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電気モーターに負荷がかかったとき電流値が自動的に上がって、ひどいときにはブレーカーが働いて電気が止まったりします。
何故負荷がかかると電流が大きくなるのか、優しく教えて下さい。

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A 回答 (4件)

#2です。



直流モータでイメージが湧くなら、交流でも同じです。

誘導電動機は、固定子によって作られる回転磁界によって
フレミングの右手の法則によって回転子に誘導起電力が発
生して、電流が流れます。
これは、回転磁界側を固定して、回転子が逆方向に回って
いると考えるとわかりやすいと思います。

すると、その電流によってフレミングの左手の法則によって
力が発生します。これは、図を書いて考えるとすぐにわかりま
すが回転磁界の方向と一致します。

こうして、誘導電動機は回転磁界と回転子の間に滑りをもつ
事によってトルクを発生させて回っています。

ここまでわかったら、誘導電動機の滑り-トルク曲線は書けますよね?

ですから、外から力が加わると回転数が落ち(滑りが大きくなり)
トルクが大きくなってバランスする回転数で回ります。

フィードバック制御が無い場合は、ここで終わりです。

しかし、多くの場合回転数制御をするために、フィードバックが
ありますので、回転数が落ちるとトルクを大きくして、元の回転数に
戻そうと制御します。

方法は、回転磁界を速くして滑りを大きくするか、回転磁界の磁束
密度を大きくするかのどちらかです。

多くは、3Dマップによって周波数と磁束密度を制御しますが、
簡単にインバーターで周波数を上げて、回転磁界を速くしてやれば
回転が上がります。磁束密度を上げる場合は電流を増やすわけです
が、どちらの場合も多くのエネルギーを与えるますので、電圧が一定
ならば電流が増えます。

同期電動機も同じようなものです。
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この回答へのお礼

丁寧な回答有り難うございました。
大変参考になりました。

お礼日時:2003/10/13 18:29

電気モータは、固定磁界に対し回転磁界が存在するため回ります。


モータの回転速度は、回転磁界の速度(50Hzとか60Hzとか)によって決まって来ます。
モータは回転磁界部の磁極が変わる事により、固定磁界との反発(吸引)で、回っています。・・回転力

モータの回転力は回転磁界の磁界の力に左右されると言う事がわかると思います。
モータの回転力は次のように計算されます。
回転力=定数×磁束×電流
磁束は電流に比例しますので、回転力は電流の二乗に比例する事になります。

まとめると
モータは設計された回転数で回ろうとします。回るためには回転力が必要であり、必要な電流が流れます。
モータに負荷がかかると、更に回転力が必要になるため、より多くの電流を流すことになります。
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この回答へのお礼

詳しい回答有り難うございました。
参考になりました。

お礼日時:2003/10/13 18:30

こんばんは。



モーターが一定のスピードで回っているのは、外から与えられる
エネルギー(電気)と出力(出している力と回転する速さ)が丁度
釣り合っているからです。

ですから、
負荷が掛かるとモーターの回転数が落ちて、元の回転数にしようと
するので沢山電気を流して力を出します。
そして力の釣り合ったところで、また一定のスピードで回転します。

中学の理科位の話をすると、モーターに電気を流すとフレミングの
左手の法則で力が発生します。F=IBLと表されるように、力は、
電流と磁束密度と電流の流れる導体の長さの積になります。

こうしてモーターが回転し始めると、今度はフレミングの右手の法則
による逆方向の電圧が発生します。これは、E=VBLと表されるよ
うに、速度と磁束密度と磁束を切る導体の長さになります。

この時の、外からモーターに加える電圧と、モーターが回ることに
よって発生する逆起電力が同じになったところでモーターは一定の
スピードで回転します。(実際は、軸の摩擦や空気の抵抗があるので
計算上よりも少し遅く回転します。)

