ゆうどうでんどうき
固定子の三相の巻線で回転磁界をつくり、回転子の導体に誘導される電流と磁界の間の力で回る交流の電動機。回転子は回転磁界の速さ(同期速度)よりわずかに遅く回り、その遅れの割合をすべりという。構造が簡単で丈夫なので、ポンプ、ファン、工作機械、鉄道車両などに広く使われる。インバータで周波数を変えると、速さを広い範囲で調整できる。
やさしい解説で読む: インバーターとは? エアコンやEVで電気を自在に変えるしくみ
「誘導電動機」は、1分野の5問の練習問題に出てきます(パワーエレクトロニクス回路など)。
この用語の分野: パワーエレクトロニクス回路
同期速度は n_s = 120f/p [min⁻¹](f:周波数、p:極数)で、4極の電動機では50 Hzで1500 min⁻¹、60 Hzで1800 min⁻¹です。すべりは s = (n_s − n)/n_s で、1500 min⁻¹の同期速度に対して1440 min⁻¹で回っていれば s = 0.04です。回転子に流れる電流の周波数は s × f で、この例では2 Hzと低くなります。
同期速度では回転子の導体が磁界を切らないので、電流もトルクも生じません。負荷が増えると速さが下がってすべりが増え、回転子の電流が増えてトルクが大きくなり、負荷とつり合う速さで回ります。定格の付近ではトルクはすべりにほぼ比例し、すべりが大きくなりすぎて最大トルクを超える負荷がかかると止まってしまいます。
インバータで周波数を変えると同期速度が変わるので、回転の速さを調整できます。このとき、電圧と周波数の比(V/f)をほぼ一定にして磁束を保つのがV/f制御です。より精密な制御には、電流を磁束をつくる成分とトルクをつくる成分に分けて制御するベクトル制御が使われ、直流電動機のように速く正確にトルクを制御できます。
正解：B. 1500 min⁻¹
同期速度は、固定子の三相の巻線がつくる回転磁界の速さで、n_s = 120f/p [min⁻¹](f:周波数、p:極数)で求めます。50 Hz、4極では 120 × 50/4 = 1500 min⁻¹です。60 Hzの地域では、同じ電動機の同期速度は1800 min⁻¹になります。誘導電動機の回転子は、同期速度よりわずかに遅く回ります。
正解：A. 1710 min⁻¹
同期速度は 120 × 60/4 = 1800 min⁻¹です。すべりは s = (n_s − n)/n_s なので、回転の速さは n = n_s × (1 − s) = 1800 × 0.95 = 1710 min⁻¹になります。回転子の導体が回転磁界を切る速さは同期速度との差に比例するので、回転子に流れる電流の周波数は s × f = 0.05 × 60 = 3 Hzです。一般的な誘導電動機の定格のすべりは、数%程度です。
同期電動機は回転子に永久磁石や界磁巻線を持ち、回転磁界とまったく同じ速さ(同期速度)で回ります。誘導電動機は回転子に誘導される電流でトルクを生むので、同期速度より少し遅く回ります。永久磁石の同期電動機は効率が高く、電気自動車や家電に広く使われています。
周波数を下げて回転子が同期速度より速くなると、すべりが負になり、誘導電動機は発電機として働きます。そのエネルギーはインバータの直流の側に戻るので、制動抵抗で熱にするか、回生のコンバータで電源に戻します。
誘導電動機の回転子は、同期速度よりわずかに遅く回ります。
周波数50 Hzの三相交流で運転する4極の誘導電動機の同期速度として正しいものはどれか。一般的な誘導電動機の定格のすべりは、数%程度です。
周波数60 Hzで運転する4極の誘導電動機が、すべり0.05で回転している。回転子の回転の速さとして正しいものはどれか。誘導電動機の回転子の導体には、回転磁界との相対的な速さに応じて起電力が誘導され、電流が流れます。
誘導電動機が、電動機として運転している間は同期速度ちょうどで回ることができない理由として、正しいものはどれか。誘導電動機の磁束は、加える電圧を周波数で割った値にほぼ比例します。
インバータで誘導電動機の速さを変えるとき、電圧と周波数の比(V/f)をほぼ一定に保つ主な理由として、正しいものはどれか。周波数を急に下げると同期速度が下がり、回転子は慣性でそれより速く回るので、すべりが負になり、誘導電動機は発電機として働きます。
インバータで駆動している誘導電動機を、周波数を下げて急に減速させたときに起こりうることと、その対策の組み合わせとして、…Amazonの検索結果へのリンクです。Amazonのアソシエイトとして、半導体教室は適格販売により収入を得ています。
インバータ 三相交流 平滑コンデンサ 逆起電力 降圧チョッパ(バックコンバータ) サイリスタ 昇圧チョッパ(ブーストコンバータ) 昇降圧チョッパ(バックブーストコンバータ) 正弦波PWM 整流回路