質問
2020/07/05 07:35

直流機と誘導機それぞれについて1つずつ質問です。
  直流電動機は、負荷が増大すると負荷電流が増大(分巻式、直巻式、他励式など励磁方法によって増大の仕方は違うといえど)するらしいのですが、それはなぜですか?電気回路内の物理量とは直接の関係はないはずの負荷が入ったことで、負荷電流が大きくなるのは理屈がつけられない気がするのですが。
  誘導電動機は、トルクが滑りによって変動しますが、誘導電動機に例えばある負荷をかけて、その誘導電動機のトルクが定まった時、トルクは負荷の何と釣り合っている(等しくなっている)のですか?やはり、質量ですか?

電験三種
匿名

回答 3 件
NobodyDid PRO 電験一種、一陸技
回答
2020/07/05 09:28

>直流電動機は、負荷が増大すると負荷電流が増大するらしいのですが、それはなぜですか?
電動機が負荷になした仕事は外部から電力として補給しないといけません。これが理由です。
エネルギー保存則と思っていただければよいと思います。直流交流に限りません。

>トルクは負荷の何と釣り合っている(等しくなっている)のですか?質量ですか?
トルクT*角速度ω=仕事率P ですから、負荷が要求する仕事率と釣り合っています。質量では
ありません。実際は機械損とか、風損とかありますので、その分も負担します。

電動機は
①停止している間は電力を消費しません。offで電気を食わないのは当然です。
②加速中は電力を食います。回転子運動エネルギーの増加分と、外部になした仕事相当分です。
③定速運転中は外部になした仕事相当分の電力を食います。
④電力を仕事に変換する際に発生する変換損分も入力電力として必要です。


匿名
2020/07/05 17:25

自分で質問しといて、恥ずかしい話なんですけど、負荷が要求する"仕事"と電動機のトルク(×角速度ω)が釣り合っていたら、その、個人的な感覚としてはモーターって回転しないような気がしてきたんですけど、その辺りはどうなんでしょうか?力学の本当に初歩の初歩の質問なんですけど、いかんせん自分は電験をクリアするためだけに勉強してたような身なんで、そういう実学的なことに勘が働かないです。nobody did様含め、自分のこの間違った直感を正しく修正していただける方がいらっしゃったら!ぜひ、この"釣り合っている状態"での運動に関する直感的説明を頂けると嬉しいです。

NobodyDid PRO 電験一種、一陸技
回答
2020/07/05 18:21

①誘導電動機の起動時、
a.電動機が発生するトルク<=負荷が要求する仕事率に見合うトルク の場合、電動機は回転しません。
b.電動機が発生するトルク>負荷が要求する仕事率に見合うトルク の場合、電動機は回転し始めます。

誘導電動機の回転中、
②電動機が発生するトルク<負荷が要求する仕事率に見合うトルク の場合、電動機は減速回転します。
③電動機が発生するトルク>負荷が要求する仕事率に見合うトルク の場合、電動機は増速回転します。
④電動機が発生するトルク=負荷が要求する仕事率に見合うトルク の場合、電動機は定速回転します。
という事で、匿名さんのケースは
起動時の話であれば①a.に、回転中であれば④に相当すると思います。
同期電動機の場合は定速回転を維持するか、脱調するかのどちらかですね。
直流電動機の場合は誘導電動機に準じますが、界磁電流を減らすと増速します。


匿名
2020/07/05 18:29

ありがとうございました。


匿名
2020/07/06 02:13

何度も何度もすみません、これで最後にします。あの、かなり初歩に帰ってしまっているかもしれないんですけど、"回転子運動エネルギーの増加"についてnobody did様から教えていただいたのですが、そもそも電動機はなぜ、回転子の運動エネルギーを増加させようとするのでしょうか?この増加分のエネルギーが積み重なって、"電動機が負荷に対して成した仕事"となるのだと思うのですが、おそらく機械ですから、その他の自然現象や他の物理量と話し合いをして、増速することに決まったよ、となるわけはないはずで、何かの作用反作用の結果として、回転子が増速していこうとするはずです。その、回転子の増速の原因となるのはなんなのか教えてくださいませんか?


匿名
2020/07/06 02:25

界磁電流の減磁についてですが、これは直流機の中でも他励機だけにしかできず、しかも、人工的に行わないといけません。おそらく他にダイレクトしろ、間接的にしろ、電動機を増速させようとする作用があるはずなので、それを教えていただけると幸いです。あと、先ほどの質問でふと思ったのですが、"負荷に対して成した仕事"というのは"回転子運動エネルギの増加分"の積分値であっているでしょうか?


匿名
2020/07/06 02:54

本当に何度もになるんですけど、そもそも増速なんてしなければ、負荷に対してなす仕事、というのも発生せず、格好は悪いですが、負荷が重ければイガイガと回り、軽ければそのまま定速回転していると思います。別にわざわざ仕事を要求されたところで、それに応えなければ、もっとすっきりした感じになると思うのですけど、おそらく負荷がかかることで増速せざるを得ない何かが発生してしまうのだと思います。その何か、つまり作用や原因と考えられるものを教えて戴きたいです。

NobodyDid PRO 電験一種、一陸技
回答
2020/07/06 07:11

>そもそも電動機はなぜ、回転子の運動エネルギーを増加させようとするのでしょうか?
>この増加分のエネルギーが積み重なって、"電動機が負荷に対して成した仕事"と
>なるのだと思うのですが、

回転子の運動エネルギーを増加させるのは電動機の本分(本務)ではありません。負荷を
回転させるためには回転子を回転させねばならず、回転子が回転すると自動的派生的に
生ずるものです。回転子の重量が0であれば運動エネルギー(回転エネルギー)は発生しま
せん。但し回転子の重量はフライホイール効果に貢献しますから、必要です。

"電動機が負荷に対して成した仕事"は、P=ωTです。←P:単位時間当たりの仕事(仕事率)
回転子の増加分のエネルギーが積み重なって、"電動機が負荷に対して成した仕事"となる
のではありません。それは間違いです。

>電動機を増速させようとする作用があるはずなので、それを教えていただけると幸いです。
③電動機が発生するトルク>負荷が要求する仕事率に見合うトルク の場合、電動機は増速回転します。

>機械ですから、その他の自然現象や他の物理量と話し合いをして、
>増速することに決まったよ、となるわけはないはずで、
自然現象ですから、その他の自然現象や他の物理量と話し合いをして、
増速することに決まったよ!となります。自然法則に従っています。

>そもそも増速なんてしなければ、負荷に対してなす仕事、も発生せず、
定速で回転している場合も仕事はしています。P=ωTです。←P:仕事率
増速しなくても仕事はしています。P=ωTです。←P:仕事率

>おそらく負荷がかかることで増速せざるを得ない何かが発生してしまう
普通は負荷がかかって増速はしません、減速します。誘導機の場合は減速して滑りが多くなるとトルクは大きくなりそれで負荷が要求するトルクと釣り合うようになります。「増速せざるを得ない何か」はありません。
負荷がかかることで増速するようであれば永久機関ができると思います。


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