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投稿日:2018年11月12日

【電気電子工学】三相誘導電動機-等価回路編

なぜ今回、記事を書いたのか?

三相誘導電動機の回路を理解する為。

 

三相誘導電動機の種類

この記事では詳しい三相誘導電動機の原理自体の言及は控えます。

下に、リンクを貼って置いたので詳しく知りたい方はどうぞ。

 

 

 

 

三相誘導電動機の原理の簡単な説明

固定子に多相交流を供給することで、固定子に回転磁界を発生させる。

この回転磁界により、回転子と固定子の間にフレミングの力が発生し、回転磁界が回転する方向に回転子が回転するという仕組み。

 

 

 

固定子と回転子の関係を回路で表す。

この固定子と回転子の関係は変圧器の一次と二次の関係に類似しているため、以下のような等価回路で表せる。

(固定子を一次、回転子を二次として考える。)

 

 

 

↑の等価回路は1相分であり、実際の電動機の特性は3相の線間電圧であるので[math]\sqrt{3}[/math]倍する。

 

 

 

右端の抵抗値(ここでは機械出力)に含まれるsはすべりという。

回転磁界に対する、回転速度を表す。

ちなみに、回転磁界の回転数を回転対象が上回ることはない。

 

 

Ns:回転磁界の回転速度(同期速度という)

N:回転子の回転速度(電動機の回転軸の回転速度)

 

 

同期速度は以下のように表せる。

 

 

p:磁極の数

f:交流電圧の周波数

 

で求められる。

 

無負荷試験

s≒0の時の状態。回転機によって発生する、わずかな機械損のみを考慮するのでsが0に限りなく近い時の状態。

 

 

右端の回路はショートしているのでI0の電流のみ流れる。(この電流を励磁電流という)

この時、供給電力をVmとして

 

 

Y:アドミタンス:電流の流れ易さを表す。(大きければ流れ易い)

G:コンダクタンス:アドミタンスの実部に該当。

B:セサプタンス:アドミタンスの虚部に該当。(交流回路において位相を変化させる要素)

 

 

 

 

 

 

Vmを√3で割っている理由は、図の回路では1相のみで考えている為。

 

 

 

 

 

 

拘束試験

s=1の状態。電動機が回転しないように回転軸を固定する。つまりN=0。これは機械的出力が0であり、変圧器が短絡(ショート)した状態とも言える。

 

 

Vs:線間電圧

Is:定格電流(拘束)

Ws:三相入力

 

とすると、以下の式が成り立つ。

 

 

線間電圧を√3で割るのは線間電圧を1相の電圧に戻す為です。

 

[math] W = 3I_{s}R [/math]

 

3を掛ける理由は入力電力は三相である為、1相の分の電力を3つ足し合わせないといけないから。

 

 

 

 

 

感想・気づき

固定子と回転子の挙動が、今回の記事で紹介した等価回路で説明できるという点に驚いた。

 

 

最後まで読んで頂き
ありがとうございました。
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