格段にやりやすくなります。

2-1. 電磁石部｜コイルと鉄心

電磁接触器の下半分には、電磁石が収まっています。

構成は、コイル・固定鉄心・可動鉄心の3点セットです。

コイルに電圧を加えると、固定鉄心が電磁石になり、可動鉄心を吸い寄せます。
コイルの電圧を切ると磁力が消え、ばねの力で可動鉄心が元の位置に戻ります。

この「吸引と復帰」の直線運動が、接点の開閉に変換されます。
動作時間は数十ミリ秒で、カチッという音は鉄心が吸着する音です。

交流用のコイルには、くま取りコイルという小さな銅の輪が鉄心に埋め込まれています。
交流の磁力が1秒間に100回以上ゼロになっても、吸着を保ち振動を防ぐための工夫です。

2-2. 主接点と補助接点

電磁接触器の接点には、主接点と補助接点の2種類があります。

主接点は負荷電流を流す太い接点で、三相回路用に3極が標準です。

補助接点は、制御回路用の小さな接点です。
押すと閉じるa接点と、押すと開くb接点があり、後述する自己保持などに使います。

a接点・b接点の使い分けは、制御回路を読むうえでの基礎知識です。
「aは動作で閉、bは動作で開」とセットで覚えてください。

補助接点の数や構成は機種で異なり、増設用のユニットもあります。
回路設計では、必要な補助接点の数を先に数えておくことが大切です。

2-3. 動作の流れ

運転ボタンを押してからモータが回るまでの流れを追ってみます。

まずボタンを押すと、コイルに操作電圧が加わります。

コイルが励磁されると可動鉄心が吸引され、連動して主接点が閉じます。
三相の主回路がつながり、三相交流がモータへ流れて運転が始まります。

同時に補助接点も切り替わり、運転表示灯の点灯や自己保持が行われます。
停止ボタンでコイルの電気を切れば、ばねの力で接点が開き、モータは止まります。

つまり電磁接触器は「コイルに電気がある間だけ閉じる」スイッチです。
停電すれば自動的に開くため、復電時の不意な再始動を防ぐ安全性も備えています。

2-4. アークと消弧のしくみ

大電流の回路を開くとき、接点の間にはアーク（火花放電）が発生します。

アークは数千度に達し、接点を消耗させる最大の敵です。

電磁接触器には、アークを素早く消すための消弧装置が組み込まれています。
アークを引き伸ばし、細かく分断して冷却することで消弧します。

それでも開閉のたびに、接点はわずかずつ消耗していきます。
電磁接触器が消耗部品とされるのは、このアークによる接点消耗が避けられないためです。

とくにモータの始動電流は定格の数倍に達し、接点への負担が大きくなります。
後述する使用負荷種別による選定は、この始動電流を見込んだ仕組みです。

2-5. 交流操作形と直流操作形

コイルの操作電源には、交流操作形と直流操作形があります。

同じ開閉動作でも、コイル側の性質はかなり異なります。

交流操作形は、吸着前に大きな突入電流が流れ、吸着後は小さな保持電流になります。
構造が簡素で安価な反面、電圧低下時にうなりやチャタリングが出やすい性質があります。

直流操作形は、突入と保持の差が小さく、動作が安定しているのが特長です。
PLCや電子回路と組み合わせる盤では、DC24Vの直流操作形が主流になっています。

直流コイルを切るときは、サージ電圧が発生して周辺の電子機器を妨害することがあります。
サージ吸収素子（バリスタやダイオード）の併用が、直流操作形の定番のお作法です。

