直流電動機は三相交流電動機より、値段は高く構造も複雑だが、速度制御は直

質問

直流電動機は三相交流電動機より、値段は高く構造も複雑だが、速度制御は直流電動機の方が優れていると聞いたのですが、なぜでしょうか？ご回答をよろしくお願い致します。

回答No.3

foobar · ベストアンサー

直流電動機だと、トルクが界磁と電機子電流で決まるので、トルクの調節を行いやすく、速度制御系を組みやすい、というのがあります。
交流機（誘導機）だと、周波数や電圧を変えたときに流れる電流（特に過渡的な成分）にトルク分だけでなく磁気エネルギー分も含まれてて（しかも相互に干渉する）高速なトルク制御の妨げになります。
ただし、最近では磁気エネルギー分とトルク分を分離して制御する手法（ベクトル制御など）が確立していて、交流電動機でも直流電動機と同等な制御が可能になっています。

お礼

ご解答ありがとうございました。

回答No.8

foobar

もとの質問から外れてきているのと、断片的にアドバイスを受けるよりも、回転機の教科書などで系統だって学ばれる方がよさそうに思います。（教科書のなかで誘導機の一般と巻き線型誘導機の二次制御のあたりかな。）

＃７補足に関して
「関東地方で５０Ｈｚで運転する２極のモータが３０００rpmで回る場合は、一秒あたりの回転数=３０００/６０=５０ [rps]
これに極数/２(＝１)をかけると、５０。これと電源の５０Ｈｚの差は０Ｈｚになりますが、この場合すべり周波数は０でしょうか？」
０になります。（同期速度で運転）になります。
ただし、通常の運転形態の誘導電動機ではすべり０だとトルクが０なので、現実にはこういう運転状況にはなりません。（摩擦などの機械損失分のトルクは最低限必要。）

「また、関東地方で５０Ｈｚで運転する２極のモータが３６００rpmで回る場合は、一秒あたりの回転数=３６００/６０=６０ [rps]
これに極数/２(＝１)をかけると、６０。これと電源の５０Ｈｚの差は５０－６０で－１０Ｈｚになりますが、すべり周波数には＋とか－があるのでしょうか？でしょうか？」
すべり周波数に正負はあります。
電源周波数で決まる回転数より低い回転数で回っているとき（通常の電動機運転の領域）にはすべり周波数は正、高い回転数で回っているときには負（一部例外はありますが、この場合には発電機として動作している）になります。

お礼

たくさんの質問に対して解りやすいご解答をいただき、有難うございました。電動機の教科書探してみます。

回答No.7

foobar

すべり周波数は、電源の周波数(50Hzとか60Hz)と一秒当たりの回転数*磁極の数/2　の差です。
たとえば、関東地方で50Hzで運転している4極（モータ内部に磁極がN,S,N,Sと4個できる）のモータが1350rpmで回っているとすると、
一秒あたりの回転数=1350/60=22.5 [rps]
これに極数/2(=2)をかけると、45。これと電源の50Hzの差5Hzがすべり周波数です。
（ちょうど、電源周波数で回転している磁力線に対して、回転子が滑って少し遅く回っているような状況です。）

回転数が下がると、すべり周波数は増えます。

お礼

ご解答ありがとうございました。

補足

ご解答有難うございます。たとえば、関東地方で５０Ｈｚで運転する２極のモータが３０００rpmで回る場合は、一秒あたりの回転数=３０００/６０=５０ [rps]
これに極数/２(＝１)をかけると、５０。これと電源の５０Ｈｚの差は０Ｈｚになりますが、この場合すべり周波数は０でしょうか？
また、関東地方で５０Ｈｚで運転する２極のモータが３６００rpmで回る場合は、一秒あたりの回転数=３６００/６０=６０ [rps]
これに極数/２(＝１)をかけると、６０。これと電源の５０Ｈｚの差は５０－６０で－１０Ｈｚになりますが、すべり周波数には＋とか－があるのでしょうか？でしょうか？

回答No.6

foobar

＃５で
図面の添付がうまくできていないようなので、再度図面を添付します。
(どうも、okwaveの画像添付機能がうまく動いてないようです、、。）

お礼

図面まで添付していただき、ありがとうございます。

回答No.5

foobar

巻線型誘導機で二次抵抗を変えたときのトルク特性は添付図のようになります。

二次抵抗を増やすと、トルクをかけたときの速度の低下が大きくなって、負荷のトルクとつりあう回転数が下がります。
（無負荷だとほとんど回転数は変わらない）

トルク特性が変わる理由の概略は以下のとおりです。
誘導機の回転子にはすべり周波数（と固定子の電圧の積）に比例した電圧が誘導しています。
回転子の電流は誘導電圧/二次抵抗で決まります。
電動機のトルクは回転子の電流に比例します。
結果、二次抵抗を増やすと、同じ回転数（同じすべり周波数）でのトルクが減って、同じトルクを出すための回転数が下がります。

この部分の詳細は、電気機器の教科書を調べられるのがよいかと思います。

お礼

ご解答ありがとうございました。

補足

「誘導機の回転子にはすべり周波数（と固定子の電圧の積）に比例した電圧が誘導しています。」というご説明の中の、すべり周波数の意味がよくわかりません。東日本５０Ｈｚ・西日本６０Ｈｚといった周波数とは関係のないものでしょうか？解りやすいご解答がいただければ、大変助かります。

回答No.4

foobar

巻き線型誘導機でノッチで切り替えているのは二次抵抗です。
二次抵抗を変える（大きくする）ことで、すべりとトルクの関係が変わり（同じトルクを出すためのすべりが大きくなる）、同じトルクで運転するときの回転数が変わります。（無負荷回転数はあまり変わりません。）

お礼

ご解答ありがとうございました。

補足

「ノッチで切り替えているのは二次抵抗」ということは、抵抗を変化させ、電流の量を変化させて回転数を変えているということでしょうか？電動機に詳しくないので電流がトルクや回転数に関係しているのでは、と思っているのですが、まちがいでしょうか？

回答No.2

tpg0

三相交流電動機は、誘導電動機になりますから、電源周波数をインバータで可変する事で回転数を変えられますが、電源電圧では回転数を変える事は出来ません。
直流電動機は、電源電圧をゼロから許容電圧までの範囲で無段階に調整する事が可能になります。

お礼

ご解答ありがとうございました。

回答No.1

noname#194317

直流モーターは電源電圧を変えるだけで回転数を自在に可変できますが、三相誘導モーターの回転数は電源周波数に同期しているため、電圧を変えてもトルクが変化するだけで、ほとんど回転数は変わりません。回転を変えるには電源周波数を変える必要があります。

昔はインバータがなかったので、電源周波数を変えることは極めて困難であり、これが直流モーターの方が回転数制御が容易だという理由です。しかし今となってはインバータが当たり前となり、鉄道車両に三相誘導モーターを使うほどになっているため、もう以前ほど困難なことではなくなっていますが。

お礼

ご解答ありがとうございました。

補足

直流電動機のご説明、有難うございます。ご説明のなかで、(三相誘導モーターの回転数は電源周波数に同期しているため、電圧を変えてもトルクが変化するだけで、ほとんど回転数は変わりません。回転を変えるには電源周波数を変える必要があります。)ということですが、巻線型三相誘導電動機などのクレーンでは、１ノッチ、２ノッチなどのレバーで電動機に流れる電流を制御して速度制御するという話を聞いたのですが、電圧を変えると電流の値も変化し速度も変化していくわけでは、ないのでしょうか？電源周波数を変えることでしか、回転数は変えられないのでしょうか？（電圧・電流はあまり関係ない・・・？）