そして、外からの負荷が大きくなると言うことは、右手の法則の速度が
落ちることを意味します。
そうすると、逆起電力が小さくなりって、モーターに繋がっている電源
との電圧の差が大きくなるのでその分、電流が大きくなって左手の法則に
従って大きな力を出して、エネルギー的に釣り合う回転に落ち着きます。

まあ、難しく考えないで、自転車に乗っていて坂道になったら(負荷が掛
かったら)力を出してペダルを漕ぐ(沢山電流を流す)のと同じだと
思って下さい。

この回答への補足

回答有り難うございました。
直流モータではイメージがすぐ湧きますが、交流モータ、すなわち誘導電動機で逆起電力が生じている状況が明確に把握できません。教えて下さい。

補足日時:2003/10/12 23:01
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電気モータに負荷がかかるということは電気モータの回転速度を強制的に下げてしまうことです。


そうするとモータが無負荷の時に発生していた逆起電力が小さくなりモータ回路に加わる電圧が大きくなり電流が増大するのです。
モータにかかる電圧をvとし
モータの内部抵抗をrとし
逆起電力をeとし
モータに流れる電流をiとすると
i=(v-e)/r
です。

この回答への補足

回答有り難うございました。
直流モータではイメージがすぐ湧きますが、交流モータ、すなわち誘導電動機で逆起電力が生じている状況が明確に把握できません。教えて下さい。

補足日時:2003/10/12 23:07
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この回答へのお礼

分かりやすい回答有り難うございました。
上式は私の理解に大変参考になりました。

お礼日時:2003/10/13 18:27

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Qモーター負荷が増大すると電流値が増大するのは?

 
モーターの負荷と電流値の関係は?
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/6607162.html

の質問を立てて回答をいただきました。
そこで、モーターの回転を妨げる方向の負荷が大きくなった場合、電流値は増大するは
仕事の量が増大するというのが、説明のひとつでした。

概念的(たとえば、P=I×V の考え方で、P が増大するためには、Iが増大するからだという説明だと思います。)にはそうだと思うのですが、ミクロ的な電気の基本で考えると腑に落ちません。

それでは、V=I×R の考え方ではどうなるでしょうか?

電圧 V は、変わらないので、電流 I が増大するのは、抵抗 R が減少するからでしょうか?
モーターは、鋼材をコイルで撒いて電磁石を作っています。
その磁力をつかって回転力を作っていると思いますが、コイルに流れる電流が増大するのが、V=I×R の式から腑に落ちません。

説明していただけると、嬉しいです。
よろしくお願いします。

電気は詳しくないので、誤った理解、不足の情報があれば補足・訂正いたします。
 

Aベストアンサー

オームの法則についてですが、交流回路でコイルやコンデンサーを含む回路の場合、単純に抵抗として考えたのでは成り立ちません。これは交流回路では電流が必ずしも電圧と同じタイミングでは流れないからです。例えば、ひとつのコイルがあるとして、この直流抵抗をテスターで測って、一定の電圧を掛けたときの電流の値を測ったとき、直流では計算どおりになりますが、交流では計算値より少ない電流しか流れません。そして交流の周波数が高くなるほど電流はへっていきます。コイルにはこのような性質があります。従って、コイルを含んだ回路では単純に抵抗としては計算しません。インダクタンスという値を使い、周波数に応じた抵抗値を持つ抵抗として計算します。ある周波数での実際の抵抗値で計算すればオームの法則は成り立ちますが、周波数やコイルの持つインダクタンスによって変化するのでV=I×Rという式は用いません。モーターの場合はこの周波数にあたる部分が回転によってコイルが切り替えられる回数にあたります。

オームの法則が成り立たないという表現はちょっと言葉が足りない感がないでもありませんが、交流回路や、コイルに対してのスイッチングが行われる回路では、単純に直流抵抗で考えても正しい結果は得られません。これをさして言われた言葉であると考えるべきでしょう。