3. 電磁開閉器とサーマルリレー

カタログには、電磁接触器と並んで電磁開閉器という製品が載っています。

両者の関係を整理しましょう。

3-1. 電磁開閉器＝電磁接触器＋サーマルリレー

電磁開閉器とは、電磁接触器にサーマルリレーを組み合わせた製品です。

マグネットスイッチとも呼ばれ、略号はMSで表されます。

電磁接触器が開閉を、サーマルリレーが過負荷の検出を受け持ちます。
「開閉機能＋保護機能」のセット品が電磁開閉器、と覚えてください。

モータ回路では、過負荷保護が法令上も実務上も必須です。
そのためモータ用途では、ほぼ例外なく電磁開閉器の形で使われます。

名称が似ているため、図面や注文での取り違えに注意が必要です。
MC（接触器単体）かMS（サーマル付き）かを、必ず確認する習慣をつけましょう。

3-2. サーマルリレーの構造と動作

サーマルリレーは、モータの過負荷を熱で検出する保護継電器です。

熱動形過負荷継電器が正式な名称で、略号はTHRなどで表されます。

内部には、ヒーター線とバイメタルが組み込まれています。
バイメタルとは、熱膨張率の異なる2枚の金属を貼り合わせた板で、温まると湾曲する性質があります。

過負荷でモータ電流が増えると、ヒーター線の発熱でバイメタルが大きく曲がります。
湾曲が一定量に達すると接点が切り替わり、電磁接触器のコイル回路を断って主回路を開かせます。

電流の2乗に比例する熱を利用するため、モータの温まり方と似た特性で保護できます。
「大きな過負荷ほど速く動作する」反限時特性が自然に得られるのが、熱動式の利点です。

3-3. 2Eリレー｜過負荷と欠相の保護

サーマルリレーの保護機能を表す言葉に、2Eリレーがあります。

Eはエレメント（要素）の頭文字で、保護できる異常の種類を表します。

2Eリレーは、過負荷と欠相の2つを保護します。
欠相とは、三相のうち1相が断線などで欠けた状態です。

欠相のまま運転を続けると、残りの2相に過大な電流が流れてモータが焼損します。
標準的な三相サーマルリレーは、この欠相保護を備えた2E形です。

さらに反相（逆相）保護を加えたものは3Eリレーと呼ばれます。
電子式のモータプロテクタでは、より多機能な保護も選べます。

3-4. ブレーカーとサーマルの保護分担

モータ回路には、ブレーカーとサーマルリレーの2つの保護が直列に入ります。

一見重複に見えますが、守備範囲がきれいに分かれています。

保護機器	守備範囲	動作のしくみ
配線用遮断器（MCCB）	短絡などの大きな事故電流	瞬時に自身で遮断
サーマルリレー（THR）	モータの過負荷・欠相	検出して接触器を開かせる

サーマルリレー自身には、回路を遮断する能力がありません。
あくまで検出役で、実際に回路を開くのは電磁接触器です。

短絡のような大電流は、サーマルが動く前にブレーカーが遮断します。
じわじわ進む過負荷は、サーマルが検出して接触器で切る、という分担です。

4. 制御回路での使い方

電磁接触器は、制御回路と組み合わせて初めて真価を発揮します。

代表的な回路パターンを押さえましょう。

4-1. 主回路と制御回路

モータ回路の図面は、主回路と制御回路の2つに分かれています。

主回路は、ブレーカー・主接点・サーマル・モータと続く大電流の通り道です。

制御回路は、押しボタン・補助接点・コイルで構成される小電流の回路です。
操作回路とも呼ばれ、コイルへの電気の与え方で主回路を支配します。

2つの回路は、電磁接触器のコイルと接点を介してだけつながっています。
電気的には絶縁されているため、制御回路には安全な低い電圧も使えます。

図面を読むときは、まず主回路で動力の流れをつかみ、次に制御回路で動作条件を追います。
この読み方は、あらゆる制御盤図面に共通する基本作法です。

4-2. 自己保持回路

押しボタンは、指を離すと元に戻ってしまいます。

それでもモータが回り続けるのは、自己保持回路のおかげです。

運転ボタンと並列に、電磁接触器自身のa接点（補助接点）を接続しておきます。
コイルが一度励磁されると、このa接点が閉じて、ボタンを離してもコイルへの通電が保たれます。

