コイルの突入電流が流れる理由について

コイル（誘導負荷）に突入電流が流れる理由を教えてもらえないでしょうか？

容量に突入電流が流れるのはわかります。
しかし、コイルに流れる理由がいろいろ調べてはみたのですが　いまいちはっきりわかりません。

あと、誘導負荷には直流電源でも突入電流が流れると考えていいのでしょうか？

すいませんが教えてください

No.1 回答者： kuro804 回答日時： 2012/01/21 09:42

こんにちは

この方面には疎いのですが、まともな回答が来るまでの暇つぶしと考えて下さい。

たぶん、誘導負荷の代表的な電動機、あるいは鉄片を吸引する電磁リレーなどの交流機器を指していると思います。
直流の理論では、容量負荷には突入電流が流れ、誘導負荷は逆起電力により突入電流は流れません。
交流での誘導負荷である電動機などは直流で言う突入電流ではなく、電動機が定常運転にまで移行する過程、つまり停止から定常運転に達するまでの過度期に発生する過剰な電力投入を示していると思います。

この回答へのお礼

回答いただきありがとうございます。
また　お礼が遅くなってしまいすいませんでした。

回答のとおり、定常運転まで移行するまでの現象のようです。
（沢山の方が回答をくれました）

ありがとうございました

お礼日時：2012/01/29 15:45

No.2 回答者： sou_tarou 回答日時： 2012/01/21 11:27

容量性の負荷で突入電流が流れるのがわかるのなら

同じように誘導性負荷には励磁のための電流が流れると考えてください。
参考ＵＲＬに変圧器の励磁突入電流を書いときます。

参考URL：http://www.jeea.or.jp/course/contents/07304/

この回答へのお礼

回答いただきありがとうございます。
お礼が遅くなってしまい申し訳ありません。

紹介いただいたサイトは既に見ていたんです。
その上で、いまいち理解できなかったのです。

ただ、回答がシンプルでわかりやすかったです。
あれこれ考えず、まず容量がチャージのため電流が流れるように
コイルは励磁のため流れるものだと考えるようにします。

ありがとうございました

お礼日時：2012/01/29 14:56

No.3 回答者： el156 回答日時： 2012/01/21 13:03

突入電流を急峻に立ち上がる(立ち下がる)電流という意味に捉えるならば、

コイルに突入電流が流れるのは、コイルがコイルでなくなる場合だけです。
e=L*di/dtが効いている間は突入電流を流すことは無理です。
コイルがコイルでなくなる場合は、例えば2次巻線に電流が流れた場合です。
4相モーターの反対相に電流が流れた場合なども同じです。

この回答へのお礼

回答いただきありがとうございます。
またお礼が遅くなってしまい申し訳ありませんでした。

回答いただいた内容ですが、私もエンジニアのはしくれですので
なんとなくイメージはできます。

コイルがコイルでなくなる場合

コイルは定常状態では　電流は流しにくくする特性が
あるので、そういったコイル特性をもつまで

つまり、励磁が完了するまでという認識でいいのでしょうか？

回答ありがとうございました

お礼日時：2012/01/29 14:59

No.4 回答者： FT56F001 回答日時： 2012/01/21 17:22

コイルに交流電圧をかけると，定常状態では90゜遅れた交流電流が流れます。

しかし，コイルに流れる電流の瞬時値は急変できないため，スイッチ投入直後の電流は0です。スイッチを投入する瞬間の交流電圧の位相によって「90゜遅れた交流電流」と「電流は0から始る」の差を埋めるために，過渡的に直流電流が流れます。これが誘導負荷の突入電流と呼ばれるものです。突入電流は回路の抵抗で減衰します。突入電流の大きさは，投入時の交流電圧の位相で変化します。すなわち，交流電圧の瞬時値の最大付近で投入すれば突入電流は小さく，交流電圧瞬時値の0付近で投入すれば，大きな突入電流が流れます。

なお，直流電源にコイルをつなぐ場合は，突入電流は流れません。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
また、お礼が遅くなり申し訳ありまでんした。

回答の内容ですが、なんとなくイメージができます。
ただ、もやもやしており　はっきりしないといった感じです。

「90゜遅れた交流電流」と「電流は0から始る」の差を埋めるために

しかし、この表現の仕方は素晴らしく理解しやすいです
（それに加えてエンジニアの心に刺さります）

その差のつじつまをあわせるため　投入直後　理屈ならマイナス電流のはずの
ものを０にする必要があるため、一気に電流が流れるという意味ですね。


直流電圧は流れないとおしゃっていますが、インターネットでいろいろな資料を
見ましたが、流れるようになっていましたが・・・・

お礼日時：2012/01/29 15:27

No.5 回答者： foobar 回答日時： 2012/01/21 17:28

コイルに交流電圧を印可したときには、磁束の時間微分dψ/dtが電源電圧と拮抗するだけの磁束が必要です。

コイルに交流電圧を接続した直後を考えると、最初、磁束がほぼ0からスタートし、電圧を積分しただけの磁束が発生していきます。
投入する電圧の位相によっては、増加してゆく磁束が飽和磁束を超えて鉄心が飽和し、必要な磁束を発生するのに必要な励磁電流が増えます。
このように、励磁電流が急増し、突入電流が流れます。