また、コンデンサーを含んだ回路も直流の考えではまったく成り立ちません。コンデンサーは直流電流に対しては、コンデンサーの容量と電流によって決まる時間だけ電流が流れて、それ以降はまったく流れなくなります。従って、これも単純にオームの法則を当てはめることは出来ません。テスターである程度大きな容量のコンデンサーの抵抗値を測って見ると判りますが、つないだ瞬間はほぼ0Ω近くの値を示しますが、時間とともに値が大きくなってしまいますので測ることすら出来ません。コンデンサーはコイルとは逆に周波数が高くなるほど抵抗値が小さくなる性質があります。

電気回路図などを見ると、コイルの値を示す単位としてΩが用いられることはなく mHやμH(ミリヘンリー・マイクロヘンリー)等という単位が用いられていますし、コンデンサーは μFやnF(マイクロファラッド・ナノファラッド)等という単位が用いられています。これは電圧と電流の関係に時間という要素が加わり、単純な抵抗のように表すことが出来ないからです。

また、交流回路では位相という問題もかかわってきますが、これは、コイルやコンデンサーなどの素子についてしっかり理解したうえで無いと説明自体に無理がありますので割愛します。

交流回路やコイルやコンデンサーに対してスイッチングを行う回路は直流回路と同じ考え方は出来ないということです。しかし、コイルに発生する逆起電力や電流の遅れ、コンデンサーに発生する電流の進みや、静電容量を加味した数値で計算すればオームの法則と矛盾することはありません。モーターの場合、直流モーターであってもコイルに対するスイッチングが行われるうえに、磁界の中をコイルが動いているという複雑な要素があるため、それらを加味して計算しない限り正しい計算は出来ませんし、交流モーターではコイルに与えられる電流が交流ですので、この時点で直流回路の計算は成り立たない上に、磁気回路の渦電流などの影響も考慮しないと正しい計算結果は得られません。

従って、質問者が行ったV=I×Rとう式ではそれらの要素がまったく考慮されていないので、単純な抵抗のみ回路でしか成り立ちません。

オームの法則についてですが、交流回路でコイルやコンデンサーを含む回路の場合、単純に抵抗として考えたのでは成り立ちません。これは交流回路では電流が必ずしも電圧と同じタイミングでは流れないからです。例えば、ひとつのコイルがあるとして、この直流抵抗をテスターで測って、一定の電圧を掛けたときの電流の値を測ったとき、直流では計算どおりになりますが、交流では計算値より少ない電流しか流れません。そして交流の周波数が高くなるほど電流はへっていきます。コイルにはこのような性質があります。従...続きを読む

Qモーターの負荷と電流値の関係は?

 
モーターが回転しているとき、回転を妨げる方向の負荷が大きくなった場合、電流値は増大しますか、または低下しますか?
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よろしくお願いします。
 

Aベストアンサー

追加説明するため、図解を書きましたが、モータの初歩的な原理
から説明が必要となるため文が長くなり、充分な説明ができそう
にもありません。
次の書籍を購入するか、図書館にて探して参考にして下さい。

1)
書籍名:機械を動かす電気の極意
発行所:株式会社 技術評論社
参照項:3-6項 電動機
参照頁:69~84頁

2)
書籍名:基本からわかる電気の極意
発行所:株式会社 技術評論社
参照項:5.2項 三相電動機
参照頁:214~225頁

更に詳しく知りたい場合は次の書籍を参考にして下さい。
3)
書籍名:電気機械工学
発行所:社団法人 電気学会
発行元:株式会社 オーム社
参照項:第4章 誘導機
参照頁:179~247頁

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)

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モーターのトルクと回転数

なぜモーターのトルクと回転数は反比例の関係になるのですか?