停止ボタン（b接点）を押せば回路が切れ、保持が解除されて停止します。
「自分の接点で自分のコイルを保持する」ので自己保持と呼ばれます。

自己保持は、シーケンス制御における記憶の最小単位です。
運転・停止という最も基本的な制御が、この回路1つで実現されています。

4-3. インタロック｜正逆運転の安全装置

モータを正転・逆転させる回路では、接触器を2台使います。

このとき絶対に避けるべきなのが、2台が同時に閉じることです。

正転用と逆転用の接触器が同時に入ると、主回路で相間短絡が起きてしまいます。
これを防ぐ仕組みがインタロック（相互鎖錠）です。

互いの制御回路に、相手のb接点を直列に入れておきます。
正転側が動作している間は、逆転側のコイルに電気が流れない仕掛けです。

さらに機械的に同時投入を防ぐ、機械式インタロックを併用することもあります。
電気と機械の二重の鎖錠で、短絡事故を確実に防ぎます。

4-4. シーケンス制御の主役部品

自己保持やインタロックを組み合わせると、複雑な自動運転が組み立てられます。

決められた順序で機器を動かす制御を、シーケンス制御と呼びます。

かつてはリレーと接触器だけで、大規模な自動制御盤が作られていました。
現在は論理の部分をPLCが受け持ちますが、主回路の開閉は今も電磁接触器の仕事です。

PLCの出力信号が小型リレーを介して接触器のコイルを駆動する、という構成が標準です。
頭脳がPLCに代わっても、筋肉は電磁接触器のままなのです。

シーケンス制御の全体像は、以下の記事で詳しく解説しています。

instant.engineer

5. 選定方法｜カタログの読み方

電磁接触器の選定は、負荷の種類と大きさから決まります。

カタログを読むためのポイントを整理します。

5-1. 使用負荷種別｜AC-1とAC-3

選定で最初に確認するのが、使用負荷種別です。

負荷の性質によって、接点にかかる負担が大きく異なるためです。

種別	対象負荷	開閉の負担
AC-1	ヒーターなどの抵抗負荷	軽い（始動電流がない）
AC-3	かご形モータの始動・運転中の停止	重い（始動電流は定格の数倍）
AC-4	モータの寸動・逆転制動	非常に重い（始動電流を遮断）

同じ接触器でも、AC-1とAC-3では使える電流値（定格使用電流）が異なります。
カタログの定格は、必ず負荷種別とセットで読んでください。

モータ用途なら、AC-3の定格使用電流がモータの定格電流以上の機種を選びます。
寸動を多用する用途では、さらに厳しいAC-4での定格を確認します。

5-2. コイル電圧の選定

コイルの操作電圧は、機種ごとに複数の仕様から選びます。

代表的なのは、AC100V・AC200V・DC24Vです。

制御回路の電源に合わせて選定するのが原則です。
PLC主体の盤では、安全性の高いDC24Vコイルがよく使われます。

注意したいのは、コイル電圧の許容範囲です。
電圧が低すぎると吸引力不足でうなりや接点の溶着を招き、高すぎるとコイルが過熱します。

定格の85〜110%程度が一般的な許容範囲とされています。
盤内の電圧降下が大きいと誤動作の原因になるため、配線設計にも気を配りましょう。

5-3. サーマルリレーの整定

サーマルリレーには、動作電流を調整するダイヤルがあります。

この設定を整定と呼び、保護の効き具合を決める重要な作業です。

基本は、モータの銘板に記載された定格電流値に合わせます。
整定値が大きすぎると過負荷を見逃し、小さすぎると正常運転でも不要動作します。

サーマルリレーが動作（トリップ）したら、原因を調べてからリセットします。
原因を放置したままのリセット再投入は、モータ焼損への近道です。

負荷の状態が変わったときは、整定値の見直しも忘れずに行ってください。
「整定はモータ定格電流に合わせる」が、現場の基本ルールです。

5-4. 寿命と開閉頻度

電磁接触器の寿命には、機械的耐久性と電気的耐久性の2つがあります。

機械的耐久性は、無通電で開閉できる回数です。

電気的耐久性は、定格負荷を開閉できる回数で、機械的耐久性より大幅に短くなります。
アークによる接点消耗が、寿命を支配するためです。

カタログには、開閉頻度（1時間あたりの開閉回数）の上限も示されています。
頻繁に入り切りする用途では、寿命回数と開閉頻度の両方を確認します。

選定段階で「1日に何回開閉するか」を見積もっておくと、交換周期の計画も立てられます。
寿命は壊れる時期ではなく、計画的に交換する時期と捉えるのが保全の考え方です。

5-5. 似た機器との使い分け一覧

ここまでに登場した開閉・保護機器を、役割で整理します。

機器	主な役割	扱う電流	開閉頻度
リレー	制御信号の中継・論理	小（信号レベル）	多い
電磁接触器（MC）	負荷回路の開閉	大（負荷電流）	多い
電磁開閉器（MS）	開閉＋過負荷保護	大（負荷電流）	多い
配線用遮断器（MCCB）	短絡・過電流の保護	大（事故電流まで）	少ない

