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誘導電動機【第2種電気工事士合格までの道】

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 こんにちは、歯医者に行きました。。。やっぱこわいっす☆しまじです☆ 

 第2種電気工事士試験合格への道、第25回っ。今日からは、実際に使用する電気機器や工事用材料について学んでいきます。

 目次

 

誘導電動機

 一番初めは、誘導電動機から学んでいきます。いわゆるモーターですね。

誘導電動機の種類

誘導電動機には、三相誘導電動機単相誘導電動機の2つがあり、さらにこの2つがいろいろな種類に分かれます。 

三相誘導電動機 単相誘導電動機
種類 種類
かご形 分相始動形
巻線形 コンデンサ始動形
- 反発始動形
- くま取りコイル形

 三相誘導電動機は工場などで使用される場合が多く、種類としてはかご形と巻線形とがありますが、現在、良く利用されているモーターは、ほとんどが三相かご形誘導電動機です。

 対し、単相誘導電動機は家庭で使用されることが多いモーターで、単独では動き出しの始動電力を得られないため、いろいろな方法で始動トルクを得てから、回転をします。トルクを得る方法には、いろいろなものがあります。表にあります、分相始動形、コンデンサ始動形、反発始動形、そしてくま取りコイル形などですね。

三相かご形誘導電動機の回転速度

 では、工場などでもっともよく利用されている、三相かご形誘導電動機について詳しく見ていきたいと思います。

 まずは、回転速度について、三相かご形誘導電動機の回転速度は、次の式で表すことが出来ます。

  • N_{s}=\frac{120f}{p} (min^{-1})

  N_{s}:同期速度(1分間あたりの回転数) (min^{-1})

  f:電源の周波数 (Hz)

  p:電動機の極数

1分間に、モーターが何回まわるかを求める式になります。ここで、電動機の極数というものが出てきました。この電動機の極とは、磁石のN極とS極という磁極が、モーターに何個ついているかという事です。モーターは、最低2つの極が付いており、倍々で増えていきます。極が増えれば増えるほど、大きなトルクを得ることが出来ます。

 また、何の負荷もない状態(無負荷)でモーターを回すと、上の式の同期速度とほとんど同じ回転速度で回転し、負荷が増加するにしたがって、回転速度は低下していきます。なお、低下していく回転速度は、電源の周波数に比例します。

三相かご形誘導電動機の始動法

 三相かご形誘導電動機ですが、モーターにスイッチが入った直後、モーターが回転を始める時に、定格電流の4~8倍位の大きな電流が流れます。大きなモーターになればなるほど、非常に大きい電流が流れることとなり、周囲にも迷惑をかける場合などがある為、5.5(kw)以上の三相かご形誘導電動機の始動時は、スターデルタ始動法が使われてます。

 スターデルタ始動法とは、なんぞや?スターデルタ始動法とは、その名の通り、モーターが回転を始める時は、三相3線式の電線をモーターの巻線にスター結線で接続し、モーターの回転速度が上がってきたところで、デルタ結線に切り替えるというものです。

 なぜ、この様に切り替えをするかというと、ずいぶん前に電気に関する基礎理論で学んだ、スター結線だと、電源の電圧に対して負荷側の電圧が\frac{1}{\sqrt{3}}倍になる事から、始動電流を小さくすることが出来るからです。

三相誘導電動機の回転方向の変更

 工場などで、電動の設備を取り付けられる方は、モーターなどに電線を接続して回転させたら、逆に回ってしまった(>_<) という経験あると思います。こんな時は、次の手順にて正しい回転に戻すことが出来ます。

 三相誘導電動機の回転方向を変更するには、3本の結線の内いずれか2本を入れ替えます。

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これで、モーターの取付けもばっちりですね。

三相誘導電動機の力率の改善

 最後に、力率について。三相3線式の負荷について力率を上げる為には、低圧進相コンデンサを接続し、電流の遅れを打ち消してあげればいいのでしたね。モーターについても同様に、電動機の出力(kW)に応じた容量(μF)のコンデンサを並列に接続することで、力率を改善することが出来ます。

 以前の記事です。→力率改善

 

例題1

定格周波数が60(Hz)で極数が4極、低圧三相かご型誘導電動機の同期速度は?

【解き方】

三相かご形誘導電動機の同期速度は、次の式で計算できるのでしたね。

  •  N_{s}=\frac{120f}{p} (min^{-1})

周波数f=60 (Hz)で、極数がp=4なので、値を当てはめていくと、

  N_{s}=\frac{120\times60}{4}=\frac{7200}{4}=1800 (min^{-1})

より、1分間に1800回転するモーターでといえます。

【解答】1800 (min^{-1})

 

例題2

低圧三相かご形誘導電動機について、誤っているものは?

  1. じか入れ始動での始動電流は、前負荷電流の4~8倍程度である。
  2.  電源の周波数が60(Hz)から50(Hz)に変わると、回転数が増加する。
  3. 負荷が増加すると、回転数がやや低下する。
  4. 3本の結線のうち、いずれか2本を入れ替えると逆回転する。

【解き方】

どれが誤っているか、順番に見ていきましょう。

まず1について、三相かご型誘導電動機のじか入れ始動での始動電流は4~8倍程度なので、正しい。

続いて2について、回転速度の式がN_{s}=\frac{120f}{p} (min^{-1})なので、周波数f(Hz)が60(Hz)から50(Hz)へと少なくなると、回転速度は下がります。なので、誤りになります。

もう答えはわかっちゃいましたが、引き続き3について、負荷が増加すると、周波数に比例して回転速度が遅くなるので、正しい。

最後に4について、3本の結線の内、2本を入れ替えると逆回転になるので、正しい。

よって、2が誤りになります。

【解答】2 

 

今日のまとめ 

 今日は、「誘導電動機」について学びました。特に工場などでよく使われる、三相かご型誘導電動機についての内容でした。モーターの正式名称って、こんなに長かったのですねっ

 次回は、照明器具についての内容になります。

 それでは