直巻電動機

質問

一つ目・このモーターはなぜ無負荷運転で電車の車輪に連結させていれば、動かしていいのか。二つ目・ベルトコンベアにこのモータをなぜ使ってはいけないのか。三つ目・JRの電車の運転席で操作する加速機とブレーキに書いてある（加速器側には、０から５・ブレーキ側には、０から６）この数字の意味を教えてください。以上三つのことを教えてください。

回答No.2

mukaiyama · ベストアンサー

一つ目
直巻電動機は、負荷が軽いと高速に、負荷が重ければ速度が落ちるという特性があります。無負荷や、無負荷に近い軽負荷ではきわめて高速になり、回転子が遠心力に耐えられず、破壊されてしまうからです。

二つ目
ベルトは切れたりスリップしたりして、無負荷になることがあり得るからです。コンベアでなくても、Vベルトで駆動するような機械には使えません。
電車でも車輪が空転 (スリップ) すると、無負荷に近い軽負荷となり、モーターが壊れてしまいます。このため電車の制御装置には、空転を検知することが重大な要素となっています。

三つ目
＞加速器側には、０から５・ブレーキ側には、０から６…

よく観察されましたね。
直巻電動機の速度を変えるには、
(1) 電圧を変える。
(2) 界磁を弱める。

の二つがあります。このうち電圧を変える方法としては、
(3) 直列抵抗を入れる。
(4) 複数のモーターがある場合は、結線方法を変える。

界磁を弱める方法は、
(5) 界磁にタップを設ける。
(6) 界磁にバイパス回路を付けて分流させる。

電車の速度制御として (5) は用いられていません。
直巻電動機を使った電車の多くは、架線電圧が 1,500Vで、２両分８個のモーターを１組として制御されています。最初は８個全部が直列でさらに抵抗が入れられています。ある程度速度が出たら、４個ずつが永久に直列の組を並列につなぎ替えます。

さて本題。マスコン (加速器) の
【1ノッチ】８個全部が直列で、抵抗が全部入っている状態。構内などごく低速運転用。
【2ノッチ】８個全部が直列で、抵抗が抜けた状態まで加速して良いという指令。このときモーターにかかる電圧は最大 187.5V。
【3ノッチ】４個ずつ直列の２組並列で、抵抗が抜けた状態まで加速。これで 375V。
【4ノッチ】モーターに 375Vが加わっている状態で、界磁を少し弱める。
【5ノッチ】界磁を最大限まで弱めて最高速度に達する。

運転士の指令は５段階ですが、この間はもっと小刻みに自動制御されています。
ブレーキについては、モーターを発電機として利用する発電制動とともに、空気圧が関連していて少々複雑ですので、割愛しますが、基本的には加速の場合と同じ考え方です。

お礼

ありがとうございます

回答No.1

ymmasayan

無負荷運転という所はちょっと違いますが。

直巻電動機は起動時に馬鹿でかいトルクを発生し
高速でトルクが非常に弱くなります。
起動時(高加速時)に高トルクは電車にぴったりです。

ただし危険な性質があって無負荷になると超高速回転になってモーターが破損します。
従ってベルト駆動はベルト切れが怖いのです。

直巻電動機も電流制限に抵抗器を使ってノッチ切替します。
ブレーキ側は発電ブレーキでこれもノッチで抵抗を切り替えているはずです。