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誘導電動機回転子には深溝型があると調べていましたら、固定子からの磁束が高調波を含んでいて、表皮効果でローターバー上部に高調波電流を集めて、低電流起動できると書物に書かれていました。
なぜ、固定子コイルは高調波が発生するのでしょうか?
固定子スロット間隔または固定子の電磁剛板に起因するのでしょうか。
すいませんが、お教え願います。

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表皮 効果」に関するQ&A: 表皮効果-2

A 回答 (3件)

低電流で起動できる と 高調波 は分けて考えたほうが良いかと思います。



起動時
「回転子には電源周波数(運転時よりも高い周波数)の電流が流れる」
誘導機は通常の運転時には、すべりが数%の回転数で運転しています。このため、回転子には電源周波数の数%の周波数たとえば電源周波数50Hz、すべり5%(一般の誘導機が定格出力で運転しているときはほぼこれくらいの値になるかと)で運転しているときには、回転子には2.5Hzの周波数で電流が流れます。
これに対して、起動時には(すべりが100%なので)回転子には、電源周波数50Hzがそのままかかって、50Hzの電流が流れます。
と、回転子電流の周波数が高くなるのは、高調波によるものではなく、回転子が回転している(すべりが数%)か静止(すべりが100%)しているかによるものが大きいのではないかと。

起磁力分布が階段状
起磁力分布ということは、「ある時刻での起磁力を回転軸を中心にしてぐるりと見回すと(起磁力の空間分布を見ると)、正弦波状に滑らかに変わっているのではなくて、階段状に変わってる」ということかと。
これの原因は、固定子の巻き線が固定子のスロットに納められている(当然スロットは整数)ことが主な原因だったかと思います。
一番簡単な例で固定子スロットが6だとスロットに収まっている電線は
U -W V -U W -V
という具合に並びます。
である瞬間(やっぱり簡単のために、U相がI,V,Wが-1/2Iの時の記事力分布を見ると
I 1/2I -1/2I -I -1/2I 1/2I
と階段状になります。
参考書の記述はこのことをさしているのではないかと思います。(#2さん紹介ページの「巻き線分布に起因する起磁力高調波」がこれに該当します)
(理想的には、非常にスロット数を多くして、導体をうまく配置(固定子表面で導体の配置密度が正弦波になるように)してやれば、起磁力の空間分布は正弦波状になります。)

磁束や固定子電流の高調波(時間的な高調波)になると、これ以外に、(#2さんの紹介ページにも記述のある)固定子と回転子のスロットに起因するもの(スロットの位置関係で磁気抵抗が変わり、磁束に高調波成分が含まれる)や鉄心の非線形性によるものも出てきます。
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この回答へのお礼

有難うございました。勉強になりました。
また、教えてください.

お礼日時:2005/05/31 13:01

参考URLの8行目からをご覧ください。



参考URL:http://www.sanyodenki.co.jp/techrepo/1/m.html
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この回答へのお礼

難しいですが、勉強します。
有難う御座いました.

お礼日時:2005/05/31 13:04

高調波電流じゃなくて、


・起動時には、すべりsが1になって、回転子には電源周波数(運転時よりも高い周波数)の電流が流れる。
・表皮効果のため、回転子導体表面に電流が集中し、等価的に二次抵抗が大きくなる。
・その結果、起動電流が低下し、同時に起動トルクが大きくなる
・起動後、運転回転数に達すると、回転子電流の周波数が低くなり、導体に均一に電流が流れるようになる。その結果、等価的な二次抵抗が低下し、効率があがる。
だったような。

(高調波も表皮効果で導体表面に集まりますが、その結果は電流の高調波成分にしか寄与せず、起動電流全体を下げるような効果は出ないかと思います。)

この回答への補足

おしえていただいて有難うございました。
”回転子には電源周波数(運転時よりも高い周波数)の電流が流れる”との事。
高い周波数は固定子で発生するのですか?
参考書には" 固定子磁束分布はかなり正弦波に近くなるが、各調波の高調波が含んでいる、起磁力分布は階段状の波形になる”と書いてありました。

書いてある事はさっぱり判りませんが、なぜ電源は商用周波数(50/60Hz)なのに、なぜ各調波の高調波が含んでいるのでしょうか?
階段状の起磁力分布は高調波によるものでしょうか、それとも固定子スロットピッチと関係あるのでしょうか?

すいませんが、御教授願います.

