いつもお世話になります。

今回は、直流機における補極の考え方について質問させてください。

1.補極の極性はどのように決めればよいのでしょうか。

2.「電動機の場合は、発電機の場合と補極の極性を逆にする」という記述があったのですが、これはどのような考え方に基づくものなのでしょうか。

詳しい方がいらっしゃいましたら、ぜひアドバイスをお願いします。

A 回答 (1件)

1.電機子巻線を流れる電流によって生じる起磁力を打ち消す向きに作ります。


2.発電機と電動機で、電機子電流の向きが変わり、起磁力の極性が変わります。
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Q直流電動機の無負荷時回転速度

直流電動機が無負荷時、電機子電流がゼロになり回転速度が上昇する。
n=V-Ri/KΦよりその事が分かるのですが、そもそも無負荷時に電機子に電流が流れないのはなぜか?
そして電機子電流が流れないなら電機子がなぜ回転するのか?という疑問が解決できません。
どなたかお教えください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

無負荷の時には、トルクが理想的には0になります。(実際には、軸受けの摩擦や風損があるので、一定速度で回るためにその分のトルクを発生していますが)
電動機の電機子電流は、このトルクに関係しています。(トルクに比例)

結果、無負荷で一定回転数で運転しているときには、電機子電流がほぼ0(実際には無負荷損失相当の電流)になります。

上記のように無負荷で電機子電流が0になるのは、加速が終了して一定回転数になってからです。加速の途中では、それなりに電流が流れます。

Q複巻式直流機の内分巻と外分巻について

「発電機の場合は分巻界磁が直巻界磁より電機子側にあり(内分巻)、電動機の場合は端子側にある。」と、教科書に書いてる内分巻と外分巻の説明ですが、とても理解ができなくて、教えていただきたいです。ご教授よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

複巻直流機は,一般に和動複巻として使われます。
すなわち,電機子電流が直巻界磁巻線に流れると磁束が増えるように,
直巻巻線を使います。
電動機の場合は,軸トルクがかかると回転速度を落として直巻特性を得る目的,
発電機の場合は,負荷電流が増えても電機子電圧が下がらないように補正する目的です。


さて,直流電動機の場合,軸トルクがかかって電機子電流が増加すると,
(電源電圧が一定であっても)直巻巻線の抵抗分だけ,電機子電圧は低下します。
内分巻にすると,電圧が下がった分だけ分巻界磁の磁束が少なくなり,
直巻界磁がせっかく磁束を増やそうとしている効果を食ってしまいます。
そこで外分巻にして,分巻き界磁の磁束低下を防止します。

直流発電機の場合,負荷が大きくなって電機子電流が増加すると,
直巻き界磁の外側の電圧は,直巻界磁巻線の抵抗分だけ低下します。
外分巻きにすると,やはり分巻界磁の磁束が減ってしまい,
直巻界磁の効果を食ってしまいます。
そこで内分巻にして,分巻界磁の磁束低下を防止します。

Q電機子巻線抵抗と界磁巻線抵抗について

直流機の問題ではよく電機子巻線抵抗と界磁巻線抵抗を使う計算があります。その中で、電機子巻線抵抗はいつも0.何Ωであるに対して、界磁巻線抵抗は何十Ωもあります。同じ巻線だと思いますが、なぜそんなに抵抗値の差が出ますか。使用する量もそれほど差がないだと思いますが、なぜですか。
ご教授よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

>界磁巻線についてですが、外付け抵抗を使うのが普通ですか。

直流機を速度調整するためには,電機子電圧か界磁電流を調整します。
界磁の方が電力が小さいので,界磁を調整する方が手軽です。
分巻界磁でしたら,界磁回路に可変抵抗器を挟む場合が多いと思います。
他励界磁でしたら,励磁電源を可変電圧にすれば,可変抵抗は不要です。

>可変抵抗を外付けしない時は、その巻線抵抗値はどう調節しますか。
>巻線の量を増やす、または抵抗率の大きい巻線を使うことですか。

界磁巻線の設計としては,
1)電機子鉄心の飽和磁束から,ギャップの磁束密度を決める。
2) 機械的要求とスロット高調波の要求などから,ギャップ長を決める。
3) 界磁巻線に必要な起磁力(アンペアターン)が決まる。
4) 使いやすい電圧,電流になるよう巻数と巻線直径を決める。
という段取りです。
例えば100アンペアターン必要だとして,
1A×100回巻にするか,10A×10回巻にするかは,
自由度があります。使う電源をにらみながら,
適当な電流値になるように巻数を決めます。
界磁鉄心の周長から巻線全長は決まりますから,
巻線の直径を調整して,巻線の抵抗値を調整します。
巻線材料は普通は銅ですが,
その材質を変えて抵抗率を調整することまではしないと思います。


