〖高圧〗VCS（VMC）とは？真空電磁接触器の仕組み・VCBとの違い

高圧受電設備の単線結線図を見ていると、高圧電動機や進相コンデンサの回路に「VCS」や「VMC」と記載されていることがあります。

どちらもVCBに似た記号で描かれることがあるため、「高圧回路を遮断する機器なのは分かるけれど、VCBとは何が違うのか」と迷いやすい機器です。

VMCの仕事は、電動機の運転・停止など、高圧負荷を制御信号によって繰り返し開閉することです。大きな短絡電流を遮断して系統を保護するVCBとは、得意な仕事が異なります。

本記事では、VCS・VMCという名称の関係、真空電磁接触器の構造と動作、常時励磁式とラッチ式、限流ヒューズとの保護分担、VCBや低圧の電磁接触器との違い、現場点検の注意点を図解します。

VCS（VMC）とは

VMCとは、Vacuum Magnetic Contactorの略で、日本語では真空電磁接触器や真空コンタクタと呼ばれます。

電磁石で接点を動かし、真空中で電流を開閉する高圧用の接触器です。国内の6.6kV受電設備では、高圧電動機、進相コンデンサ、変圧器、電気炉やヒーターなどの負荷回路で使用されます。

メーカーの資料では、VMCのほかにVCSやVcttと呼ばれる場合があります。東芝のFAQでも、VCSやVcttは真空コンタクタを指す呼び方として説明されています。図面にVCSと書かれていても、まずは機器の銘板・型式・仕様書を確認しましょう。

日本電機工業会規格JEM 1115では、真空電磁接触器をVMCと表します。そのため本記事では、機器の一般名称をVMC、現場でよく見る別称をVCSとして、VCS（VMC）と併記します。

ようはVMCとは、高圧電動機などを制御回路から繰り返し運転・停止させるための、高圧用マグネットスイッチと考えると分かりやすいです。

VMCが必要になる理由

高圧回路を開閉する機器には、断路器、負荷開閉器、VCBなどがあります。それでもVMCが使われるのは、電動機やコンデンサでは、運転のたびに何度も開閉する必要があるからです。

例えば送風機用の高圧電動機では、現場の押しボタンだけでなく、中央監視、PLC、インターロック、保護継電器などから運転・停止指令を出します。

VMCは、この小さな制御信号を操作コイルで受け、三相の高圧主回路を一斉に開閉します。主回路を人が直接操作する必要がなく、自動運転や遠方操作へ組み込みやすい機器です。

また、VMCは多数回の開閉を想定して設計されます。短絡事故を遮断するVCBを通常の電動機運転に毎回使うより、負荷開閉を得意とするVMCへ役割を分けることで、設備を合理的に構成できます。

ただし、VMCは「小型のVCB」ではありません。頻繁な負荷開閉を得意とする代わりに、単体で遮断できる事故電流には限界があります。この違いは後半で詳しく説明します。

VMCの構成

一般的な三相用VMCでは、R・S・Tの各相に1本ずつ、合計3本の真空バルブを持ちます。真空バルブは真空インタラプタとも呼ばれ、電流を開閉する中心部品です。

真空バルブと主接点

真空バルブの内部には、動かない固定接点と、上下に動く可動接点があります。接点とベローズは密閉された絶縁容器の中にあり、内部は高真空に保たれています。

接点が開く瞬間には、接点材料の金属蒸気による小さなアークが発生します。しかし真空中ではアークが拡散しやすく、交流電流が0Aとなる電流零点で素早く絶縁が回復します。

接点が真空容器の中にあるため、空気中でアークを引き伸ばして消す大きな消弧室は必要ありません。機器を比較的小型にでき、接点の酸化も抑えられます。

絶縁操作ロッドとワイプスプリング

可動接点は、絶縁操作ロッドを介して下部の操作機構につながっています。操作ロッドが動くと、3極の接点がほぼ同時に開閉します。

ワイプスプリングは、接点が閉じた後も適切な接触圧力を与える部品です。接点が摩耗しても一定範囲で接触圧力を保ち、接触抵抗の増加や異常発熱を防ぎます。

操作コイル・アーマチュア・復帰スプリング

操作コイルへ電圧を加えると電磁力が発生し、アーマチュアが吸引されます。その動きがリンク機構を通して絶縁操作ロッドへ伝わり、主接点が閉じます。

開放するときは、操作コイルの励磁を解くか、ラッチ機構を引き外します。復帰スプリングの力で可動接点が固定接点から離れ、主回路を開きます。

補助接点と制御端子

補助接点は、VMCの投入・開放状態を制御回路へ伝える接点です。自己保持、表示灯、インターロック、中央監視への状態入力などに使います。

VMCには開放形固定式、箱や絶縁カバーに収めた固定式、点検時に盤から引き出せる引出形などがあります。外観が違っても、真空バルブと電磁操作機構で負荷電流を開閉する基本は同じです。

