インバータの出力周波数にかかわらず、モータの磁束が所定の値になるようにインバータ出力電圧を制御することにより、トルク特性を改善し低周波数域から高周波数域まで定トルク特性を得る制御。

と説明文をインターネットで見つけましたが、意味がいまいち理解できません。モータに加える電流は、励磁電流と電機子電流で、励磁電流を一定にしてやることでトルクを一定にしてやるという解釈でいいのでしょうか??VVVF方式だと低周波数では、電圧が下がり、トルクはその2乗に比例するため、磁束ベクトル制御だと、低周波数でもトルクを一定に制御できるということ??

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A 回答 (3件)

誘導電動機の電流をトルク分と励磁分に分けて考えるのは理論として正しいのですが、結構難しいので、別の表現方法で説明を補足してみます。


誘導電動機の回転数の式 N=Ns(1-s) から本件を考えてみます。
Nsは同期速度です。Ns=120f/P すなわち、周波数と比例します。従って回転数を変えるためには周波数を調整します。同時に電圧も前もって設定された関数に従って自動的に変わります。
sは滑りで、負荷トルクによって変わるので、周波数が変わらず負荷トルクだけ変動した場合には回転数が変動します。
このトルク変動による回転数変動を減らしたい場合には、ベクトル制御式あるいは力率制御式のインバータを使います。両者はいずれも、電流が演算によって得られた好ましい値になるように、電圧を調整して、その結果として、モータの発生トルクを負荷が要求するトルクに見合うようにします。この制御の結果、負荷トルクが変動しても滑りすなわち回転数は変動しにくくなります。
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誘導機では、界磁巻き線と電機子巻き線が分離してないので、If,Iaという具合にはいえません。


ベクトル制御を使って、誘導機を速度制御するときには、まず、操作量をトルクにとった速度制御系を組んで、トルクを制御(操作)するところにベクトル制御を適用する構成にすることが多いようです。

ベクトル制御を適用しないばあい、誘導機の直接トルク制御は難しいです。(励磁分とトルク分が干渉したりするので)

(ベクトル制御は、誘導機以外にも永久磁石界磁同期機の制御などにも使われています。その場合でも、固定子電流を有効分(トルク分)と無効分(励磁分)に分けて考える、という点は同じです。)
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ベクトル制御は、交流電動機で使われる制御です。


誘導電動機で説明すると、
誘導電動機に流れる電流を励磁成分とトルク成分に分離します。
すると、軸トルクは、(二次鎖交)磁束*トルク成分で表すことができ、励磁成分を一定に保ち磁束を一定に保っておけば、トルク成分を制御することで、直流電動機と同様に、軸トルクを(直接かつ高速に)制御できるようになります。
この制御を使えば、誘導電動機でも制御特性が良い直流電動機と同程度の制御特性を実現できます。

ちなみに、VVVF方式は、電圧、周波数ともに可変にする制御方式ですので、ベクトル制御かどうかとは直接は関係ありません。(ベクトル制御をするためには、VVVFの電源が必要ではありますが。)
また、ベクトル制御下でも、低速じには電圧は下がります。(電圧は、磁束*周波数に比例するので)

この回答への補足

早速の御回答有難うございます。

考え方を整理さして下さい。
電流の励磁成分とは 界磁磁束B=K・If のIf(励磁電流)のことで、
トルク成分とは トルクT=K・B・Ia のIa(電機子電流)のことでよろしいのでしょうか? Iaの出力をコントロールしてトルクを一定にするということですか??トルクのコントロールは分かるとして、速度の制御の原理はどのようになっていますか??

また、ベクトル制御でない場合はインバータ制御では、トルクのコントロールは難しいのですか??

補足日時:2009/05/14 21:39
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Qトランスコア磁束密度の式に電流が無いのは?