>また、界磁巻線を電機子巻線と同じように大電流、小抵抗仕様にするのはだめですか。

直巻界磁であれば,電機子電流と同じ大電流が流れますから,大電流・小抵抗仕様にします。
分巻界磁であれば,電機子電圧と同程度の電圧で使うことを前提に,
小電流・高抵抗仕様を選ぶでしょう。
他励界磁であれば,界磁電源にも自由度があるので,
1A・50V(100回巻),10A・5V(10回巻)などの仕様から,
使いやすい電流電圧の組み合わせを選ぶことになります。

ここで,巻数をn倍にすると,巻線の全長はn倍,
巻線の総断面積を一定として,巻線1本の断面積は1/n倍,
巻線抵抗値はn^2倍になります。
アンペアターン一定とすれば,電流は1/n倍になり,
励磁用の消費電力は変わらないことになります。


>電流が大きいほうが磁束も大きくなるので、その方がもっといいではないですか。
巻線の電流密度には上限があるので,
電流を大きくするためには巻線を太くします。
巻線スペースが決まっていると,巻数は減ってしまい,
アンペアターンや磁束は変わりません。

>界磁巻線についてですが、外付け抵抗を使うのが普通ですか。

直流機を速度調整するためには,電機子電圧か界磁電流を調整します。
界磁の方が電力が小さいので,界磁を調整する方が手軽です。
分巻界磁でしたら,界磁回路に可変抵抗器を挟む場合が多いと思います。
他励界磁でしたら,励磁電源を可変電圧にすれば,可変抵抗は不要です。

>可変抵抗を外付けしない時は、その巻線抵抗値はどう調節しますか。
>巻線の量を増やす、または抵抗率の大きい巻線を使うことですか。

界磁巻線の設計としては,
1)電機子...続きを読む

Q力率が大きいことのメリットがいまいちピンときません

力率についていまいちピンときませんので質問させていただきます。
http://www.jeea.or.jp/course/contents/06201/

以下は上記サイトの抜粋です。

「電力負荷は一般に遅れ力率で、力率が悪いと同一の電力を使用する場合は電流が増大し、電力損失の増加、電圧降下の増大、設備利用率の低下、などいろいろの弊害が生じ、電気料金も高くなります。
 力率を改善する方策として、通常は進相コンデンサを接続し、遅れの無効電力を打ち消す方法が一般的でありますが…」

電流が増大するのはなんとなくわかるのですが、電力損失の増加は何故なのか…あと、電圧降下の増大ってどういうことなのかよくわかりませんが、とにかく力率は一般に100%に近い方がいいのですよね?ただ、そのメリットがいまいちピンときません。コンデンサーを加えるなどして、力率を高くすることはできるということですが、消費電力自体は変わらないのですよね?つまり電気代が大きく安くなるというわけではないのですよね。

消費電力=電流×電圧×力率 ということですが、力率を大きくすることで消費する電力は変わらないけど流れ込む電流が小さくなるので、その分ブレーカーのアンペア数を有効に使え、一度に使える機器を多くできる…といったメリットがあると解釈できそうですが、そういうことでしょうか?

部分的でもかまいませんので投稿お待ちしております。

力率についていまいちピンときませんので質問させていただきます。
http://www.jeea.or.jp/course/contents/06201/

以下は上記サイトの抜粋です。

「電力負荷は一般に遅れ力率で、力率が悪いと同一の電力を使用する場合は電流が増大し、電力損失の増加、電圧降下の増大、設備利用率の低下、などいろいろの弊害が生じ、電気料金も高くなります。
 力率を改善する方策として、通常は進相コンデンサを接続し、遅れの無効電力を打ち消す方法が一般的でありますが…」

電流が増大するのはなんとなくわかるの...続きを読む

Aベストアンサー

高圧で受電している需要家にとって、電気室に進相用コンデンサーを設置して力率を改善しても、設置コストが掛かるだけで、直接のメリットはほとんどありません。
しかし、電力会社は力率が85%以上になると、改善した分だけ、つまり力率を95%にすると差し引き10%、電気基本料金を割引します。
この理由は、力率を改善すると、同じ電力を少ない電流で送ることができて送電線に余裕ができ、その分多くの電力を他の需要家に売ることができるからです。
つまり、営業的に協力した分、電力会社からそのおこぼれを頂けるというのが、力率割引制度として表れているのです。
力率改善には、そのほかにもメリットはありますが、これが大きな理由となっています。

Q電流計の0.5級ってなんですか?

