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教えてください。普通の3相誘導電動機(モーター)を発電機として使用するにはどのような結線でどのようにしたらいいのでしょうか??

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A 回答 (4件)

余談


誘導機+進相コンデンサの組合せでも、単独で発電開始ができることがあります。(結構多い?)
(回転子に残留磁束があるので、最初は残留磁束による同期発電機として運転開始し、回転数の増大につれて、発電周波数増加、進相コンデンサによる自励運転に移行する)
ただし、自励発電の場合には、電圧は飽和磁束(と回転数)で制限されるところまで上昇しますので、#3さんの回答に有るように、運転条件に注意が必要だったような。
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本題についてでは有りませんが、誘導発電機は風力発電で大活躍しています。


参考URL。

参考URL:http://homepage1.nifty.com/cubo/wind/tec/kind.htm
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三相誘導電動機(かご型に限る)を発電機として使用するには、特別な結線は必要ありません。


特別必要な機器も、発電用の動力装置以外には、
必要ありません。

ただし、単体で発電できません。
誘導発電機は、必ず同期発電機と並列する必要があります。

電動機の接続された周波数による同期速度以上の速度(0%~10%程度の上昇)で、電動機を動力装置で回転させると、電動機から発電機になります。

なお、No.1の回答にあるように、発電機となる回転速度に達したとき、コンデンサなどの負荷を接続した状態にした後、同期発電機との接続を切り離しても、発電を続けますが、電圧調整が難しく、過電圧になりやすい状態になることがありますので、単独運転しないほうが無難です。

誘導発電機は、小規模の水力発電で利用されています。この場合、解列されると自動的に発電を中止して停止する回路が取り付けられています。
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三相誘導機を発電機として運転するためには、


1. 同期速度以上で回転させて発電させる
2. 大容量の進相コンデンサと組み合わせて自励発電機として使う
の二通りがあります。
(2.の自励発電は、運転条件がかなり限られるので、あまり使われませんが)

1.の方法は、これまた大別して二通りあって、
a. 通常の商用電源に直接繋ぎ、回転子の軸を商用周波数の同期速度以上で回るように、する。(原動機の回転数を高くする、増速機で回転数を上げる)
b. 誘導機をインバータなどの可変周波数電源で励磁し、回転数より少し(数%)低い周波数で運転する

比較的運転の自由度が高いのは、b.のインバータで駆動する方法かと思います。
もっとも、このためには、回生運転できるインバータ(整流回路が単純なダイオード整流でなくて、インバータと同様の構成(というかインバータそのものですけど)になっているタイプ)が必要です。
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QACモータを水車の発電機として使うことは可能でしょうか?

DCモータに回転を伝達して,発電機として使用する
ことを検討していたのですが,ブラシの問題や価格の
問題からACモータを使った方がいいかもしれないと思ったのですが,ACモータは逆に発電機として使う事は可能なのでしょうか?可能ならば詳しいホームページなど教えていただけないでしょうか?よろしくお願いします.

Aベストアンサー

補足です。
私は小型モーターの世界しかおつきあいが無く、発電器には無縁なので、用語は回答2の方の方が正しいと思います。
で、回答1をわかりやすく修正します。

家庭用の誘導モーターで、発電器に使用できる物はありません。
たとえば扇風機や冷蔵庫のモーターなどは、原理的に発電できません。

電気子と界磁にコイルを使ったモーターならば、発電に使用できます。
ただし、電機子に電流を流すのにブラシが不可欠ですから、ブラシレスはムリです。
家庭用のACモーターで発電に使用できてブラシレスというのはも見た事がありません。

一番簡単なブラシレスは、電機子にコイルを使用しない物です。
ただ、その構造の誘導モーターでは発電は不可能です。
電気子が永久磁石になっている物なら発電できますが、そういう構造の家庭用モーターは見たことがありません。

他の方の回答にもありましたが、すなおに発電器を使用するのが得策かと思います。
小さい物では自転車用の、もっと大きな物では自動車用の発電器が手軽だと思います。

Q三相誘導モータによる発電原理について

三相誘導モータ(かご型)で、回転磁界より回転子の速度が速い場合、
発電されますが、発電される原理がなかなか理解できません。
回転磁界より回転子の速度が速いとき、回転子の回転方向に対し逆側
の力が発生し、ブレーキがかかるような状態になる事までは理解出来
たのですが、発電にいたる動作といいますかメカニズムが、理解でき
ません。
自分なりに考えてみても、固定子コイルに加えた交流電圧によって発生
する磁界自体に影響を与えているわけではなさそうですし・・・。
それとも、かご型回転子の一本、一本の導体に流れる電流よって導体の
周りに発生する各磁界を合わせた磁界(磁束?)が固定子コイルを切る
ことで、発電されているのでしょうか?
発電にいたる動作をご教授いただけないでしょうか?