トランスコアの飽和磁束密度を超えないために、磁束密度の変化量ΔBは
ΔB=V/(4.44N*A*f)
N:コイル巻き数
A:コア実効断面積
f:正弦波周波数
V:印加電圧
と表されるようですが、この式には電流がありません。
私が持っていたイメージでは、磁束密度は電流が大きくなれば増えるものだと思ってたのですが、
この式では電流に無関係になっているように見えます。
どう考えればよいでしょうか?(私は何を考え違いしているのでしょうか?)

Aベストアンサー

2次側の負荷が増加すると、1次側の電流も増加しますが、この増加によってコアが飽和するのかと言うと、そうではありません。トランスのコアの飽和は無負荷でも全く同じに起こります。細かいことを言うと、無負荷の方が飽和しやすいです。安いトランスは飽和ギリギリで使われますが、無負荷の方が鉄芯の発熱は大きいです。

これを理解するには、励磁電流というものを理解する必要があります。無負荷の状態で電源につないだトランスは、1次巻き線だけの単なるコイルと同じ動作をします。(2次巻き線は有っても無くても同じ) このとき、1次側には1次巻き線のインダクタンスで決まる電流が流れます。これを励磁電流と言います。

さて、ここで2次側に負荷をつなぎます。すると2次巻き線に流れた電流によりコアにはより大きな磁束が生じると考えがちですが、実はそうではないのです。2次巻き線に生じた電流で増加しようとしたコア内磁束は、1次巻き線の電流の増加により打ち消されているのです。電磁誘導の説明に必ず出てくる「誘導電流は磁束の変化を打ち消す方向に発生する」ということを思い出してください。

2次巻き線の電流は1次巻き線に新たに加わった電流により打ち消されるので、コア内の磁束は変わらないのです。1次電流はコア内の磁束が変化しないように流れるのです。

結局、トランスのコアの中の磁束は励磁電流により決まるのであって、負荷電流には無関係です。むしろ、負荷電流が流れると途中の線の電圧降下により1次電圧が少し下がって、励磁電流が減る傾向です。鉄損は無負荷時が一番大きいということは現実に体験する事実です。

2次側の負荷が増加すると、1次側の電流も増加しますが、この増加によってコアが飽和するのかと言うと、そうではありません。トランスのコアの飽和は無負荷でも全く同じに起こります。細かいことを言うと、無負荷の方が飽和しやすいです。安いトランスは飽和ギリギリで使われますが、無負荷の方が鉄芯の発熱は大きいです。

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低速運転中にオーバーカレント(OC)を起こすので
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今回のように周波数を低周波数で使った場合、
モータ出力トルク、インバータ出力トルクは、定格の何パーセントになるのか
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45kWモータのインバータ制御における省電力計算方法について

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あれば是非お教え下さればと思います。

ほとんど素人なので情報不足をお許しください。
他にどんな情報が必要なのか等のご指摘からよろしくお願い致します。

Aベストアンサー

より正確に求めたい場合は次のような諸元が必要になります。

1)現在運転中の送風機(形式・品番)メーカから提供されている試験
成績書が必要です。
・この成績書には[風量-静圧特性]、[風量-軸動力特性]が記載されて
います。
・この値から現状の軸動力(kW)の大きさを調べます。

2)現在運転中のモータ(形式・品番)メーカから提供されている試験
成績書が必要です。
・この成績書には[負荷率-運転電流特性]が記載されています。
・この値から軸動力(kW)を調べます。

3)商用電源運転時(ダンパーを絞った状態)のモータ運転電流は何[A]でしょうか?
4)商用電源運転時(ダンパー全開状態)のモータ運転電流は何[A]でしょうか?
全開にして運転すると設備に支障がでる場合は不要です。
現在のダンパー状態が何%で運転されているかを調べます。

5)これらを基に作図と計算他から省エネ効果を算出することができます。
ただし、作図方法や計算方法は多少複雑になり、ここでは十分な説明が
できません。

上記の資料を用意されて、インバータメーカに省エネ計算について相談
されることをお勧めします。
省エネ計算の相談については、次のURLをクリックして参考にして下さい。

