誘導電動機の鉄損について

質問

先日、誘導機の無負荷試験を行いました。

その結果、鉄損は電圧に対して二次関数のように増加していくことがわかったのですが、
モータの材料を変えることなく、励磁電流やトルク電流の制御の仕方によって鉄損を減らすことは可能なのでしょうか？

いろいろ調べてみたのですが、わからなかったのでお願いいたします。

回答No.2

FT56F001

> 励磁電流やトルク電流の制御の仕方によって鉄損を減らすことは可能なのでしょうか？
鉄損は，周波数の1～2乗，磁束密度の2乗程度に比例します。また，鉄損は無負荷損ですから，
(第一次近似として)トルク電流とは無関係で，
磁束密度と周波数だけ，すなわち(第一次近似として)無負荷時の電圧で決まります。

鉄損をどうしても減らせ，という要望なら，磁束密度か周波数を下げれば，鉄損は減ります。
ここで，トルクは磁束密度と負荷電流の積に比例します。誘導機の回転速度は，ほぼ周波数に比例します。トルクと回転速度の積は出力ですから，誘導モータの出力を減らしてよければ，鉄損を減らすことはできます。
#1さんの「鉄損は減らせない」という答えは「出力を一定に保つ」立場からの回答だと思います。ここでは，その裏として「出力を犠牲にしてよいから，鉄損を減らせ」の立場から答えてみました。

回答No.1

ninoue

結論としては不可能です。

概略の動作としては、加えられる交流電圧(の積算値)に対応して磁束が変化し、その磁束を変化させる為に励磁電流が変化します。その関係は鉄心の磁化曲線:ヒステリシスカーブで表されます。
鉄損はこの励磁電流:ヒステリシスに対応した損失と、渦電流損失からなっています。

交流電圧は200V-50/60Hz等サインカーブ状の波形でありこれを変える事は考えられませんので、励磁電流を制御する事は出来ません。

負荷電流も負荷トルクに応じて流れ、その波形制御は意味ありません。

鉄損よりも負荷損:負荷電流に応じた銅損の方が何倍も大きな値です。

励磁電流波形:鉄損を変化させる為には電圧波形をサインカーブ以外に変化させる必要があると思いますが、僅かの損失低減効果があるかどうか程度です。またその為には高価なインバータを介する必要があり本末転倒です。
1000円程度の低減効果があるかもしれない程度の為に、10万円程度のインバータを入れても仕方ありません。

(歪み波形で駆動した場合、反って損失が増え、トルクが脈動して機械系にも悪影響があると思われます)

お礼

言葉が足らず申し訳なかったのですが、実験で使っている誘導機にはインバータが付いています。
この場合、励磁電流をどのように制御すると損失低減効果があるかを知りたいのですが、わからずに困っています。
鉄損を鉄損抵抗の近似式などで表し、計算によって最小値を求めることも考えてみたのですが…見当違いでしょうか？