モータに接続されるコンデンサの役割について

質問

標記については、
http://okwave.jp/qa1370524.html
で、ご質問されているようなのですが、もう少し詳しく教えてください。
当該コンデンサは、回答にあるように始動用のコンデンサとよく聞くのですが、これがどのように作用、働くのでしょうか。
想像では、モーターをonにすると、コンデンサに電荷がたまり、OFFにすると最後は放電してしまうのではないかと思うのですが・・・。
また、電源は当然交流であると思いますが、すると運転中は電荷を出し入れし続けることによりどのような作用を及ぼしているのでしょうか。

すみませんが、このようなコンデンサの作用、働きについてその原理も含めてもう少し詳しく教えてください。

回答No.3

foobar · ベストアンサー

単相交流による磁界
回転磁界にはならず、方向が一定で大きさと向きだけ変わります。
横軸x,縦軸yのxy平面で考えると、
回転磁界は大きさが一定で、磁界の方向が時間とともに変わり（x軸成分とy軸成分で位相が90度異なり、振幅は同じ）ますが、
単相の磁界だと、方向が一定で大きさが時間とともに変化（x軸成分とy軸成分で位相が同じ）します。

コンデンサ始動形単相誘導機
方向が変化せず、強さ（と向き）だけ変化する磁界（交バン磁界と呼ぶこともあったような）は右回りと左回りの回転磁界の合成と見ることもできます。（便宜上左回りを正にして、電源周波数w1とします）
で、速度wrでローターが回っていると、左回りの成分に対するすべりはs1=(w1-wr)/w1,右回りの成分に対するすべりは s2=(-w1-wr)/(-w1)=(w1+wr)/w1 >1
になります。
誘導機の特性で、すべりが1より大きいとトルクが非常に小さいので、
左回りのトルク>>右回りのトルク　となって、全体としては左回りのトルクが発生し、回り続けることになります。
ということで、単相誘導機でも、一旦回ってしまえば、コンデンサなどをつけなくても回転し続けます。

お礼

ありがとうございます。
御回答にあります、単層交流の場合、「回転磁界にはならず、方向が一定で大きさと向きだけ変わります。」というところで、
回転磁界にはならないのはわかるのですが、「方向が一定」というのと「向きが変わる」と言う部分が関連付けられません。
単層でも、交流であればコイル（巻線）を流れる電流の大きさと方向が変化することから、磁界（磁束）の大きさは常に変化するとともに、方向については回転しないものの、たとえば↓の向きと↑の変化はするのではないでしょうか。

また、最後に「単相誘導機でも、一旦回ってしまえば、コンデンサなどをつけなくても回転し続けます。」という部分については、中にはコンデンサについても遠心力スイッチなどにより始動用のコンデンサと運転用のコンデンサに切り替わるものがあるようですが、これはどのような作用（効果）があるのでしょうか。

回答No.4

foobar

方向が変わらず，向きが変わる
「方向については回転しないものの、たとえば↓の向きと↑の変化はする」
はい．まさにそういう状況になります．
（「方向」と「向き」を使い分けています．方位でいう，「南北方向」「東西方向」の「方向」と，（南北方向の中での）「南向き」「北向き」の「向き」の使い分けをしています．)

始動用と運転用コンデンサの切替え
これに関しては，利点などは判りません．申し訳ない．

お礼

申し訳ありませんでした。
基本的なことで恐縮です。
ありがとうございました。もっとしっかり勉強したいと思います。

回答No.2

foobar

質問中のURLにある回答から，コンデンサモータに関する質問かと思ったのですが，違いましたでしょうか．

コンデンサモータは，交流電動機のうちの誘導機の一種です．
（電機子巻線，界磁巻線というものはなく，通常は固定子巻線があるだけです）

モータを大別すると，
・直流電源に接続する直流モータ
機械接点(ブラシと整流子)を使って，電機子巻線を切替えるブラシモータ
半導体スイッチ（半導体変換器）を使って，交流を作り，交流モータを駆動するブラシレスモータ

・交流電源に接続する交流モータ
回転子に磁石や異方性のある鉄心を使い，固定子の生成する回転磁界に同期して回転する，同期機
回転子に短絡導体や短絡コイルをつかって，固定子の生成する回転磁界に若干遅れて追従する誘導機
機械接点を持った整流子機

といったものがあります．
ここで，交流モータは，複数の固定子巻線に位相の異なる交流電流を流したときにできる，回転磁界（ちょうど磁極を一定速度で回したときにできる磁界のようなもの）を使って，回転子を回転させることが多いです．

三相交流を使う場合には，（３対のコイルを使って）回転磁界を作るのが楽なのですが，単相の場合には，そのままでは回転磁界にはなりません．（磁束の方向が変わらず，強弱だけがつきます）
そこで，コンデンサを使って，位相の異なる電流を用意して，回転磁界を作るのがコンデンサモータ，始動時だけコンデンサを使い，始動トルクを出すのがコンデンサ始動モータ，です．
（一旦回り始めると，誘導機の特性（スベリが極端に大きな場合にはトルクが小さい）と，交流磁界の特徴（二つの回転磁界の合成として表すことができる）から，回転磁界でない交流磁界中でもトルクが出ます））

お礼

ありがとうございます。
コンデンサモータは、単相交流において回転磁界を作るためにコンデンサを利用しているということでしょうか。
安易な考えですが、単相であっても交流の場合は、電流の流れる方向から磁束の方向は変化すると思いますが・・・
これは、方向は変わるが回転しないというのが正確なのでしょうか。

回転しないから回転の誘導ができない・・・つまり動かないと・・・・。
ちなみに、動き始めても当然誘導させ続けるために、コンデンサは引き続き必要でしょうか。

回答No.1

foobar

コンデンサモータには、二つの巻き線があります。
一方は、普通に交流電圧を加えます。
もう一方にはコンデンサをつないで、交流電圧を加えます。
コンデンサに交流電圧を加えると、位相の進んだ電流が流れます。
結果、二組のコイルに異なる位相の電流を流すと、コイルの内側には向きが回転する、回転磁界が発生し、モータの回転子にトルクが生じます。

お礼

ありがとうございます。
前回の回答では、始動トルクを得るためとあるのですが・・・今回の説明はこれと同じことを示しているのでしょうか。
また、ご回答の「コイルの内側には向きが回転する」とはどういう意味でしょうか。

はじめに、コンデンサモータとありますが、コンデンサを利用するモータという意味でしょうか。巻線は電機子巻線と界磁巻線のことと思います。
この界磁巻線にも交流電流を流すことで回転磁界が発生し、コンデンサを組み込むことですすみ電流が得られ・・・・、？？？なぜすすみ電流が必要なのでしょうか。
簡単なモータなどは直流電流で磁界を作ってもモータは回転すると思うのですが。