質問

仕事で機械管理をしていますが、電気について
よく分かりません。
過負荷の場合、機械の電流値があがり、警報がなり
ますが、一般にモーターがつかえたりする時、
発生します。しかし、負荷があがれば、抵抗が大きく
なり、かえって電流は、流れなくなるのではないでしょうか。
また、負荷が大きくなれば、電流値が大きくなるので
あれば、負荷が全くなくなるに等しい、ショートの
場合、電流値は、かえって小さくなるのではない
でしょうか。
非常に初歩的だとは思いますが、お願いします。

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回答 (9件)

こんにちは。

今までの回答拝見させて戴きまして、みなさん流石に専門家の方が多く回答されているだけあって、一般的にはちょっと難しいかと思うので。。。
理論と専門用語抜きで、回答させて戴こうかと思います。


>一般にモーターがつかえたりする時、発生します。

つまりモーターがそれだけ頑張っているからです。
つかえた状態であっても、モーターは回転しようと頑張りますから、それだけエネルギーを使う、つまりここで言うところの「電流」を必要とする訳ですね。
モーターは回転することが、仕事ですから。(笑)
#7の方も自転車を例にとって解説されていますが、自動車で走っている時に、非常にきつい坂道を登る場合アクセルを踏み込まなければ、どんどん速度が落ちてしまいますよね?
つまり、つかえている状態ですね?
しかし、アクセルを踏めば踏むほど、ガソリンというエネルギーを消費します。
それと同じような事と考えて戴いて問題ないと思います。


>負荷があがれば、抵抗が大きくなり、かえって電流は、流れなくなるのではないでしょうか。

前の方も解説されている通り、仰られている「抵抗」とは、「機械抵抗」であり、「電気抵抗」が大きくなっているわけではありません。
電気抵抗が大きくなった場合は、お考えのように電流値は減少します。
ですから、仰られる負荷(抵抗)と電気抵抗は、イコールになりませんので、直接関係にはないとお考え下さい。


>負荷が全くなくなるに等しい、ショートの場合、電流値は、かえって小さくなるのではないでしょうか。

こちらで仰られる「負荷」は電気抵抗のお話になります。
短絡(ショート)の状態では、極間に電気抵抗が無いに等しくなりますので、電気抵抗が小くなればなる程、電流は上昇していく事になります。
仮に電気抵抗が"0"であれば、物理的に可能な限りの最大電流が流れる事になります。

如何でしょう?
他の皆さんの回答を噛み砕いたような形になりますが、参考になりますでしょうか?

この回答へのお礼

たくさんの回答ありがとうございました。
どれも非常に参考になりました(モーターの性質とか
型番の見方まで、勉強になりました)。
また分からないことがあったらお願いします。

#3に補足追加

「一定速度で、回転し、その速度を維持しようとするのは、モーターの性質なのでしょうか。」
モータの種類や運転方法にもよりますが、大半のモータ(交流モータを普通に一定の周波数で回すとき、(他励や分巻の)直流モータを一定の電圧で回すとき)は、ほぼ一定回転数で回ろうとする性質が有ります。
(もちろんそうでないモータもあります。例えば、以前電車で使われていた直巻の直流モータは、パワー(回転数×トルク)が一定で回るような性質を持っています。が、これらは現在では少数派かなと)

今までの回答したか方達の回答では難しい様なので
簡単に言うと

質問の内容から商用(普通に電源を入れて速度制御をせずに回すモータ、例えばインバータ制御もやりますが
ファンやポンプ)と推定します。
一定速だと交流の場合120×周波数÷モーターポール数(1-S)という公式が成立します。Sはすべりという物です。インバータだったらこれが関係しますが簡単に説明します。モータの銘板に回転数と周波数が書いていると思います。例えば西日本だったら商用電源は60Hzなのですべりを考えずに計算すると120×60÷
ポール数となりポール数が4だとすると1800回転と
なります。商用モータは電圧が下がるとその分電流が
大きくなりますのでそれを保護する為にサーマルリレーが付いています。人間で置き換えると自転車に乗っていたとして同じ速度で走ろうとした場合、平地では同じ力で楽ですが急に坂があった場合には立ち漕ぎしないと同じ速度では無理ですよね?
大まかに考えるのであればそう言うことです。
参考になればと投稿してみました。

一般にモーターと言うのは回転数が高くなるほど流れる電流が小さくなる傾向にあります。これはモーターは発電機と同様な構造をもっているので、モーターに電流を流して回転させるとその回転数に応じて発電機としての働きでモーター自身が電気を起こし、外部からの電流の量はそれを差し引いた分だけしか流れなくなると言うことに起因します。したがって、まったく負荷を与えず、自由に回転させたときの電流が最小になり、回転軸が固定された状態で電流が最大になります。