補足日時:2005/05/30 13:00
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Q鉄損と銅損の違い

私はいまモータについて勉強しています。
そこで、思ったのですが鉄損と銅損の違いは何なのでしょうか?

鉄損はコイルの導線の抵抗によって失われる電気エネルギー
銅損は巻線の導線にある電気抵抗によって失われる電気エネルギー

とのことですが、どちらのほうがシステム的に厄介、優先的に抑えるべきなか、
鉄損や銅損が大きいとどういった問題が起きるのか

どなたか詳しい方お願いします。

Aベストアンサー

>鉄損はコイルの導線の抵抗によって失われる電気エネルギー

これは間違いです。鉄損は磁気回路の磁場の変化に伴って発生する損失でヒステリシス損と渦電流損があります。

>どちらのほうがシステム的に厄介、優先的に抑えるべきなか、

設計上はどちらを優先するというより、目的とする主な動作状態において銅損と鉄損の合計が最も小さくなるように最適設計します。この条件が他の第3の条件との兼ね合いで満たされない場合にはその第3の条件とのトレードオフにより最適化します。

>鉄損や銅損が大きいとどういった問題が起きるのか

発熱、効率低下(消費電力増加)などの問題が生じます。

Q「弱め界磁」と「弱め磁束」の違い

モータ分野の
・弱め界磁
・弱め磁束
の違いを教えてください。
同じようにも思うのですが、これらの言葉の後に付く言葉が違うように思います。

Aベストアンサー

参考サイトを紹介いただきありがとうございます。
森本茂雄先生の解説には,
「モータ誘導電圧は速度上昇に伴い増加するため,
電圧飽和後は負のd軸電流を流す「弱め磁束」制御を用いて等価的な「弱め界磁」制御を行う。」
とありますね。

「弱め界磁」とは,元は直流モータの用語で,
電源電圧の制約で回転速度が上がらない時に,界磁を弱めてさらに速度を上げる方法
を表します。界磁巻線のある直流機,同期機では,界磁電流を下げれば界磁は弱まるので,言葉のイメージははっきりしています。
永久磁石同期モータで,電機子のインバータ電圧が頭打ちになってさらに回転速度を上げたい時,d軸電流を流して電機子反作用で磁束を弱めるわけです。原理的には弱め界磁と同じですが,界磁磁石そのものを弱めるのではないので,弱め界磁と言わずに,弱め磁束と呼ぶのでしょう。

調べてみると,
武田,松井,森本,本田「埋め込み磁石同期モータの設計と制御」(オーム社)の2.3節に定義がありました。

「永久磁石により界磁磁束を得るPMSM(永久磁石同期モータ)では,巻線界磁形同期モータのように界磁磁束を直接制御することはできない。しかし,負のd軸電流を流すことで電機子反作用による減磁効果を利用してd軸方向の磁束を減少させることができ,等価的な弱め界磁制御が実現できる。界磁磁束を直接制御する弱め界磁制御と区別して,この制御法を弱め磁束制御と呼ぶ。」

すなわち,厳格には上の定義で使い分ける。しかし,同義として混用する人も居る,というところでしょうか。

参考サイトを紹介いただきありがとうございます。
森本茂雄先生の解説には,
「モータ誘導電圧は速度上昇に伴い増加するため,
電圧飽和後は負のd軸電流を流す「弱め磁束」制御を用いて等価的な「弱め界磁」制御を行う。」
とありますね。

「弱め界磁」とは,元は直流モータの用語で,
電源電圧の制約で回転速度が上がらない時に,界磁を弱めてさらに速度を上げる方法
を表します。界磁巻線のある直流機,同期機では,界磁電流を下げれば界磁は弱まるので,言葉のイメージははっきりしています。
永久磁石同期モ...続きを読む

Q3相誘導電動機 6極モーターのコイル配置について

3相誘導電動機 6極モーターを18スロットのコアで製作する場合のコイルの配置が解りません。
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Aベストアンサー

6極,18スロットですから,毎極毎相スロットq=1のケースですね。
短節度β=1かβ=2/3か,どちらも可能ですが,
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添付図は,二層巻きのスロット断面を表します。(7スロット=約2極分)
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上段がβ=1の全節巻き,下段がβ=2/3の短節巻きです。

巻線係数の短節係数K=sin(νβπ/2)を示します。

β=1に対して
基本波(ν=1)   K=1
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β=2/3に対して
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Aベストアンサー

