スターデルタ モーターの端子が解らない時の接続

質問

動画を見てください。
3分20秒ぐらいから、理解できなくなりました。テスターを電流レンジにして、V相の極性を調べるために、V相の2つの端子をテスターにつなぐ。そして、U相の端子の片方を電池につないで、もう片方の端子を電池に触れたり、離したりして、テスターの針がマイナスに振れたり、プラスに振れたりしますが、なぜ、このような方法で、V相の極性がわかるのでしょうか。

回答No.5

mdmp2 · ベストアンサー

NO.4です。
３本の内、２本を入れ替えることで、磁力線の強さが一番強くなる順番が変わるため（右回りを正転とした場合、右回りに磁力線の強さが一番強くなる順番が変化していくが、２本を入れ替えることで、左回りに磁力線の強さが一番強くなる順番が変化していくためだという結論に達しました。
＞＞＞まさにそのとおりです。交流理論とか電気機器について学んだことがないと思われますが、よく、その結論に達したと思います。
http://www.geocities.jp/hiroyuki0620785/ac/acmotor3protfil.htm
に、それをアニメ表現した説明がありますので参考にしてください。

NO,4 の回答で、電源がr-s-t-r-s-t ...... と回転していると申し上げましたが、それは少々飛躍し過ぎでした。「3個のコイルを120度おきに配置して、3相交流電源をつなぐと、3つのコイルが作る合成磁界の向きが回転する」ということなのですが、私の頭の中では、「電源が回転している」というイメージができあがってしまっているのです。いいかげんなことを申し上げて混乱させてしまいました。申し訳ありません。
3相交流を上記のように配置したコイルに流すと、回転磁界が生じることを数式で示した資料がみつかりましたので参考にしてください。
http://www.geocities.jp/hiroyuki0620785/ac/acmotor3protfil.htm
この資料の「4 回転磁界」の項です。
この資料では、
X方向の磁界 Hx = (3Im/2)*Sin(ωt)
Y方向の磁界Hy = (-3Im/2)Cos(ωt)
までしか記述されていませんが、
磁界の方向は、Atan(Hy/Hx) =1*tan(Sin(ωt)/Cos(ωt)) = -ωt （わたしが追加）になると思います。
資料の「図17-5」には、X軸の上の方（第一象限）に磁界ベクトルが記述され、X軸との角度がωt となっています。
「X軸と磁界の方向が成す角度が時間tとともにωの角速度で増加する＝左に回る」ということを示しています。

余談ですが、左に回るのは私の理解とは違っていました。
私が追加した、磁界の方向を示す式、Atan(Hy/Hx) =1*tan(Sin(ωt)/Cos(ωt)) = -ωt では、-が着いているので、
「X軸と磁界の方向が成す角度が時間とともにωの角速度で減る（負の方向に増える）＝右に回る」だと思うのですが、

この資料では、3相交流を、r-s-t ,u-v-w, X-Y-Z ではなくEa, Eb, Ec と記述しています。
そして、Eb は位相がEa より、3*π/2 ラジアン=120度 進んでいます。
3相交流の各相を「r-s-t 」で表したとき、「s相はr相より120度遅れ」「t相はs相より120度遅れ」ですので（と理解していますが）Ea, Eb, Ec をr-s-t に対応させると、ｒ＝Ea(として、) s=Ec, t=Ea となると思います。
この資料を読むときは、その点に注意してください。

お礼

回答ありがとうございました。URL参考になりました。(すみません。上と下の参考URLのリンク先が一緒だったのですが、よろしかったのでしょうか？
間違っていたならばすみません。

長々とお付き合いいただきましてありがとうございます。感謝です。

回答No.6

mdmp2

NO.5です。
すみません。添付ULR は誤りです。
三相交流で回転磁界ができることを数式で示したページがあったのですが、そのページが見つかりません。同様の解説ページがありました。
https://www.jeea.or.jp/course/contents/01115/
このページの「4回転磁界の検証」を御覧ください。