この回答へのお礼

回答いただきありがとうございます。
また、お礼が遅くなり申し訳ありませんでした。

回答内容ですが、なんとなくイメージできます。

磁束が飽和磁束を超えて鉄心が飽和したあとも
磁束を増加させるために電流が増えるのですか？？

飽和磁束になっているということは
もう磁束は増加しないというように考えてしまうのですが・・・・

お礼日時：2012/01/29 15:33

No.6 回答者： el156 回答日時： 2012/01/21 21:06

No.3です。

コイルが鉄心入りで磁気飽和する場合に関して補足します。
磁気飽和するとLが減少するため、コイルの端子電圧が同じでもdi/dtは大きくなります。
端子への入力が一定の交流電圧なら、磁気飽和を起こす電流に到達する毎にLが減った分だけdi/dtを確保しようとして電流波形が歪んでピーク電流が発生します。しかしこのピークは毎周期同じように発生するので、あまり「突入電流」とは呼ばないと思います。
端子への入力が一定の直流電圧なら、ステップ状の電圧を印加すると電流は直線的に増大し、磁気飽和を起こす電流に到達するとLが小さくなって電流の増大速度が増大し、最終的には直流抵抗で決まる電流で頭打ちになります。この間、磁気飽和があっても無くても、電流は増える一方で減ることは無いので、これも「突入電流」とは呼びません。
仮に電圧を印加する直前に鉄心が偏磁していた場合、偏磁と同じ向きに電圧を引加したとき偏磁が無い場合と比べて飽和が早くやって来ます。この時引加する電圧が一定の交流電圧なら、鉄心が与えた交流によって消磁されるまでの間、その向きの電流が大きくなり、消時されると電流が減るので、この場合は電圧を加えた直後の増大している電流を「突入電流」と呼ぶと思います。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

回答の内容は定常状態での電流についてですよね。
定常状態の電流について　なんとなくイメージができます。

ありがとうございました

お礼日時：2012/01/29 17:35

No.7 回答者： foobar 回答日時： 2012/01/22 09:01

コイルに直流電圧を加えた場合には、最終的には巻線抵抗と電圧で決まる電流(定常電流）になります。

並列にコンデンサがつながったりしていなければ、定常電流になる過程で定常電流を超えるような電流が流れることはありません。

＃５で書いた磁気飽和が起きた場合、定常電流になるまでの時間が短くなるだけです。
最初は電流が穏やかに増加し、途中から急増して定常電流値になります。

この回答へのお礼

回答いただきありがとうございます。
また、お礼が遅くなり申し訳ありませんでした。

直流電圧だと電流値は抵抗で決まる

というのは理解できます。

しかし、直流電圧も投入直後は交流ではないでしょうか？
つまり、いきなり直流にならず　電圧が立ち上がる過程が
ACという意味です。

その間については　どう考えればいいのでしょうか？

お礼日時：2012/01/29 15:12

No.8 回答者： burahuman 回答日時： 2012/01/22 16:59

ご質問のイメージが湧かないのですが

１、鉄芯入りコイルに交流電圧を加えた時の話ですか？

２、鉄芯入りコイルに直流電圧を加えた時の話ですか？

３、誘導電動機に交流電圧を加えた時の話ですか？

４、それとも・・・・

この回答へのお礼

回答いただきありがとうございます。
また、お返事が遅れてしまいすいませんでした。

いろいろと分類して質問してくれていますが、
私には　そういった分類別で　違いがあることすら
わからないのが正直なところです。

自分の疑問はすっきりさせたいと　思うと

全てについて　はっきり知りたいですね。

鉄心入り・コイルだけ・モーター　

お礼日時：2012/01/29 15:36

No.9 回答者： FT56F001 回答日時： 2012/01/23 20:26

#4です。

ご質問を
>鉄心入りコイルに交流電圧を加えた時の話
と思って回答しています。

基本的には#4で述べたように，
突入電流は，交流電圧をインダクタンスに加えた時，過渡的に載る直流電流の効果です。
ただし，#5さんがおっしゃるように，磁気飽和が絡むと，非常に大きな突入電流が流れます。

磁気飽和の効果は難しいので，シミュレーションしてみます。
インダクタンスL=0.5H，抵抗R=3Ωの直列回路に，実効値V=40V，f=60Hzの交流電圧sin波を加えた時の電流値のシミュレーションです。
磁気飽和なし(赤線)に比べて，飽和あり(青線)の突入電流第一波が，とても大きくなることが分かります。ただし磁気飽和特性をi=L*Isat*atn(i/Isat)，Isat=0.38Aと仮定しました。

同じ飽和ありでも，交流電圧の位相をcosに変えると，突入電流はほとんど見えません(緑線)。
これは定常状態の電流がほぼsin波で，スイッチ投入時に過渡的な直流成分が必要ないからです。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
波形データーまで載せてくれて恐縮です。

なぜ、鉄心入りだと突入電流が大きくなるのですか？
鉄心入りと鉄心無しで　何が変わるのですか？

すいません、理解できていなくて・・・・

お礼日時：2012/01/29 17:37

No.10 ベストアンサー 回答者： burahuman 回答日時： 2012/01/29 13:09

8です、質問者さんに一言！

適切な回答がご希望ならばお礼や補足欄に貴方の気持ちを書いた方が良いですよ。
どういう事を想定しての質問なのか、回答者さんの内容で納得したのかしてないのか。
リアクションが無ければ何にも分りません。意思の疎通はとても大事です。

まさかこのまま無言で立ち去るなんて事は無いでしょうけど。

この回答へのお礼

ご指摘いただきありがとうございます。

おっしゃるとおりです。

こんなに丁寧な回答を皆さんにいただいていて
そのままお礼もないというのは　考えていません。

遅くなってしまい大変申し訳ありませんでした。

私事ですが、身内にトラブルがおこってしまい
昨日までバタバタしておりました。
（ちなみに、来週　手術です）

すいませんでした。

また、真摯なご指摘をくれてありがとうございました。
感謝致します。

お礼日時：2012/01/29 15:04