[インバータ技術相談窓口/富士電機]
http://www.fujielectric.co.jp/products/provide_data/drive/contact/index.html

より正確に求めたい場合は次のような諸元が必要になります。

1)現在運転中の送風機(形式・品番)メーカから提供されている試験
成績書が必要です。
・この成績書には[風量-静圧特性]、[風量-軸動力特性]が記載されて
います。
・この値から現状の軸動力(kW)の大きさを調べます。

2)現在運転中のモータ(形式・品番)メーカから提供されている試験
成績書が必要です。
・この成績書には[負荷率-運転電流特性]が記載されています。
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Q電流周りの磁束密度

一様な電荷密度ρで、半径aの無限に長い円柱が円柱軸方向に速度vで動くとき、円柱からr離れた点の磁束密度を求めよ。(r>a)

というような問題を目にしたのですが、これってつまり電流の周りの磁束密度を求めろってことですよね?
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この場合とき方は上のままでいいんでしょうか。感覚的には積分しないといけないような感じなんですが。ひとつご教授よろしくお願いします。

Aベストアンサー

アンペールの法則を使うのだと思います。
∫c(B・t)ds=∬μoi・ndS
iは電流密度で、この場合i=ρvk,n=k(kはz方向の単位ベクトル)
対称性により、例えばx軸上の磁場はy成分しか残りません。中心から距離rの任意の点についてそれが成り立つから、結局中心から距離rの磁場は円周にそった向き
になります。∫cB・tds=B(r)2πr=∬μoi・ndS
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よって、B(r)=μoρvπa^2/2πr=μoρva^2/2r

Qサーボモータでのトルク制御

リールで材料を巻く場合

張力を一定に制御しようとする場合、巻取りロールの半径が大きくなるに、従って負荷トルクが増加するため、それに合わせてサーボモータのトルク出力を制御します。

という説明文がありましたが、巻取りロールの半径が大きくなるに、従って負荷トルクが増加するため、それにあわせて張力を一定にするためトルクをあげていく。

という解釈でよろしいんでしょうか?

Aベストアンサー

>という解釈でよろしいんでしょうか?
その通りですが
そんなに簡単な代物でもないとも言う


http://wwwf2.mitsubishielectric.co.jp/melfansweb/tencon/index.html
http://www.oguraclutch.co.jp/html/seihin~jouho/chouryokuseigyo.html
http://www.mikipulley.co.jp/jp/product/category.php?id=psp

Q磁束密度と電流密度

磁束密度と電流密度の問題でわからない所があるので教えてください!
次のベクトル場Bは真空中の磁束密度を表すと見なしうることを示し、電流密度を求めよ。ただし、A,A’は定数である。
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また、電流密度はi=∇×H=1/μ0(∇×B)で求まります。
2)Bx=A (z>d),Az/d(d≧z≧ーd),-A(z<-d)
、By=A’、Bz=0
この問題が全然わかりません。そもそも、dやzとはどこから出てくるのですか。また、このBxの範囲はんいは何を示しているのですか。教えてください。1)の問題とあまり変わらないのですが、範囲のところがわかりません。

Aベストアンサー

とりあえず、解き方だけ。
# 答えを書いちゃうと、削除対象になってしまうので。。。

まず、x, y, z の 3軸について Bx, By, Bz が与えられているのは良いと思います。
その z の値によって Bx の式が変わるということでしょう。

(i) z>d の範囲では Bx = A
(ii) d≧z≧-d の範囲では Bx = Az/d
(iii) z<-d の範囲では Bx = -A

となるというわけです。
ちなみに、d は任意の自然数と考えて良いと思います。

Bx が (i)、(ii)、(iii) の 3つの場合によって異なるわけですから、「磁束密度をあらわすと見なしうることを示し、電流密度を求めよ」についても (i)、(ii)、(iii) について別々に求める必要があります。

つまり、まずは (i)、(ii)、(iii) の 3つの場合について、それぞれ「∇・B = 0」を示します。
そして (i)、(ii)、(iii) の 3つの場合について、それぞれ「i = 1/μ0 (∇×B)」を求めます。

…こんな感じで何とかなるでしょうか?