お礼

ありがとうございました。

回答No.4

mdmp2

No.3 です。

１．スイッチをオン、オフして磁場が変化した時、一瞬だけしか、起電力が起こらないですよね。つまり、オンし続けて電流が安定して流れているときは、U相には、一定方向に磁場ができていて、その磁場に応じて、コイルには一方向に電流が流れつづけており、当然、V相にもU相のスイッチをオン、オフした一瞬だけ起電力が起き、オンし続けて電流が安定して流れているときは、U相と逆向きの磁場ができ、その磁場に応じた、電流がコイルにながれていると考えていいのでしょうか。
・・・・につきまして、
ご質問に破綻なく答える自信がありません。
・スイッチをオン、オフして磁場が変化した時、一瞬だけしか、起電力が起こらない・・・Yes
・オンし続けて電流が安定して流れているときは、U相と逆向きの磁場ができ、・・・ここまではYes
　その磁場に応じた、電流がコイル(V相の？）にながれている・・・これは誤り。コイルには地場が変化したときしか電圧が発生しないから。
つぎのようにかんがえるのはいかがでしょう？
http://www.eonet.ne.jp/~hidarite/ce/denjiki03.html
このページの「巻き数と電圧、電流、抵抗、電力の関係」にS型コア変圧器の簡単な構造が載っています。
U相、V相を含む磁気回路をこのS型コアとします。下側の水平部分が回転子です。
実際には、モーターのU極、V極と回転子の間には空隙がありますが、磁気の通り道を考えるだけですから空隙がない（鉄でつながっている）ものとして取り扱っても問題はないと思います。
図のコアの左側垂直部分にU相のコイルが、右側垂直部分にV相のコイルが巻いてある姿を想像してください。コイルは１回巻きです。
V相のコイルがU相と同じく、左側の垂直部分に巻かれているものとします。磁気は鉄部のみを通るものと仮定すれば、コイルがどこに巻かれていても電磁気的作用は同じです。
U相に電池をつなぐと、つないだ瞬間は電流がゼロ、次第に増加し、やがて増加が止まり、一定値になります。これが極めて短時間に起きます。U相のコイルを貫く磁束も、ゼロ、次第に増加し、やがて増加が止まり、一定値になります。
磁束が変化しているときU相のコイルに起電力が発生し、起電力の向きは、磁束（電流）の変化を妨げる方向です。妨げる方向とは、電池のプラスをつないだ端子がプラス、電池のマイナスをつないだ端子がマイナスになる向きに起電力が発生するということです。
V相にもU相と同じ向き、同じ大きさの起電力が発生します。起電力は磁気の変化に由来するものだからです。
ここで、V相のコイルを鉄心上をすべらせて右側の垂直部分へ移動します。すると、端子の左側と右側がひっくり返ります。（疲れたので休憩）

２．・・・仮に３対のペアが決まって、同相の確認ができたとします。必ず、電源の（R,T,S）とつなぐのは、卷き初めのほうですよね？
＞＞＞デルタ結線のモーターは、Uの巻き終わりをVの巻き始めに、Vの巻き終わりをWの巻き始めに、W の巻き終わりをUの巻きはじめに接続します。各相の巻き終わりでUVW を定義するものとすると、Uに電源のR, Vに電源のS, W に電源のTを接続します。電源はR-S-Tの方向に回転していますので、モーターはU-V-W の方向に回転します。モーターのU, V, W 極が回転軸側から見て右回りに配置されているなら、モーターは右回転します。

参考書なんかには、R-U　S-V　T-Wというふうになっていると思いますが、３本の内、２本をひっくり返しても、逆回転になるだけですが、３本とも、ひっくり返してつないだ場合には、どうなるのでしょうか。
正規の接続（正規の回転）　R-S-T: U-V-W-U-V-W-U-V-W-U-V-W-U-V-W-U-V-W-
3本のうち、２本をひっくりかえす。R-S-T: U-V-W →U-W-V-U-W-V-U-W-V-U-W-V- 逆回転
3本ともひっくり返す。R-W　Ｓ-U　T-W？　V相がありません。RとTがモーターの同じ端子(W)につながっているのでR-T短絡です。
R-W　Ｓ－U　T-V なら、R-S-T: W-U-V-W-U-V-W-U-V-W-U-V-W-U-V-W-U-V-W-U-V-W-U-V- 回転方向を見ると、U-V-W になっているので、正規の接続と同じ回転になります。