VMCの動作原理

①投入指令が入る

運転押しボタン、PLC、中央監視などから投入指令が出ると、制御回路を通してVMCの操作コイルへ電圧が加わります。

②電磁力で主接点が閉じる

操作コイルの電磁力でアーマチュアが動き、リンク機構と絶縁操作ロッドを介して3極の可動接点を閉じます。接点が閉じると、ワイプスプリングによって必要な接触圧力が加わります。

③高圧負荷へ電流が流れる

3極の主接点が閉じると、母線から電動機などへ負荷電流が流れます。同時に補助接点が切り替わり、運転表示やインターロック、自己保持回路へ状態を返します。

④停止指令で接点を開き、アークを消す

停止操作や保護継電器の動作によって開放指令が出ると、操作機構が解放され、復帰スプリングで接点が開きます。

接点が離れた直後は真空バルブ内に小さなアークが生じますが、交流の電流零点でアークが消え、真空の高い絶縁回復性能によって電流が遮断されます。

この一連の動きを制御回路から繰り返し行えることが、VMCの大きな特徴です。

常時励磁式とラッチ式の違い

VMCには、主に常時励磁式とラッチ式があります。違いは、投入した接点をどのような力で保持するかです。

比較項目	常時励磁式	ラッチ式
投入状態の保持	運転中も操作コイルの電磁力で保持	機械ラッチや永久磁石などの保持機構で保持
投入指令	運転中は保持回路が必要	一般に瞬時の投入指令で保持
操作電源喪失時	一般に復帰スプリングで開放	一般に投入状態を保持
開放方法	操作コイルの励磁を解く	引外しコイルなどへ開放指令を出す
代表的な用途	高圧電動機など、多頻度開閉する負荷	進相コンデンサや変圧器など、比較的開閉頻度が少ない負荷
注意点	制御電源瞬停で不要停止する可能性	制御電源を失っても主回路が自動開放しない可能性

常時励磁式は、制御電源が失われると負荷を停止させる方向へ動くため、電動機回路で使いやすい方式です。ただし、瞬時停電や制御電源の電圧低下でも開放することがあります。

ラッチ式は、投入後にコイルへの連続通電を必要としないため、保持電力を抑えられます。一方で、停電時に負荷を必ず切り離したい設備では、引外し用の電源や不足電圧時の動作を含めた設計が必要です。

停電時の動作や保持機構は製品によって異なります。「ラッチ式だから必ず永久磁石」「常時励磁式だから全機種が同じ保持電力」と決めつけず、形式と制御回路図を確認してください。

VMCと限流ヒューズの組み合わせ

VMCは負荷電流を頻繁に開閉できますが、大きな短絡電流を遮断する能力はVCBより小さくなります。そこで高圧電動機回路では、VMCの上流へ限流ヒューズを設けた高圧コンビネーションユニットが使われます。

通常の起動・停止や過負荷時の開放はVMCが担当し、大きな短絡電流は限流ヒューズが素早く遮断します。ヒューズは事故電流を波高値へ達する前に限流するため、VMCやケーブル、電動機へ加わる電磁力と熱を抑えられます。

ただし、三相のうち1本だけヒューズが溶断すると、電動機が欠相運転となるおそれがあります。欠相運転では残った相の電流が増え、電動機が過熱するため、そのまま運転を続けてはいけません。

このため、ストライカ付き限流ヒューズとマイクロスイッチを組み合わせて溶断を検出し、VMCを開放する構成があります。2Eリレーなどで過電流と欠相を検出する方法もあります。

限流ヒューズが動作した後は、事故原因を除去し、メーカーの指定に従ってヒューズを交換します。同一回路の3本を一括交換するか、動作していない相をどう扱うかも、設備とヒューズの保守基準に従ってください。

