電験三種の直流電動機

01　電機子回路の式を先に書く

電機子回路の式を先に書く

電動機の端子電圧V、逆起電力E、電機子電流Iₐ、電機子抵抗Rₐについて、ブラシ電圧降下などを無視するとV＝E＋IₐRₐです。発電機として外へ電力を取り出す式と、電流の向き・符号を混ぜないようにします。

逆起電力はE＝kₑΦω、電磁トルクはT＝kₜΦIₐで表されます。Φは磁束、ωは回転角速度です。回転速度をmin⁻¹で使う場合は比例定数の定義も変わるため、式の記号と単位を合わせます。

02　始動時に電流が大きくなる理由

始動時に電流が大きくなる理由

停止時はω＝0なのでE＝0です。このモデルではIₐ＝V/Rₐとなり、回転時のIₐ＝(⁠V⁠−⁠E⁠)/Rₐより大きな電流となります。始動抵抗や制御回路は、この始動電流を抑える役割を持ちます。

逆起電力は外部から別に印加した電源ではなく、回転によって生じる起電力です。速度が上がるとEが増え、端子電圧と磁束が一定なら、電機子へ流れる電流が抑えられる関係になります。

03　磁束を変える場合は電流も含めて読む

磁束を変える場合は電流も含めて読む

磁束一定ならトルクは電機子電流に比例します。磁束が変わるときは、トルク一定だから電流一定とは限りません。弱め界磁では、電圧式だけでなくT＝kₜΦIₐも同時に使って負荷との関係を確認します。

分巻電動機では線電流が電機子電流と界磁電流へ分かれます。銅損Iₐ²Rₐへ線電流をそのまま入れないでください。直巻・他励など、結線が違えば電流の対応も変わります。

04　電力の収支で式を確認する

電力の収支で式を確認する

V＝E＋IₐRₐにIₐを掛けると、VIₐ＝EIₐ＋Iₐ²Rₐです。電機子への入力が、内部で変換される動力と電機子銅損に分かれることを示します。EIₐから機械損などを引く前に、軸出力と同一視しないようにします。

よくある質問

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