あと、三相のうちの一相に直流電圧を印加した場合も発電されるのでしょうか?
極端な状態ではありますが、回転子より速度の遅い磁界という事になるので
発電されるような気もします。
実際に試したところ、ブレーキがかかるような力が発生しました。
こちらも、あわせてご教授いただけますでしょうか。

三相誘導モータ(かご型)で、回転磁界より回転子の速度が速い場合、
発電されますが、発電される原理がなかなか理解できません。
回転磁界より回転子の速度が速いとき、回転子の回転方向に対し逆側
の力が発生し、ブレーキがかかるような状態になる事までは理解出来
たのですが、発電にいたる動作といいますかメカニズムが、理解でき
ません。
自分なりに考えてみても、固定子コイルに加えた交流電圧によって発生
する磁界自体に影響を与えているわけではなさそうですし・・・。
それとも、かご型回転子の一本、...続きを読む

Aベストアンサー

話を簡単にするために、固定子の巻き線抵抗0、回転子と固定子の漏れ磁束0の理想的な状況で考えます。
固定子巻き線に鎖交する磁束ψ1と固定子の電圧v1を考えると、v1=dψ/dt からψ1=∫v1dtになります。
正弦波の電圧を加えているなら、Ψ1=V1/(jω1) になって、固定子の鎖交磁束は電圧で決まっている、ということになります。

この状態で、回転子導体に電流が流れると、回転子導体の電流が作る磁束Ψ12がΨ1を乱そうとします、が、Ψ1自体は電圧で決まっていて変化できないので、Ψ12を打ち消しだけの電流が固定子に流れます。
これが固定子巻き線の負荷電流に相当します。

(で、#2、4さん回答にあるように、Ψ12はΨ1に比べて位相が90度ずれているので、これを打ち消すための固定子電流もΨ1を作る電流(励磁成分)と90度位相が異なり、電源電圧と同相、または逆相になります。)

Q誘導発電機の回生原理について

インバータ駆動の誘導機が発電機(回生)として作用する場合にどうしても理解に苦しむ点があります。

理解している点
回転している電動機に対して電源であるインバータ周波数を回転子周波数より若干低くすることにより滑りがマイナスとなる。これにより回転子に流れる誘導電流が逆向きになり回転方向と逆向きのトルクが発生。

不明な点
回転子の誘導電流により固定子に電源とは逆向きのまた若干電圧が高い誘導起電力が発生。これにより電源に逆らい電源側に電流が回生される。
ここで疑問なのは電源側と逆向きの起電力が発生したならば流れる電流も逆、固定子で作られる回転磁界も逆向きになってしまい発電機として継続的な動作ができなくなってしまうのではないでしょうか。よく誘導発電機は単独運転はできないと書かれておりますがこのあたりにヒントがかくれているような気もします。当メカニズムは文献や参考書含めどこにも解説されていないのでどなたか詳しい方おりましたら是非ご教示の程宜しくお願いします。

Aベストアンサー

ご承知の通り誘導機には磁石が無いのですから、単独では発電機に成り得ません。発電の為には外部電源による励磁が必要です。そして発電周波数は、回転とは無関係に励磁周波数で決まります。また、発電機でありながら有効電力と無効電力の関係は任意に取れず、供給可能なのは進み電流に限定され、自分自身の励磁電流さえ供給できない等、通常の発電機のイメージとは相容れない性質があります。これらの説明は、誘導発電機の中に電圧源が現れるようなモデルでは、困難かと思います。誘導発電機はブラックボックスとしては、あくまでもインピーダンス素子であり、内部に現れるのは「負性抵抗」と考える方が合理的でしょう。「外部から電圧を掛けるとき、どんな電流が流れるか」という視点で考察してみます。電力を生み出す為に外部から電圧を掛ける必然性や、産生電流位相が自由自在にならない現象にも合点がいくと思います。