お礼

ご連絡遅くなりすみません。詳細な回答　ありがとうございました。とても参考になります。
＞U相、V相を含む磁気回路をこのS型コアとします。下側の水平部分が回転子です。～ここで、V相のコイルを鉄心上をすべらせて右側の垂直部分へ移動します。すると、端子の左側と右側がひっくり返ります。

上記の説明、本当によくわかりました。ありがとうございます。

２番めの回答なのですが、本日、仕事が終わりましてから、マックでずっと考えていましたが、多分、３本の内、２本を入れ替えることで、磁力線の強さが一番強くなる順番が変わるため（右回りを正転とした場合、右回りに磁力線の強さが一番強くなる順番が変化していくが、２本を入れ替えることで、左回りに磁力線の強さが一番強くなる順番が変化していくためだという結論に達しました。（誤りであれば指摘してください。）それで、その根拠となるのが、mdmp2さんの回答にあった「電源はR-S-Tの方向に回転しています」です。なぜ、電源は、R-S-Tの方向に回転しているのでしょうか。
回答をいただければ幸いです。宜しくおねがいします。

回答No.3

mdmp2

NO.1 です。

テスターを電流レンジにして、V1にテスターの赤（プラス）、V2にテスターの黒（マイナス）を接続し、U１に電池のプラス、U２に電池のマイナスをつなぐと、つないだ瞬間、V2がプラス、V１がマイナスの方向に起電力が起きますので、テスターは一瞬マイナス側に振れます。．．．．ここまで理解されたというところから始めます。

同相とは、2つの相の巻線の向きが同じということです。言い替えますと、巻線には巻き始めと巻き終わりがありますが、V相の巻き始めをV1, 巻き終わりをV2としたとき、U相の巻き始めがU1, 巻き終わりがU2 ということです。

リード線の、U1, U2, V1, V2, W1, W2がわかっているとき、V1に電流計のプラス側、V2 に電流計のマイナス側を接続し、U１に電池のプラス、U２に電池のマイナスをつなぐと、つないだ瞬間に、電流計は一瞬マイナス側に振れます。
同様に、W1に電流計のプラス側、W2 に電流計のマイナス側を接続し、U１に電池のプラス、U２に電池のマイナスをつなぐと、つないだ瞬間に、電流計は一瞬マイナス側に振れます。

実際はリード線のラベルがわかりません。3組の巻線がありますので、リード線6本あります。1本のリード線と残りの5本のリード線の導通を測ると、5本のうちどれか1本と導通があります。それを繰り返して、3組のペアを分別します。
3組のペアのどれがU相で、どれがV相で、どれがW相であるかわかりませんので、どのペアでもいいので、V相とします。残りの、やはりどちらでもいいのでU相とします。V相のリード線の一方をV1 とします。他方は当然V2 です。
U相の一方を、仮にU1 とし他方をU2とします。
この状態で、U１に電池のプラス、U２に電池のマイナスをつないだ瞬間に電流計がマイナスに振れたなら、U相の一方を、U1 とし他方をU2とした仮決めが正しかったことになります。
もし、U相の一方を、仮にU1 とし他方をU2として、U１に電池のプラス、U２に電池のマイナスをつないだ瞬間に電流計がプラスに振れたなら、U相の一方を、U1 とし他方をU2とした仮定が誤っていたことになります。よって、仮にU1 とした方がU2、U2 とした方がU1 ということになります。
「結果的に」というのは、V相のリード線にV1, V2というラベルを与え、仮にU相のリード線にU1 ,U2というラベルを与えて実験し、電流計がマイナスに振れたなら仮定が正しかった。プラスに振れたなら仮定が誤っていたのでU1と仮定したリード線はU2, U2と仮定したリード線はU1 であったということです。