タイトルどおりです。いろいろと調べたのですが、なかなかいい答えが出てなかったのです。早急に返事ください。お願いします!

Aベストアンサー

日本工業規格JISでは,電圧計,電流計および電力系に関して最大目盛に対する誤差の限界を,パーセントで表し,以下の5階級に分けています.

0.2級計器…標準用.精密実験室に置かれ移動しないもの.
0.5級計器…精密測定用.携帯用計器といわれるもの.
1.0級計器…準精密測定用で,小形携帯用計器や,大形の配電盤計器.
1.5級計器…普通級.工業の通常測定用,パネル用計器.
2.5級計器…小形パネル計器がこれに属する.

例えば,0.5級の定格電流100Vの電圧計なら,等分目盛の場合,最大目盛100Vの±0.5%すなわち±0.5Vの誤差が,摩擦などのため全目盛範囲で許されています.電流計についても同様に考えればいいと思います.

Q銅損試験と鉄損試験

変圧器で、無負荷試験を銅損試験、短絡試験を鉄損試験とも言うのは何故なんでしょうか?いくら調べてもわかりません。もしよろしければ教えてください。お願いします。

Aベストアンサー

まず、質問内容が間違ってますよ。

<無負荷試験>
2次側を解放(無負荷)なら、理論上は1次側の消費電力もゼロです。しかし、鉄心に電流が流れて(渦電流という)電力を消費します。無負荷でも鉄心で損失する。→無負荷=鉄損

<短絡(全負荷)試験>
2次側を短絡すると理論上1次側も短絡状態になるはずです。しかし、銅線には抵抗分があり短絡にならず、これによって損失が発生します。短絡なら変圧器では損失=熱が発生しません。短絡しても銅線で損失する。→短絡=銅損

こんなもんでわかってもらえたでしょうか?

Q直流機と同期機の違い

直流機と同期機の違いについて、原理の違いと、構造の違いの2つに分けて調べていたのですが、出力が直流か交流かの違いくらいしかわかりませんでした。どちらの界磁装置も直流だし、よくわかりません。この2つについてどちらでも構わないので教えてください!!

Aベストアンサー

 質問の様子では、本当の基本が知りたいようですので、お話します。見当違いでしたら、ごめんなさい。
 科学知識は、用語を作り、コミニュケイションをとる事は、5感による曖昧用語(感情が入りますから意味が広く曖昧、政治討論で分ると思います)と違い、意味が1つでハッキリ言葉と認識しておきましょう。だから、他国の人でも言葉のニューアンスなどと言う、違いは生じません。
 だから、科学の勉強は、言葉の定義(取り決めた意味)を知ると全て分かるのです。数式も。記号も。
と言う事で、お話します。
 直流とは、直流電圧と直流電流があります。
 直流電流とは、電流が電線を一方向に流れ続けて逆方向に流れない電流の事。流れる量が変化しても、一時途切れても(後で脈流という用語作って増やした)直流電流に入ります。
 この直流電流を流す原因になる、加える電圧が直流電圧です。
 直流発電機、乾電池、蓄電池(バッテリー)・・・がこれです。
 
 交流とは、電圧と電流があり、電線を左右交互に方向転換して流れる電流、それを流す電圧の事につけた言葉です。
 
 モーターと発電機、は基本的に同じ構造をしていて、モータにも発電機にもなります。余計でしたか。
 自転車の発電機は、脚力で回している時は、発電機ですし、外から電流を流し込んでやると、モーター(電動機)になります。
 
 直流電圧、電流を用いてモ-ターや発電機にした回転機をひっくるめて、直流機、交流を使ったモーターや発電機をひっくるめて、交流機。と言います。
 
 交流機の中に、誘導電動機、と同期機とい用語があります。なぜ同期とつけたかが問題点です。同期の意味を知るとよい事は最初に話した通りです。時間的に同時に動くと言う事は、想像できすね。
 
 長くなりますから、モーターについてお話して終わりにします。
 モーターの原理は、一般の人にわかりやすく、言うと
磁石のN極とS極が吸引し合う自然現象を利用したものです。これ1つきりで、博士も小学生も共通の覚え方をします。
 但し、天然の磁石は弱まります。ただエルステッド教授が、電流が磁力線を作って磁石と同じ作用を示す事を発見してから、現在は、鉄にコイルを巻いて電流を流し、磁力を一定に保ったり、変化させたりして、電磁石や、モーターや発電機を作っています。
 