とりあえず、解き方だけ。
# 答えを書いちゃうと、削除対象になってしまうので。。。

まず、x, y, z の 3軸について Bx, By, Bz が与えられているのは良いと思います。
その z の値によって Bx の式が変わるということでしょう。

(i) z>d の範囲では Bx = A
(ii) d≧z≧-d の範囲では Bx = Az/d
(iii) z<-d の範囲では Bx = -A

となるというわけです。
ちなみに、d は任意の自然数と考えて良いと思います。

Bx が (i)、(ii)、(iii) の 3つの場合によって異なるわけですから、「磁束密度をあらわ...続きを読む

Q励磁突入電流を抑制する為の方法

変圧器の起動時に励磁突入電流が発生する事は存じておりますが、その励磁突入電流を抑制する方法にはどのような方法があるのでしょうか?リアクトル初期充電法なる手法があることはインターネットで拝見しましたが、具体的な内容はわからず仕舞いでした。

また、励磁突入電流は、実際には定格電流の何倍程度になるものなのでしょうか?5~10倍程度であるとインターネットでは拝見しました。概ねその程度になるのでしょうか?

詳細なご回答を頂ければ幸いです。
宜しくお願い致します。

Aベストアンサー

No.4です

位相制御なんていうと何か難しそうですが、新幹線の発車時を体験するとよく分かると思います。
最新の新幹線はいつ発車したか分からないほどとてもスムーズに発進してアッという間に300Kmまで加速してしまいます。これが精密な位相制御された結果なのです。

変圧器やモーターなど誘導器は最初の突入電流を押さえればいいだけなので細かい制御は不要です。

突入電流は鉄心(コア)の最大磁束密度と巻き線のインダクタンス(巻き数)で決まってしまいます。
大電力の変圧器だと巻き線は太い銅線を使うので直流抵抗はほとんど"0”Ωでしょう。(テスターで計れない)
ここで鉄心の最大磁束密度とインダクタンスの駆け引きになります。

鉄心の最大磁束密度が勝てばコイルのインダクタンスが負け、(突入電流が大きくならない)鉄心の最大磁束密度が負ければ変圧器はショートと同じなので莫大な突入電流が流れてブレーカーが落ちるかヒューズが飛びます。

  ***最大磁束密度を超えた変圧器の巻き線は銅線の直流抵抗と同じ***

です。

これを天秤にかけて変圧器は設計されているのです。


細かいことをいうととっても長くなってしまいますが、単純には変圧器の大きさや重量と発熱を考慮して変圧器は造られているということです。
もっと簡単にいうと「お金」ですね。


電子回路制御なんて量産すれば値段などすぐ下がるのでたいしたことないですが壊れると解析修理はとてもむずかしい............
大電力を扱うところはやっぱり物理量がモノ言わせるところだと感じますね。

(自分は電子屋ですが、仕事で電力会社の方と話します。電力の方は6,600V-5,000Aや15,600V-○Aですが、電子屋は.0・・・V-____μA nA pAの世界なのでなかなかピンときません。電流だけで10-15乗 1,000,000,000,000,000アンペアですね)

6,600V切り替えしてた現場の方に聞いたらお昼の時間で三相送電線は0.12~0.16Aだそうです。夜はわかりません。




失礼します

No.4です

位相制御なんていうと何か難しそうですが、新幹線の発車時を体験するとよく分かると思います。
最新の新幹線はいつ発車したか分からないほどとてもスムーズに発進してアッという間に300Kmまで加速してしまいます。これが精密な位相制御された結果なのです。