3組の巻線のどれがV かわからないので、どのペアでもいいので、V相としましたが、構造的にどれをV相としても構わないのです。残りの2つの巻線のうちどちらでもいいのでU 相としましたが、実は、U相は残りのどちらでも良いわけではありません。同相確認（U相の場合、どちらがU1なのか、W相の場合どちらがW1 なのか決めること）したのち、電源のUVW をモーターのUVW に接続して回転させてみます。そのとき、正規の回転方向に回転した場合、仮ぎめしたUVW が正しかったことになりますが、逆回転した場合は、UとW がひっくり返っていることになります。

お礼

返信遅くなりすみません。詳細な回答ありがとうございました。今日、半日、図書館にこもって考えていました。２つ質問があります。

１．スイッチをオン、オフして磁場が変化した時、一瞬だけしか、起電力が起こらないですよね。つまり、オンし続けて電流が安定して流れているときは、U相には、一定方向に磁場ができていて、その磁場に応じて、コイルには一方向に電流が流れつづけており、当然、V相にもU相のスイッチをオン、オフした一瞬だけ起電力が起き、オンし続けて電流が安定して流れているときは、U相と逆向きの磁場ができ、その磁場に応じた、電流がコイルにながれていると考えていいのでしょうか。
その前提ならば、ｍｄｍｐ２さんの回答で理解できました。

２．＞3組の巻線のどれがV かわからないので、どのペアでもいいので、V相としましたが、構造的にどれをV相としても構わないのです。

これについての質問です。

仮に３対のペアが決まって、同相の確認ができたとします。必ず、電源の（R,T,S）とつなぐのは、卷き初めのほうですよね？
参考書なんかには、R-U　S-V　T-Wというふうになっていると思いますが、３本の内、２本をひっくり返しても、逆回転になるだけですが、３本とも、ひっくり返してつないだ場合には、どうなるのでしょうか。（例えば、R-W　Ｓ－U　T-Wというふうに）

以上、２つの質問にご回答いただけたら幸いです。宜しくおねがいします。

回答No.2

noname#252929

まぁ、面白い方法だなぁと思って見ていました。
トランスと同じ原理です。

面倒臭いので、2重巻の空芯コイルで、考えてみてください。

コイルをA,Bとし、Aに電圧を加えると、Bには逆方向の電圧が一瞬発生します。

これはコイルの基本の話で、磁束の変化量に合わせて、磁束を作る電流と逆向きにもう一つのコイルには電流が発生するというものです。

だから、繋いだ瞬間にマイナス方向へ振れるので、同相ですという表現をしていますね。
離す瞬間にはプラス方向へ針が振れているのでもわかります。

これが基本のところ。

インダクションモーターは、コイルが外側についています。
このコイルは、お互いのコイルがずれながら重なっていますので、ちょうど空芯コイルの様に配置されているわけです。
この重なっている部分で、Uのコイルに電圧をかければ、Unoコイルで発生した磁束が、VやWのコイルに加わるので、逆向きの電圧が発生するということです。

それを応用した向きの確認方法ということになります。

インダクションモーターのコイルの構造を調べられればそれも分かると思います。

お礼

返信遅くなりすみません。回答ありがとうございました。

＞インダクションモーターは、コイルが外側についています。
このコイルは、お互いのコイルがずれながら重なっていますので、ちょうど空芯コイルの様に配置されているわけです。
この重なっている部分で、Uのコイルに電圧をかければ、Unoコイルで発生した磁束が、VやWのコイルに加わるので、逆向きの電圧が発生するということです。

上記のこと、大変参考になりました。

＞繋いだ瞬間にマイナス方向へ振れるので、同相ですという表現をしていますね。
離す瞬間にはプラス方向へ針が振れているのでもわかります。
↑
なぜ、それが同相の証明になるのかわかりません。良ければご教授お願いします。