 直流機は、交流でない事は分かりましたね。
交流電動機、交流発電機に同期電動機、同期発電機と言う名をつけた動作の回転機がありますが、モーターだけにします。
 外枠のステーター(固定子)の突起に巻いたコイルに交流電流を流すと、単相交流と言って、家庭に2本線で入って来ているのと同じ物を使っても界転磁界を作れますが、誤解の元になりますので、ここでは除外し、3相交流を使ったモーターについてお話します。
 電柱の上に走っている3本の送電線から束にして屋内に導いた(勿論電圧はトランスで下げたもの)、3相交流といって、単相交流が時間的に1山づつづれた(周波数、大きさは3っとも同じ)3っつの交流電流を、電動機の外周のステーターの突起に(または溝に)巻いたコイルに流してやると「回転磁界」といって、目の見えない透明な1個の、N極とS極をもった一定の強さの馬蹄形磁石が、外回りを一定の速さで回転して行っているのと全く同じ現象が起きる事を人間の知恵が、計算して突き止めたのです。
 これを回転磁界といいます。
 それで、モーターのシャフトをつけた回転子の鉄の方に、コイルを巻いて、直流電流を流しN極とS極を持つ一定の強さの磁石を作ってやると、透明なNSの回転磁界(回転磁石)にくっいて、遅れることなく、同時にくっついて回転していく事が出来ると言う事から、同期電動機と命名したわけ。これが同期の意味。
 誘導電動機は回転磁界から遅れながらついて回転しますから、同期になりません。

 質問の様子では、本当の基本が知りたいようですので、お話します。見当違いでしたら、ごめんなさい。
 科学知識は、用語を作り、コミニュケイションをとる事は、5感による曖昧用語(感情が入りますから意味が広く曖昧、政治討論で分ると思います)と違い、意味が1つでハッキリ言葉と認識しておきましょう。だから、他国の人でも言葉のニューアンスなどと言う、違いは生じません。
 だから、科学の勉強は、言葉の定義(取り決めた意味)を知ると全て分かるのです。数式も。記号も。
と言う事で、お話します...続きを読む

Qmin-1の意味は?

回転数とは思うのですが、min-1はどういう意味で、また何の略で、どう読むのでしょうか。

RPMであれば、round per minutesで
1分間の回転数という意味ですよね。

min-1とRPMはイコール(=)なのですか?
またなぜー1とつけるのでしょうか。

分かる方、お願い致します。

Aベストアンサー

#1の方の回答の通りですが、ちょっと補足めいたことを。

読み方は「まいふん」だと思います。そう言ってます。

rpmは[revolutions per minute]1分間あたりの回転数ですね。
http://dictionary.goo.ne.jp/search.php?MT=rpm
もしかすると「round」という言い方もあるのかもしれませんので否定はしませんが、
「revolutions」と言う場合が多いと思います。

で、なぜRPMを使わないかというと、
単位の表示方法を世界的に統一しようという動きがあり、(SI単位系を使おー)
「revolutions」は「回」という、それを表す単位がSI単位系に無いため、
RPM → min^-1 となります。

天気予報の気圧を表すミリバールという単位がヘクトパスカルになったのも
SI単位系を使おーという動きのためです。

インチ、ポンド、フィートなども使うのを避ける方向になっています。

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)

Q対地静電容量って

電気について勉強しているもの(電工2種の知識程度)です。
質問1 漏電と地絡は同じと解釈していいでしょうか?
質問2 対地静電容量という言葉がどうも理解できません、架空電線は大地から空気絶縁されていると思うんですが、本などでは大地から電線へコンデンサの記号を介して電流が流れるように見えるんですが、意味がわかりません、よろしくお願いします。

Aベストアンサー

質問2 対地静電容量
コンデンサは導体と導体の間に絶縁物を入れたものです。
電線(導体)と大地(導体)の間に絶縁物(空気)を入れているのでコンデンサとなります。
 単位あたり(例えば1mあたり)静電容量としては小さくなりますが配電線など距離が長いので大きな値になったりします。
地面に対する静電容量というイメージでよいです。
ですので「大地から電線へコンデンサの記号を介して電流が流れるように見えるんですが」のその通りです。
電流が流れるかどうかは静電容量の大きさと電圧の大きさによります。


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