VMCとVCBの違い

真空遮断器（VCB）も、VMCと同じように真空バルブで電流を遮断します。しかし、主な役割と遮断能力が異なります。

比較項目	VMC（VCS）	VCB
主な目的	高圧負荷の運転・停止	受電回路や幹線の保護・遮断
得意な開閉	負荷電流の多頻度開閉	短絡・地絡など事故電流の遮断
開閉頻度	比較的多い	VMCより少ない用途が一般的
短絡保護	単体能力に限界があり、限流ヒューズなどと組み合わせる	保護継電器からの指令で定格遮断電流まで遮断
代表的な設置場所	電動機・コンデンサなどの負荷フィーダ	受電点、変圧器一次、母線・幹線フィーダ
代表的な制御	運転・停止、プロセス制御、インターロック	保護継電器、非常遮断、保守時の回路開放

例えば、6.6kVの受電主遮断器にはVCBを使い、その下流にある高圧電動機フィーダへ限流ヒューズとVMCを使う構成があります。

上流側で母線事故や大きな短絡事故をVCBが遮断し、個別負荷の通常運転はVMCが担当します。VMC回路内の短絡は、組み合わせた限流ヒューズが保護します。

VCBとVMCは、どちらが上位という関係ではなく、「事故を止める機器」と「負荷を日常的に動かす機器」の役割分担です。

低圧の電磁接触器との違い

VMCの制御原理は、低圧回路で使う電磁接触器とよく似ています。操作コイルへ電圧を加えて電磁石で主接点を閉じ、補助接点で自己保持やインターロックを作る点は共通しています。

大きな違いは、主回路の電圧と絶縁・消弧構造です。

低圧の電磁接触器では、空気中で接点を開き、アークシュートでアークを分割・冷却して消弧します。高圧用VMCでは、接点を密閉した真空バルブの中へ収め、真空の高い絶縁回復性能を利用します。

また、高圧回路では相間・対地間の絶縁距離、インターロック、接地、引出機構なども重要です。制御回路が低圧であっても、主回路は6.6kVですから、低圧のマグネットスイッチと同じ感覚で点検してはいけません。

VMCの主な用途

高圧電動機

ポンプ、送風機、圧縮機などの高圧電動機は、VMCの代表的な用途です。現場操作、中央操作、自動シーケンス、保護回路から運転・停止できます。

直入始動だけでなく、リアクトル始動や始動補償器を使う回路で複数のVMCを組み合わせる場合もあります。切替順序を誤ると短絡や過渡現象につながるため、電気的・機械的インターロックが重要です。

進相コンデンサ

高圧進相コンデンサの投入・開放にもVMCが使われます。力率調整装置から自動的に段階投入する設備では、繰り返し開閉できるVMCが適しています。

コンデンサ投入時には突入電流が流れ、開放後には残留電圧が残ります。限流ヒューズ、直列リアクトル、放電装置の構成や、再投入までの待ち時間はメーカー仕様に従います。電動機用VMCを定格電流だけでコンデンサ回路へ流用してはいけません。

変圧器・ヒーターなど

比較的開閉頻度の少ない変圧器やヒーター負荷にも使われます。負荷によって励磁突入電流、突入電流の継続時間、開閉サージ、必要な電気的寿命が異なるため、適用負荷と定格開閉電流を確認します。

開閉サージで注意すること

VMCは真空中で素早く電流を遮断するため、電動機や変圧器などの誘導性負荷を開放したときに開閉サージが発生することがあります。

近年のVMCには、接点材料を工夫した低サージ真空バルブが広く使われています。しかし、低サージ形だから、どの負荷でもサージ保護が不要とは限りません。

小容量電動機、インチング運転、古い電動機、自動変圧器始動、絶縁耐力の低い負荷などでは、メーカーがCRサプレッサやサージアブソーバの使用を指定する場合があります。

サージ対策の仕組みは「サージアブソーバとは？VCBの開閉サージとLA・CRサプレッサの違い」で詳しく解説しています。

サージ保護の要否は、VMCの型式、負荷の種類と容量、運転方法、ケーブル長、負荷の絶縁性能を組み合わせて判断します。別メーカーや別シリーズの適用表を、そのまま既設設備へ横展開しないようにしましょう。

VMCを選定するときの確認項目

• 定格電圧、定格電流、定格周波数
• 電動機・コンデンサ・変圧器などの適用負荷
• 投入電流、遮断電流、短時間耐電流
• 機械的寿命、電気的寿命、一時間または一日当たりの開閉回数
• 常時励磁式・ラッチ式と、操作電源喪失時の動作
• 操作電圧、投入電流、保持電流、引外し電源
• 固定式・引出式、端子方向、盤内寸法、絶縁距離
• 限流ヒューズの形式、定格、溶断検出方法
• 補助接点の数と接点容量、制御コネクタの互換性
• 開閉サージ保護の要否、使用環境、適用規格