「信号はリレー、開閉は接触器、保護はブレーカー」という分担が一目で分かります。
図面でMC・MS・MCCBの記号を見たら、この表の役割を思い出してください。

なお、半導体で無接点開閉を行うソリッドステートコンタクタという選択肢もあります。
アークも機械的摩耗もないため、極端に開閉頻度が高い用途で採用されています。

6. 故障と保全のポイント

電磁接触器は消耗部品であり、いつかは必ず故障します。

典型的な故障モードと、日常点検の要点を押さえましょう。

6-1. 接点の消耗と溶着

最も多い故障が、主接点のトラブルです。

開閉のたびに発生するアークで、接点表面は少しずつ荒れて消耗します。

消耗が進むと接触抵抗が増え、接点部が異常に発熱します。
さらに進むと、接点が接触したまま離れなくなる溶着に至ります。

溶着すると、停止操作をしてもモータが止まらない危険な状態になります。
停止ボタンを押しても止まらない場合は、まずブレーカーで主回路を遮断してください。

溶着の主な原因は、過大な始動頻度・容量不足・電圧不足によるチャタリングです。
溶着した接触器は修理せず、原因を対策したうえで交換するのが原則です。

6-2. うなり音とチャタリング

交流コイルの接触器から大きなうなり音がしたら、注意信号です。

吸着面の異物・さび・摩耗や、コイル電圧の不足が主な原因です。

鉄心がしっかり吸着できないと、振動して音が出ます。
くま取りコイルの破損でも、同じ症状が現れます。

症状が進むと、接点が高速で開閉を繰り返すチャタリングに発展します。
チャタリングはアークを連発させ、接点溶着の直接の原因になります。

うなりを見つけたら、コイル電圧の測定と吸着面の清掃・点検を行ってください。
「うなりは溶着の前ぶれ」と捉えて早めに手を打つことが大切です。

6-3. コイルの焼損

コイルの焼損も、定番の故障モードです。

原因は、過電圧・吸着不良・高温環境の3つに大別されます。

交流コイルは、鉄心が吸着しきれないと大きな電流が流れ続ける性質があります。
異物などで吸着が妨げられると、コイルが過熱して焼損するのです。

焼損したコイルは、交換部品が用意されている機種なら交換できます。
ただし焼損の原因を取り除かなければ、交換してもまた焼けます。

盤内の温度が高い環境では、コイル寿命そのものも短くなります。
盤の換気やフィルタの目詰まりも、あわせて点検しておきましょう。

6-4. 日常点検と交換の目安

電磁接触器の点検は、五感を使った日常確認が基本です。

異音・変色・焦げ臭・動作の鈍さが、代表的な劣化サインです。

停電点検時には、接点の荒れ具合や消耗量を目視で確認します。
端子のねじの緩みは過熱の原因になるため、増し締めも定期的に行います。

サーマルリレーは、トリップ動作の履歴を記録しておくと傾向がつかめます。
頻繁にトリップする回路は、負荷側の異常か整定の不適合を疑います。

交換の目安は、カタログの耐久回数と使用頻度から逆算します。
重要設備では、寿命を待たず予防交換に踏み切る判断も合理的です。

まとめ

本記事では、電磁石の力で大電流を開閉する「電磁接触器」について、リレーやブレーカーとの違いから、構造と動作原理、サーマルリレーと組み合わせた電磁開閉器、自己保持・インタロックといった制御回路、AC-3などの選定基準、溶着・うなり・コイル焼損への保全対応までを体系的に解説しました。

電磁接触器（MC）は開閉の専門家、サーマルリレー（THR）は過負荷検出の専門家で、両者を組み合わせたものが電磁開閉器（MS）です。

選定は使用負荷種別（モータならAC-3）と定格使用電流、コイル電圧、耐久回数で決めます。

保護はブレーカーとサーマルの分担で成り立ち、サーマルの整定はモータ定格電流に合わせるのが基本です。

制御盤のカチッという動作音は、電磁接触器が今日も働いている証拠です。
自社の盤の中で、MC・THR・MSがどう組み合わされているか、図面と実物で確かめてみてください。