誘導機の等価回路:
http://energychord.com/children/energy/motor/ind/contents/ind_eq.html
のsを負とする時、r2'/ s が負性抵抗となります。これにより電流は電動機運転と逆方向に生じます。模式的には、
内向きを正にとれば、I = V / ( -R + jX ) = -( V / (R - jX) )、
外向きを正にとるなら、I = V / (R - jX)
と言う形です。

物理的に見れば、負のスリップにより1次回転磁束を切る2次導体に生じる「小さな起電圧」が電動機運転時と逆になり、2次導体「線輪」が作り出す磁束も逆、それを打ち消すべく流れる1次電流も逆極性になるという具合です。このような1次2次間の磁束打ち消し電流は、励磁電流やその逆起電力とは別の独立した存在である点に注意してください。直流機や同期機に見られる「電源電圧に匹敵する大きな逆起電圧」の実体は在りません。あなたが感じられた不条理の起源は、ここら辺りにありそうです。

外部から電圧を加える事により負性抵抗(スリップ量依存)由来の電力を取り出せますが、前記式から解るように「外部方向に供給できるのは進み位相」に限定されます。自身の励磁電流に充てられるような遅れ90度電流は供給できません。発電機とは言え、同期発電機等に見られる、任意負荷位相を許す電圧源的挙動とは異なります。有効電力を得る為には同時に無効電力が生じてしまいますから、それを吸収させる為にも、電圧源的な装置との並列運転が不可欠と言えるのではありませんか。

ハイランド円線図も参考になると思います。発電機では、下半円を電流ベクトルが動きます。
http://ameblo.jp/sayama554/entry-11475905601.html
図「誘導発電機の特性」を参照

以上、机上の知識ですが参考まで。不可解な点ありましたらご指摘ください。

ご承知の通り誘導機には磁石が無いのですから、単独では発電機に成り得ません。発電の為には外部電源による励磁が必要です。そして発電周波数は、回転とは無関係に励磁周波数で決まります。また、発電機でありながら有効電力と無効電力の関係は任意に取れず、供給可能なのは進み電流に限定され、自分自身の励磁電流さえ供給できない等、通常の発電機のイメージとは相容れない性質があります。これらの説明は、誘導発電機の中に電圧源が現れるようなモデルでは、困難かと思います。誘導発電機はブラックボックスと...続きを読む

Q発電機とモーター

はじめまして。
発電機とモーターについて教えて下さい。基本的な構造が同じである事は知っているのですが、なにか決定的な違いはあるのでしょうか?

先日、友人に「発電機とモーターは別モノだよ。モーターを発電機として使うのはものすごく効率が悪いんだよ」という内容をボロカスに言われたので、その道に詳しい方がいらっしゃれば、教えていただきたいと思います。

仮に、1kwの電力で毎分50回転するモーターがあるとしたら、そのモーターを外部の力で50回転/分の速度で回したときに、1kwの電力が得られるのでしょうか?(何の知識もないので数字はいいかげんなモノです。)

よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

まぁ、感情論とかはともかくとして、
発電機とモーターは(電動機)は、同一の物です。これは断しておきます。
確かに、モーター用として設計された物を発電機に使ったり。
発電機に設計した物をモーターに使用すれば効率が悪く
実用には出来ない場合があります。しかし、実用と理論とは別なので効率が多少悪くても使用は出来ます。
確かに、身近には電動機なら電動機と専用に設計された物が多く、友人のおっしゃるような感覚で物を言われておられると推測されます。

しかし、大工場や揚水発電機等の大型機械や、小型でも頻繁に電動機、発電機を切り替える・・・。
クレーンの巻上げ用電動機や、電車の電動機などはどちらにも使用できるようになっております。

たとえて言うなら、自動車は前進するように設計し、製作されているため、後退運転では非常に効率が悪い・・・。
こう言ったことを言いたいのだと思います。

後半部分の
>仮に、1kwの電力で毎分50回転するモーターがあるとしたら、そのモーターを外部の力で50回転/分の速度で回したときに、1kwの電力が得られるのでしょうか?(何の知識もないので数字はいいかげんなモノです。)