出力は軸動力を表しているので、消費電力はそれを効率で割る必要があるかと思います。
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Q誘電率(ε)と誘電正接(Tanδ)について教えてください。

私は今現在、化学関係の会社に携わっているものですが、表題の誘電率(ε)と誘電正接(Tanδ)について、いまいち理解が出来ません。というか、ほとんどわかりません。この両方の値が、小さいほど良いと聞きますがこの根拠は、どこから出てくるのでしょうか?
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Aベストアンサー

電気屋の見解では誘電率というのは「コンデンサとしての材料の好ましさ」
誘電正接とは「コンデンサにした場合の実質抵抗分比率」と認識しています。

εが大きいほど静電容量が大きいし、Tanδが小さいほど理想的な
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熱をもって内部の気体が外に破裂するためです。

伝送系の材料として見るなら、できるだけ容量成分は少ないほうがいい
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Q三相200Vを単相200Vで使用したい

三相200V電源を単相200V電源として使用したいのですが。
三相200Vの場合,R(赤)S(白)T(黒)の3線が電源として配線されておりますが,単相200Vととして使用する場合,R-S,R-T,S-Tのいづれを取っても良いのでしょうか。

以前にいづれかがアースに落ちている場合があると聞いたことがあり,この辺が不明なのですが。

Aベストアンサー

いくつか逆質問になります。

【1】 単相200Vの負荷は何でしょうか。
(a) 電熱器・電気炉、溶接機など。
(b) 蛍光灯・水銀灯、エアコンなど。

(a) のグループでしたら、三相電源に単相負荷をかけることは一般的に認められます。
(b) のグループは、単相三線式の電源で使用することが基本であり、三相電源からの使用は認められません。

【2】 前項の(a)であるとして、単相負荷の容量はどのくらいですか。また、三つに分割できますか。

【3】 三相電源の接地形態はお分かりですか。
(a) 動力専用バンクの三角 (またはV) 結線で一線接地。たぶん S線が接地されている。
(b) 灯動兼用バンクの V結線で、中性点接地。たぶん S線とT銭の中間で接地されている。

(a) のケースで単相負荷を取り出すには、三つに分割できる場合は、各相に均等になるように。(b) のケースでは、電灯と共用されている変圧器の容量が大きいので、中性点が接地されている相につなぐ。

【4】 電力会社との契約種別。
(a) 低圧。
(b) 高圧または特別高圧。

(a) の場合は電力会社の、(b) の場合は主任技術者の指示を仰ぐことが必要です。

いくつか逆質問になります。

【1】 単相200Vの負荷は何でしょうか。
(a) 電熱器・電気炉、溶接機など。
(b) 蛍光灯・水銀灯、エアコンなど。

(a) のグループでしたら、三相電源に単相負荷をかけることは一般的に認められます。
(b) のグループは、単相三線式の電源で使用することが基本であり、三相電源からの使用は認められません。

【2】 前項の(a)であるとして、単相負荷の容量はどのくらいですか。また、三つに分割できますか。

【3】 三相電源の接地形態はお分かりですか。
(a) 動力専用バ...続きを読む

Q負荷?無負荷?

負荷状態、無負荷状態という言葉に混乱しています。

負荷状態→抵抗がある状態
無負荷状態→抵抗が0である状態
ということなのでしょうか?

あと、短絡というのは無負荷と同義でしょうか?

頭の中がこんがらがっています(>_<)

どなたか教えてください!

Aベストアンサー

まずアドバイスですが、具体的にどのような回路、装置についてこの質問をされたのかを明確にしたほうが適切な回答が得られると思います。

抵抗、短絡と言う言葉があるので電気回路と考えて回答します。
基本的な考え方は機械系でも同じですが。
外部に対してエネルギーを供給できる電源:電池、発電機、トランジスター回路、直流電源等(機械系の場合はエンジンやモータ等の動力源)を考えます。
負荷状態とは電源に負荷(=電球等)が接続されて(負荷が接続されているといいます)電流が流れて電源から負荷(=電球等)にエネルギーが供給されている状態です。
無負荷状態とは電源スイッチがOFFされていて電源に負荷(=電球等)が接続されておらず(オープン状態)電流が流れず電源から負荷(=電球等)にエネルギーが供給されていない状態です。
無負荷状態は別の言い方をすると抵抗値無限大の負荷が接続されていることになります。
短絡と言うのはこれと逆に電源に抵抗値ゼロの(ゼロに近い)負荷が接続された状態(俗にショートと呼ぶ)で通常は短絡電流と呼ばれる大電流が流れて配線が焼けることもあります。
この事故を防ぐために配線用遮断器(ブレーカ)やヒューズを設置します。
また、電源には負荷に無理なくエネルギーを供給できる定格出力と呼ばれるエネルギー供給能力があり、定格出力となる負荷を定格負荷、定格負荷時の電流を定格電流と呼びます。