負荷が大きくなると言う用語は電気抵抗が大きくなると言う意味ではなく、電気抵抗が小さくなり電源に大きな負担を掛けるという意味です。したがって負荷の大きさは抵抗値とは逆の意味です。ただし、単純に反比例の関係にはなりませんが・・・

>……一般にモーターがつかえたりする時、発生します。しかし、負荷があがれば、抵抗が大きくなり、かえって電流は、流れなくなるのではないでしょうか。

正常にモーターが動作している時も適当な負荷がかかっている状態です。
モーターがつかえたりする時は過負荷の状態です。
過負荷とは抵抗値が低すぎる状態です。
従って、電流が過大に流れ警報回路が動作します。


>負荷が大きくなれば、電流値が大きくなるのであれば、負荷が全くなくなるに等しい、ショートの場合、電流値は、かえって小さくなるのではないでしょうか。

ショートの場合と言うのは過負荷の極限の状態です。
抵抗値がゼロに近く、従って、大電流が流れると瞬時に警報回路が動作します。

摩擦抵抗、機械抵抗などと電気抵抗とが混同していますね。

汎用モーターは負荷の変動に対し、回転を一定に保つように作られています。

1)負荷が増える事は仕事の量が増える事であり、電圧が一定で有れば電流が増えます。仕事量が増える事は機械に対する摩擦抵抗などが増えた結果です。(この時電気抵抗は減ったに相当します)

例えば 自転車を同じ速度でアスファルトの道を走るのに比べ、悪路を走るとタイヤと道路の摩擦抵抗が増え、ペタルを漕ぐのが大変な状態に成り、仕事量が増えた事に成ります。又 つかえた状態とは、坂道などでも速度を一定に保つ為、自転車のペタルを漕いでも速度が出ない状態で足に大きな負担が掛かり、モーターで言えば過負荷の状態ですね。

2)モーターから負荷を切り離し、無負荷にすると1)と逆の結果になり、電流は下がり、電気抵抗が増えたに相当します。

3)シュートの場合は極端に電気抵抗が下がった結果で大電流が流れます。この時は配線、トランスに大電流が流れ発熱として仕事をします(瞬時にブレーカーが働き、発熱を確認が難しいと思うが原理的に)

モーターに関し、負荷が増えた、減ったの表現はしますが、電気抵抗が増えた、減ったとの表現はしません。
#2,#3も参照し、整理してください

電気抵抗と機械的な抵抗で混乱しているような気がします。

とりあえず、定速で回転する直流モータをれいにして見ると、、

機械抵抗が増える場合
一定速度(一定電圧)で回転しているモータの機械抵抗が増えると、回転させるためのトルク(電流)が増えます。
このとき、見かけ上の電気抵抗(見かけと表記するのは、消費された電力は、実際には一旦動力に変換されて、機械的な抵抗で消費されているため)は減ります。

ショート
これは、機械的には軸を固定した状態に相当します。
トルク(電流)をいくら加えても、回転しない(電圧が出ない)状態になります。
ここで、強引に回す(電圧を加える)と非常に大きなトルク(電流)を加えることになり、軸をねじ切る(回路を焼ききる)ことにつながります。

と、こんな感じで如何でしょうか。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
一定速度で、回転し、その速度を維持しようとするのは、モーターの性質なのでしょうか。

 負荷=電気抵抗ではないので、二つを切り離して考えてください。

 一般に等速制御している機械の負荷が増加すると、減速する方向に力がかかりますので、一定に保とうとすると、より大きな動力が必要になります。電圧を上げられない場合は電流を増やさなければならないので、負荷が大きすぎる場合は過電流保護回路が動作します。

 ショートさせた場合は回路に流れる電流は増大します。ショートした場合は抵抗値がほぼ0オームになるので、V=IR, I=V/R より、Rを小さくすると電流は大きくなります。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
等速制御とは、モーターの一般的な性質なので
しょうか。

電気の基本的な公式では、
E(電圧)=I(電流)×R(抵抗値)
という公式があります。

つまり、電圧は抵抗が増えると増すのです。

モーターが動かなくなるときは、抵抗値が増し続けている状態と考えられます。その場合、電力はモーターで熱に変わりますので火災になる危険性があります。

電流については
I(電流)=E(電圧)/R(抵抗値)
という公式があります。

ですから負荷が増えれば電流は減ります。

電流の流れる量はI(アンペア)ですが、
電流を流す力はE(ボルト)になります。
ですから、電流が流れていなくても、流そうとする力が0になる訳ではありませんから要注意です。

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