VMCでは、主回路の定格電流だけでなく、負荷の種類ごとの開閉責務が重要です。同じ定格電流でも、電動機の始動電流とコンデンサの突入電流では条件が異なります。

更新時は、取付寸法だけでなく、主回路端子、制御プラグ、補助接点、投入・引外し回路、ヒューズ連動機構まで照合します。後継機へ置き換える場合も、既設制御回路と自動的に互換になるとは限りません。

現場での点検・保全

VMCは高圧機器です。点検前に電源を開放・施錠し、高圧用検電器で無電圧を確認したうえで、主回路を接地してください。進相コンデンサが接続されている場合は、指定時間を待ち、残留電荷を確実に放電します。

外観・絶縁物・主回路端子

真空バルブやモールド絶縁物の汚損、ひび、トラッキング、変色を確認します。主回路端子の緩み、過熱跡、変色、端子周辺の放電痕も点検します。

じんあいや結露は絶縁低下の原因になります。清掃方法と増締めトルクは取扱説明書に従い、溶剤や油を絶縁物へむやみに使用しないでください。

操作機構・コイル・補助接点

リンク機構、軸、復帰スプリング、ラッチの摩耗や変形、異音、動作の重さを確認します。注油箇所と油種はメーカー指定に従います。注油禁止部へ油を付けると、粉じんを呼び込んだり、絶縁を低下させたりします。

操作コイルの焼損、変色、端子の緩み、制御プラグの接触不良も確認します。補助接点は主回路が正常でも制御不良を起こすため、表示と実際の開閉状態が一致するかを見ます。

接点摩耗と真空バルブ

接点摩耗は、製品に設けられた摩耗表示やワイプ量など、メーカー指定の方法で判定します。開閉回数が寿命の目安へ近づいていないか、カウンタや保全記録も確認します。

真空度の健全性は、指定の真空チェッカや耐電圧試験など、取扱説明書に定められた方法で確認します。一般的なテスターの導通確認だけでは、真空バルブの健全性を判断できません。

絶縁抵抗や主回路抵抗の測定電圧、判定値、耐電圧試験の条件は製品ごとに異なります。メーカー基準のない固定値を、すべてのVMCへ当てはめないようにしましょう。

限流ヒューズと保護回路

コンビネーションユニットでは、ヒューズのひび、変色、端子の緩み、ストライカとマイクロスイッチの動作を確認します。2Eリレーや保護継電器からVMCへ停止信号が届くかも、定期試験で確認します。

VMC本体だけを点検しても、ヒューズ溶断検出や制御回路が動かなければ欠相保護は成立しません。主回路・操作機構・制御回路を一つの保護システムとして確認することが重要です。

VMCを一言でいうと

まとめ

• VMCはVacuum Magnetic Contactorの略で、真空電磁接触器を表す。現場ではVCSやVcttと呼ばれることもある。
• 三相用VMCは3本の真空バルブを持ち、操作コイルとリンク機構で3極の接点を同時に開閉する。
• 常時励磁式はコイルの電磁力で投入状態を保持し、ラッチ式は機械ラッチや永久磁石などで保持する。
• VMCは負荷の多頻度開閉を得意とし、受電・幹線の事故遮断を担うVCBとは役割が異なる。
• 高圧コンビネーションユニットでは、VMCが通常開閉を行い、限流ヒューズが大きな短絡電流を遮断する。
• ヒューズ溶断時は欠相保護でVMCを開放し、事故原因を除去してから指定手順でヒューズを交換する。
• 選定・点検では負荷別の開閉責務、操作方式、開閉サージ、接点摩耗、真空度、制御回路をメーカー資料で確認する。

参考文献・サイト

• 三菱電機「真空電磁接触器」
• 三菱電機FA eラーニング「高圧電磁接触器とは」
• 三菱電機FA用語解説「真空電磁接触器」
• 東芝「真空コンタクタ」
• 東芝「真空コンタクタ 技術情報」
• 東芝「真空開閉装置 よくあるご質問」
• 東芝「高圧コンビネーションユニット」
• 富士電機「真空電磁接触器」
• 富士電機「HN形 真空電磁接触器」カタログ