確かに、その通りです。但し機械である以上損失という物が存在し、
電動機では、 電気的入力-損失=機械的出力
発電機では、 機械的入力ー損失=電気的出力となるため
厳密に言えば質問者の言われる50回転にはならないこととなりますが、
損失を考えないと条件を付ければ質問者の意図通りとなります。
ご参考までに。

まぁ、感情論とかはともかくとして、
発電機とモーターは(電動機)は、同一の物です。これは断しておきます。
確かに、モーター用として設計された物を発電機に使ったり。
発電機に設計した物をモーターに使用すれば効率が悪く
実用には出来ない場合があります。しかし、実用と理論とは別なので効率が多少悪くても使用は出来ます。
確かに、身近には電動機なら電動機と専用に設計された物が多く、友人のおっしゃるような感覚で物を言われておられると推測されます。

しかし、大工場や揚水発電機等の大型...続きを読む

Q単相モーターと三相モーターの違い。その利点と欠点。を教えてください。

位相の数が違う。といってもその「位相」って言葉から複雑怪奇。バカにでも理解できるようにわかりやすい言葉で教えてください。
単相と三相の利点と欠点。使い分け方。マメ知識なんぞ教えてください。
恥ずかしくて誰にも聞けないんです。

Aベストアンサー

一番大きな違いは、簡単な構造で、起動できるか(自分で回転を始められるか)どうかだと思います。一番簡単な構造である 誘導電動機で三相の場合はスイッチを入れるだけで回転を始めますが、単層の場合は、唸っているだけで回転を始められません。単相電動機でも何らかの方法で回転させれば、(例えば手で回しても良い、回転方向は、回してやった方向で決まる。)回転を続けます。この方法には、コンデンサー起動、反発起動等がありますが 1/2HPぐらいまでの小さなものに限られます。町工場など住宅地では、三相交流の供給が受けられませんので苦労したこともありました。


hp

Q発電機の電力と回転数、 起電力と電圧と電流、 について

1 発電機の回転数と電力の関係を知りたいと思います。
 調べて考えたところ、回転数に比例して電圧が上がり、結果電流も上がって、一回転の電力は回転速度の二乗に比例する、、ようですが、だとしたら時間当たり出力は3乗に比例する、ということでいいのでしょうか。

2 じつは、今だに起電力と電力と電圧と電流の統合的関係がわかっていません。
 (d磁束/時間)×巻き線=(比例)=電圧と思いますが、(d磁束/時間)が本来の概念として相当するのは電流なのか電圧なのか。
 起電力とは電圧だとしたら、負荷を並列に数を増やすと抵抗が減って、それに応じていくらでも電流を流せるはずという原理になってしまいそうです。
 発電機は他の仕事を電力に変換するはずなのに、電圧か電流の一方の式しか見付けられませんでした。
 仕事=抵抗×ストローク、に相当するものはどうなっているのでしょう。実際の事情でなく原理として知りたいです。

2 の方は暇なときでいいです。1の方は困るというより、わからないと危ういというか。

Aベストアンサー

1.
電力とは単位時間当たりに生み出すエネルギーのことを意味します。
(仕事率と同じ次元になります。単位も仕事率の単位W(ワット)を使用します)
時間当たりの量ですので、1回転当たりのエネルギー量と同じではありません。
回転数を上げると、1回転に要する時間は反比例して小さくなります。
つまり回転数を2倍にすると電力は4倍になりますが、1回転当たりに生み出すエネルギーはその半分、つまり2倍になります。

2.
起電力とは誘導される電圧をさします。
では負荷のインピーダンスを小さくすることでより大きな仕事を取り出せるかというとそれは違います。
負荷のインピーダンスを小さくし電流量を大きくすると、発電機内の磁界が大きくなり発電機をまわすのに必要なトルクが増大します。
同じ仕事率で発電機を回すと、(仕事率)=(トルク)×(回転数)ですので回転数が落ちてしまいます。その結果、起電力が落ちてしまいます。
出力電圧を一定にするためには与える仕事率をより大きくする必要があります。