変圧器やモーターなど誘導器は最初の突入電流を押さえればいいだけなので細かい制御は不要です。

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Q電流Iが作る磁束密度

電流Iが作る磁束密度

Z軸上の線分ABを流れる電流Iが、点P(x,y,z)に作る磁束密度についてです。

Z軸上のz'にある点Qの近傍の微小要素Δz'の作る磁束密度を考える。
Δs=(0,0,Δz')
r=(x,y,z-z')
であるから、ビーオサバールの法則により
ΔB=(μ0IΔz'/4πr^3)(-y,x,0)
となる。この式をz'について、点A(zA)からB(zB)まで積分すればよい。この積分は各成分について共通であって、
z-z'=ρcotθ, ρ=√(x^2+y^2)
とおけば
∫dz'/((x^2+y^2+(z-z')^2)^(3/2))=∫dz'/((ρ^2+(z-z')^2)^(3/2))
=(1/ρ^2)∫sinθdθ
=(1/ρ^2)(cosθA-cosθB)
と求められる。ここで、ρは点Pからz軸へ下した垂線の長さ、θはQPとz軸とのなす角度である。cosθA=(z-zA)/APなどを用いて書き直せば、
B=(μ0I/4π(x^2+y^2))(((z-zA)/AP)-((z-zB/BP)(-y,x,0)
が求める結果である。
ここまでは理解できました。

この結果をz軸を軸とする円筒座標を用いて表わせば、
Bρ=0,Bφ=(μ0I/4πρ)(cosθA-cosθB),Bz=0
となり、磁束線はz軸を軸とする同心円である。
ここが理解できません。
BρやBφは何を表しているんでしょうか?
分りやすい回答お願いします。

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z-z'=ρcotθ, ρ=√(x^2+y^2)
とおけば
∫dz'/((x^2+y^2+(z-z')^2)^(3/2))=∫dz'/((ρ^2+(z-z')^2)^(3/2))
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Aベストアンサー

デカルト座標系(x,y,z)で書かれたベクトル成分
B=(μ0I/4π(x^2+y^2))(((z-zA)/AP)-((z-zB/BP)(-y,x,0)
を円筒座標系(t,θ,z)へ変換すればよろしい。
ベクトル解析のもっとも始めの部分に座標系の変換の話が出ているので
それを見ながらやってみてください。
いずれも直交座標系でしかもz成分は0なので実質は(x,y)平面と(r,θ)平面での
変換で済むでしょう。

なお、こんな変換をするよりも最初から円筒座標系(t,θ,z)系で考えていけば
ずっとスムースに計算できます。

Qトランスの励磁突入電流について

3φ200Vの系統で線路長が長い為電圧降下の影響を考え、低圧タイトランスで400Vに一度昇圧し、負荷端で200Vに減圧するようにしました。その結果、低圧タイトランス1次側のブレーカを入れたとたん 3000A もの電流が一瞬流れブレーカ(250AT)がトリップしてしまいます(毎回トリップする訳ではない)。これってトランスの励磁突入電流の影響でしょうか?このような場合、どのように対処したら良いでしょうか?ちなみにトランスの仕様は
1次/2次:200/400V
容量:200KVA
定格電流:550/275A
%インピーダンス:3.5%
製造年月日:1988年
です。何かお分かりの方、よろしくお願いします。

Aベストアンサー

突入電流でトリップしているのだと思います。突入電流は一般的に7倍・10倍等といわれています。今回の3000Aは、若干低いような気がします。突入電流抑制タイプの変圧器・後付けの抑制装置があると聞いたことがありますので調べてみてください。又なぜ250ATなのでしょうか?定格電流は550Aでは?本来600ATのブレーカーでは?、とりあえず400ATのフルトリップに上げてみてはいかがでしょか、変圧器の2次側に負荷を接続していたほうが突入電流を抑制すると言う人もいます。


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