回答No.1

m_and_dmp

U相とV相を通る磁気回路を考えます。
U相に電流を流したことにより、U相のローター（回転子）側から外側に向かう磁気が発生したとします。
この磁気は外側の鉄部を通ってV相に達し、V相の巻線の中を外側からローター側に向かって通ります。U相とは向きが逆になります。
U相に電池をつなぐと、電流がゼロから急激に大きくなり、やがてU相の巻線抵抗により決まる値に落ち着きます。
この電流により、磁気が発生します。磁気の変化は電流の変化と同じ傾向を持ちます。
磁気がゼロから急激に大きくなり、やがて一定の値になります。
この磁気の変化により、巻線に起電力が発生します。起電力は電流の変化を妨げる方向です。
U１に電池のプラス、U２に電池のマイナスを接続すると、起電力はU2からU1に向かう方向になります。
V巻線にも同じように起電力が発生しますが、磁気回路のところで説明したとおり、磁気の向きが逆になりますので、V巻線の起電力は、V1からV２に向かう方向になります。（V2がプラス）
テスターを電流レンジにして、V1にテスターの赤（プラス）、V2にテスターの黒（マイナス）を接続し、U１に電池のプラス、U２に電池のマイナスをつなぐと、つないだ瞬間、V2がプラス、V１がマイナスの方向に起電力が起きますので、テスターは一瞬マイナス側に振れます。
結果から考えますと、U巻線に電池を接続した瞬間に、V巻線にマイナスの電流が流れたなら、U巻線と、V巻線は同相ということになります。

電池を取り外したとき、一瞬、取り付けたときの電流の向きと逆向きの電流が流れます。
電流がある一定の値から急激に減少し、ゼロになるので、磁気もある一定の値から急激に減少し、ゼロになります。起電力は磁気の変化によって発生します。磁気が増加するときマイナスの電流が流れたなら、磁気が減少するときはプラスの電流が流れます。
電池を取り外すときは、電流がある値から一瞬でゼロになりますので、磁気の変化が非常に大きく、起電力も大きいです。だから、火花が出たり、感電する危険があります。

お礼

回答ありがとうございました。返信遅れてすみません。

＞U相とV相を通る磁気回路を考えます。
U相に電流を流したことにより、U相のローター（回転子）側から外側に向かう磁気が発生したとします。
この磁気は外側の鉄部を通ってV相に達し、V相の巻線の中を外側からローター側に向かって通ります。U相とは向きが逆になります。
U相に電池をつなぐと、電流がゼロから急激に大きくなり、やがてU相の巻線抵抗により決まる値に落ち着きます。
この電流により、磁気が発生します。磁気の変化は電流の変化と同じ傾向を持ちます。
磁気がゼロから急激に大きくなり、やがて一定の値になります。
この磁気の変化により、巻線に起電力が発生します。起電力は電流の変化を妨げる方向です。
U１に電池のプラス、U２に電池のマイナスを接続すると、起電力はU2からU1に向かう方向になります。
V巻線にも同じように起電力が発生しますが、磁気回路のところで説明したとおり、磁気の向きが逆になりますので、V巻線の起電力は、V1からV２に向かう方向になります。（V2がプラス）
テスターを電流レンジにして、V1にテスターの赤（プラス）、V2にテスターの黒（マイナス）を接続し、U１に電池のプラス、U２に電池のマイナスをつなぐと、つないだ瞬間、V2がプラス、V１がマイナスの方向に起電力が起きますので、テスターは一瞬マイナス側に振れます。

ここまではわかりました。感謝します。

わからないのは、このあとです。

＞結果から考えますと、U巻線に電池を接続した瞬間に、V巻線にマイナスの電流が流れたなら、U巻線と、V巻線は同相ということになります。

↑
なぜ、U巻線と、V巻線は同相ということになるのでしょうか。良ければご教授お願いします。