No.2ベストアンサー
- 回答日時:
>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。
No.1
- 回答日時:
直流機の電機子巻線と界磁巻線は,機能が違います。
電機子巻線は,
回転することで逆起電力(誘導起電力)を発生するとともに,
トルクを出すために大きな電機子電流を流し込みます。
直流機の出力と同じ大電力を扱う巻線です。
界磁巻線は機内に直流磁界を作るだけですから,逆起電力は生じず,
わずかな励磁電力を消費するだけです。
分巻直流電動機で,例えば電源が100V,出力が2kWとしましょう。
電機子巻線は2kW÷100V=20Aもの電流を流すのですから,
0.2Ωとかの低い抵抗にしておかないと,
モータではなくて
ヒータになってしまいます。
電機子巻線抵抗で0.2Ω×20A=4Vの電圧降下,
ブラシで2Vの電圧降下があるとして,
残りの94Vが逆起電力とバランスします。
逆起電力×電機子電流=
94V×20Aの電力が機械的出力となり,電動機として軸を回します。
一方,分巻界磁巻線は,例えば1Aとかの励磁電流を流すだけです。
界磁電流調整用の可変抵抗が外付けされるとしても,例えば50V÷1A=50Ωとか
巻線抵抗があっても構いません。
むしろ,分巻機の界磁巻線であれば,
可変抵抗が短絡されて電源電圧が直接かかったとしても,
焼ききれない界磁電流に抑える程度に,
抵抗値を大きくしておく必要があります。
この回答への補足
ご回答ありがとうございました。
電機子巻線のところがわかりました。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。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。
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。同種類の巻線を使用しているのであれば、大電流でも焼ききることがないと思います。また、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。
以上、ご教授よろしくお願いいたします。
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