まずアドバイスですが、具体的にどのような回路、装置についてこの質問をされたのかを明確にしたほうが適切な回答が得られると思います。

抵抗、短絡と言う言葉があるので電気回路と考えて回答します。
基本的な考え方は機械系でも同じですが。
外部に対してエネルギーを供給できる電源:電池、発電機、トランジスター回路、直流電源等(機械系の場合はエンジンやモータ等の動力源)を考えます。
負荷状態とは電源に負荷(=電球等)が接続されて(負荷が接続されているといいます)電流が流れて電源から負...続きを読む

Qモーターの回転次数

モーターの回転次数とは何でしょうか?

Aベストアンサー

モーターの発する騒音や振動は回転数の高調波を含んでいます。
これを2次高調波、3次高調波・・・と言う風に呼びますがこれが次数です。

「モーター 回転次数」で検索するといくつか文献が見つかります。

↓は一例です。

参考URL:http://www.onosokki.co.jp/HP-WK/c_support/tech_term/cf_fft/cf3_2.htm#mark3

Q空間高調波とは???

空間高調波とは、何なのでしょうか?
普通の高調波と何が違うのでしょうか?
調べても全くわかりません。どうかよろしくお願いします。

Aベストアンサー

普通(?)の高調波では、周期が時間(秒)になっています。
これに対して、周期が長さ(m)や角度(rad)であらわされるような場合、基本周期の1/n倍で変わる成分を空間高調波とよんだりします。

例えば、
(2極の)モータ内部では磁界のθ方向の成分の強さは sin(θ) であらわされますが、これにnθで変化する成分(sin(nθ))が乗ることがあります。

こういうものを空間高調波と呼びます。

Q誘導機の極数と電流について

誘導電動機の極数を増やすとなぜ電流が増えるのでしょうか?
また、インバーターで低周波数でギャーモーターを運転すると
負荷電流が増加して電子サーマルが作動することがありますが
あまり低周波数で運転しないほうがいいのでしょうか?

Aベストアンサー

一般的に3相モータは同容量でも極数が増えるとフレームサイズが大きくなります
(通常市販モータは8極までですが16極とか32極と言うモータも存在するらしい)

また、力率が悪くなるとも言われています(何故力率が悪くなるのかは分りません)
少なくともフレームサイズを大きくしなければならないほどの力率低下か損失低下、
または発熱増大があるのだろうとは思います
(モータメーカ以外でモータ自体を製作する事は無いので普通は誰も気にしません)
ネット上を探しても公式的にそれらの理由を記載したサイトは見つかりません

http://wwwf2.mitsubishielectric.co.jp/i_motor/index.html
http://www.toshiba-tips.co.jp/common/htm/syouhin.htm
http://www.hitachi-ies.co.jp/products/motor/sanso/index.htm

http://nippon.zaidan.info/seikabutsu/2003/00132/contents/0014.htm


>あまり低周波数で運転しないほうがいいのでしょうか?
一般的にはインバータで低周波数で駆動するとモータは過熱すると言われています
逆に言えば過熱さえしなければいくら低周波数でも構わないとも言える
ブロア等は回転数が下がれば負荷電流は二乗に比例して下がる
(二乗低減トルクモード選択)
コンベア等で無負荷なら(コンベア上にワークが無い)
5Hzで連続駆動しても問題は無い

走行台車等なら低速で連続運転は通常は有り得ない

一番の問題は工作機械の主軸
ギア減速無しで低速高負荷での連続加工は無理です
短時間なら可能ではあるが<要するに過熱しなければ可能

一般的に3相モータは同容量でも極数が増えるとフレームサイズが大きくなります
(通常市販モータは8極までですが16極とか32極と言うモータも存在するらしい)

また、力率が悪くなるとも言われています(何故力率が悪くなるのかは分りません)
少なくともフレームサイズを大きくしなければならないほどの力率低下か損失低下、
または発熱増大があるのだろうとは思います
(モータメーカ以外でモータ自体を製作する事は無いので普通は誰も気にしません)
ネット上を探しても公式的にそれらの理由を記...続きを読む


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