Aベストアンサー

質問中には書かれていませんが、モーターの出力が一定のもとで
ということが必須の条件です。

モータ理論の基礎中の基礎で 出力(W)=角速度×トルク
すなわち
P=ωτ  但しP:出力 ω:角速度(2π×回転数/60) τ:トルク

出力が一定であればモータ速度とトルクは相反関係にあります。
尚通常のモータにおいては、出力が一定ということはまずありませんので
負荷トルクの変動に比例して出力(=一般てきには入力電流)が変動
します。

Q負荷電流の簡易計算

負荷容量より定格電流を求める簡易計算ですが、
例えば
3相200V5.5kwの場合は5.5×4=22A
3相200V5.5KVAの場合は5.5×3=16.5A
となりますよね。
Kwの場合は4倍は内線規定3705-6で唄われていますが、
KVAの場合の3倍はどこで唄われていますか?
唄われていない場合は3倍の根拠を教えてください。
宜しくお願い致します。

Aベストアンサー

1000/(200√3) =2.89なので、これを丸めて使っているかと思います。

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電流値の計算方法

よく電気室や機械室等の動力盤に電流計が盤の扉に付いていますが、電流値は定格電流の値が正常だと思うんですが計算方法がわかりません。たとえば200Vの三相三線式モーター5.5kwではどうなりますでしょうか?素人なのでよろしくお願いします。

Aベストアンサー

>200Vの三相三線式モーター5.5kwではどうなりますでしょうか…

少々専門的になりますが、これだけの情報では定格電流までは分からないのです。
「5.5kW」というのは、モーターから出る力の大きさです。「出力」なのです。

電気エネルギーを機械エネルギーや運動エネルギーに変換するとき、必ず損失があります。
「出力」に「損失」を加えたものが「入力」で、入力と出力の比が「効率」です。

その上、交流の電気には「力率」というものも影響してきます。
したがって、出力のほかに効率と力率が分からないと、電流の計算はできません。

これらが分かれば、
【電流】=【出力】÷【効率】÷【力率】÷【電圧】÷【√3】
で計算できます。

概数でよければ、5.5kWの効率は 0.8~0.85、 力率は 0.75~0.8、定格電流が 24A程度です。

Qモータの駆動トルクと負荷トルク

モータの駆動トルクと負荷トルクがわかりません。
駆動トルクはモーターが生み出すパワーで、
負荷トルクは負荷を動かすために必要なパワーでしょうか?
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

そういう解釈でおおよそ問題ないと思います。
駆動トルクというのはモーター側かた見たもので、負荷トルクというのは負荷側からみたものというふうな解釈ですね、極端な言い方をすれば駆動トルクは回転させようとする力で、負荷トルクはモーターを止めようとする力といったところでしょうか、あと外力トルクと呼ぶものもあります。これは負荷トルクとは区別されて例えば静止しているモーターに負荷するものとは別の力が作用したときにこう呼ぶようです。
具体例としましては、クレーン等は静止していても屋外に設置されていれば風の影響を受けます。こういった場合風による外部からの力ということで外部トルクと呼んでいるようです。

QNをkgに換算するには?

ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?一応断面積は40mm^2です。
1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?
ただ、式の意味がイマイチ理解できないので解説付きでご回答頂けると幸いです。
どなたか、わかる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kgfです。

重力は万有引力の一種ですから、おもりにも試験片にも、地球からの重力はかかります。
しかし、試験片の片方が固定されているため、見かけ、無重力で、試験片だけに40kgfの力だけがかかっているのと同じ状況になります。

試験片にかかる引っ張り力は、

40kgf = 40kg×重力加速度
 = 40kg×9.8m/s^2
 = だいたい400N

あるいは、
102グラム(0.102kg)の物体にかかる重力が1Nなので、
40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
ですね。


>>>一応断面積は40mm^2です。

力だけでなく、引っ張り応力を求めたいのでしょうか。
そうであれば、400Nを断面積で割るだけです。
400N/40mm^2 = 10N/mm^2 = 10^7 N/m^2
1N/m^2 の応力、圧力を1Pa(パスカル)と言いますから、
10^7 Pa (1千万パスカル) ですね。

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kg...続きを読む


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