交流リアクトルの巻数計算時の磁束密度の設定

質問

カットコアで単相交流リアクトル（内鉄型コイル２個）ギャップ１ミリ～３ミリを設計したいのですが、変圧器設計時は磁束を14000～16000で設定していますが、リアクトルの場合は磁束をそんなにとれないという情報がありました。（例として11000ぐらい）。
とれない理由としては熱処理が関係しているのでしょうか？
それとも他に理由があるのでしょうか？
それとも変圧器同様14000～16000で設計して良いのでしょうか？
アドバイスよろしくお願いいたします。

回答No.3

ohkawa3 · ベストアンサー

大分混乱なさっている様子ですね。
(1) B=V/4.44ΦFNの式は、正弦波交流に対して適用できる式です。また、ギャップの有無に関係なく適用できます。
(2) ・・・実効値240VにX√２最大値339Vの時は飽和に近くなるのでしょうか
　設計動作点におけるBmを、鉄心の飽和磁束密度Bsと等しく設計すれば、設計動作点を超える電圧を加えればすぐに飽和の影響が現れます。設計動作点の√2倍の電圧を加えたときに飽和が起こると考えるのは誤りです。

お礼

回答ありがとうございます。
実効値240V時Bを1.4Tで設計したのですが、√２倍の339V時はBは1.98Tになりますね。
今日、カットコアのメーカーから1.7T以降から磁束飽和すると連絡がありました。
実測電圧印可試験を10Vずつ行ったのですが、３３９V時は240V定格電流の√２倍より多めに電流が発生していました。
1.7T / √２＝1.2TまでしかBはとれないという事になりますかね。？(1)
カットコアメーカにギャップ有時はBH曲線がギャップ無し時に比べて、曲線がねる（角度が下がる）聞きました。
曲線がねた場合、飽和密度の値は下がるのでしょうか？それとも曲線H側が伸びるだけで飽和密度の値は同じなのでしょうか？(2)
毎回すみませんがご教授おねがい致します。

補足

回答ありがとうございます。
実効値240V時Bを1.4Tで設計したのですが、√２倍の339V時はBは1.98Tになりますね。
今日、カットコアのメーカーから1.7T以降から磁束飽和すると連絡がありました。
実測電圧印可試験を10Vずつ行ったのですが、３３９V時は240V定格電流の√２倍より多めに電流が発生していました。
1.7T / √２＝1.2TまでしかBはとれないという事になりますかね。？(1)
カットコアメーカにギャップ有時はBH曲線がギャップ無し時に比べて、曲線がねる（角度が下がる）聞きました。
曲線がねた場合、飽和密度の値は下がるのでしょうか？それとも曲線H側が伸びるだけで飽和密度の値は同じなのでしょうか？(2)
毎回すみませんがご教授おねがい致します。

回答No.2

ohkawa3

回答(1)追記
＞磁束をそんなにとれないという理由としては熱処理が関係しているのでしょうか？
ギャップ１ミリ～３ミリを設けるような場合は、鉄心の微妙な磁気特性な差異は、最終製品の電気特性にほとんど影響を与えないと思われます。
ご質問者さんの判断基準が不明なので断定はできませんが、私の個人的な考え方では、鉄心の熱処理とは関係ないと思います。

補足

いつもご教授ありがとうございます。
インターネットにて東京精電舎さんのリアクトル設計情報（巻数の決定）よりB=V/4.44ΦFNとありました。
変圧器（ギャップ無し）とリアクトル（ギャップ有）では磁束密度Bの計算方法は同じで良いのでしょうか？(1)

１Φ　2.4Kvar　240V　10A 50Hz H＝0.0764　日本カットCS800A仕様　内鉄型　B＝14535　N=340T（コイル170T二個）
　　　ギャップ2.63ミリ　　　　　　　 　（面積2.5X8.5X10-４）

0Vから電圧試験した所、330V付近から励磁電流が急に上がり始めました。
ちなみにですが、素人考えで実効値240VにX√２最大値339Vの時は飽和に近くなるのでしょうか？(2)

よろしくお願いいたします。

回答No.1

ohkawa3

交流リアクトルの磁束密度の設定とのご質問ですが、
交流リアクトルの用途も多々あって、用途ごとに必要とする特性は異なります。
鉄心に用いる磁性体には、磁機飽和の現象があるので、励磁電流のピークf値が鉄心が磁機飽和を起こす値を超えると、電気的な挙動が大きく異なることになります。
使用する用途が、磁気飽和を起こすと支障がある場合は、定常動作における設計磁束密度を「低め」に設定することもあるでしょう、過渡的（ごく短時間の）な磁機飽和が問題とならない用途であれば、鉄心の飽和磁束密度に近い値に、定常動作における設計磁束密度を設計することで、経済的な設計が可能となります。

「リアクトルの場合は磁束をそんなにとれないという情報がありました。（例として11000ぐらい）。」との情報と、ご質問者さんのリアクトルの用途は同じでしょうか？

設計検証に工数を割くことができない状況であれば、交流リアクトル単品のコストが上がっても、安全側の設計を選択することも合理的な考えかたと思います。

ご期待に副うことができませんが、ご提示の情報だけでは、何とも判断できないと思う次第です。

まずは、「リアクトルの場合は磁束をそんなにとれないという情報」の情報源をご提示下さい。合わせて、ご質問者さんのリアクトルの使い方と、リアクトルに期待する機能について追記して頂ければ、何らかの追加回答ができるかもしれません。

補足

丁寧な回答ありがとうございます。
仕様用途については、試験用、A種リアクトル、ある程度の連続運転と思われます。
過渡的（ごく短時間の）な時期飽和とは50Hz1秒内の最大値の事を言われているのですか？それとも数秒、数十秒の事でしょうか？
励磁電流のピーク値が磁気飽和とは、どうゆう状態でしょうか？電圧と磁束からの時期飽和は無負荷試験でイメージが
わくのですが、電流から磁束飽和とはどんな感じでしょうか？素人ですいません。
ご教授お願い致します。