Q三相電力のUVWとRSTの違いについて

三相電力にはU相V相W相がありますよね?これはR相S相T相とどこが
違うのですか?
また、各相は発電したときから決まっているのですか?
素人の考えですが相というのは単に波形の順番に過ぎないと思いますのでどのケーブルが何相であってもかまわないような気がするのですが。
どなたか教えてください。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

もともとは、RST、UVWに意味は無かったはずです。

有効電力がPowerから、P となった後
単にアルファベット順から、Qが無効電力、 Rは抵抗なので飛ばして
Sが皮相電力を表すようになったと記憶してます。
・・・P、Q、(R)、S、T、U、V、W、X、Y、Z

相の呼称に関しても、アルファベットの終わりより3つ1組として
 XYZ、UVW、RST が利用されるようになったと記憶してます。
XYZは何かと登場するため、利用は避けられているようですが
既にご回答されているUVWやRSTに対する意味づけは、後付けルールみたいなものだと思います。
1次側は大文字、2次側は小文字と区別しているケースも見かけます。

Q模型のモーターで発電できるか

発電機とモーターは同じコイルと磁石で出来ているそうですが、模型のモーターに風車を付けて回しても風力発電のようには繋いだ豆電球が点きません。なぜでしょうか?

Aベストアンサー

実際には電気が生じていますが、その場合豆電球が光る程の電力が得られるまでには回転数が足らないのです。
どのような風車を想定されているか判りませんが、台風程の風力が働けば点灯を確認出来るかも知れません。

因みに、模型用・玩具用モーターを用いた発電の実験キットは何種類か市販されています。
また、緊急時用の懐中電灯やラジオで手動発電の製品で安価な物は上記と同じモーターを使っている事が多いです。
これらはハンドルから幾つかのギアを介してモーターを高速回転させます。
自転車の古いタイプの発電器等は模型用・玩具用モーターよりも性能は低いですが、
自転車の大きなタイヤ(実際にはリム部分)が高速で回転し、
発電器のシャフト先の小さな接触部分が更に高速で回転しますので光量を得られるのです。

Q3相電動機の消費電力の求め方

3相電動機の消費電力の求め方について質問です。

定格電圧 200V
定格電流  15A
出力   3.7KW

上記の電動機ですが実際の電流計指示値は10Aです。
この場合の消費電力の求め方は
√3*200*15=5.1KW
3.7/5.1*=0.72
√3*200*10*0.72=2.4KW
消費電力 2.4KW

このような計算で大丈夫でしょうか?
宜しくお願いします。

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。
概算で出してみると、定格での効率が85%程度と仮定すると、定格時の消費電力は3.7/0.85=4.4kW程度になります。
この時の一次皮相電力は、5.1kVAで、無効電力Qnは√(5.1^2-4.4^2)=2.6kVar程度になります。

この無効電力は励磁電流が支配的でしょうから、負荷によらず変わらないとすると、軽負荷時に線電流が10Aになったときの皮相電力は√3*200*10 で3.5kVAで、このときの有効電力は√(3.5^2-2.6^2)=2.3 kW という具合になりそうに思います。

Qモーターの定格電流の出し方

三相200v5.5kw定格電流22Aのモーターなんですが全負荷運転で22Aの電流が流れるって事で良いのでしょうか?
ちなみに定格電流が分からないモーターの電流値の出し方は5500/200×√3なのでしょうか?
そうすると定格電流が違ってくるので・・・
勝手な考えなんですが力率を70%って考えればよいのでしょうか?
調べていくうちにだんだん分からなくなってきちゃいました
もし宜しければ教えていただきたいのですが

Aベストアンサー

・全負荷運転で22Aの電流が流れる
で、OKです。

・定格電流が分からないモーターの電流値
5.5kWは軸出力なので、電気入力(有効電力)に換算するために、効率で割る必要があります。
次に、皮相電力に換算するために力率で割る必要があります。
結果、
{出力/(力率*効率)}/(√3*電圧)
ということになります。

モータの力率や効率が不明の場合には、
JISC4203 一般用単相誘導電動機
JISC4210 一般用低圧三相かご形誘導電動機
JISC4212 高効率低圧三相かご形誘導電動機
で規定されている効率や力率を使うことになるかと。
(これらの規格には、各容量について電流が参考値として記載されていますが)


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