初心者向け電験三種・機械・6・誘導電動機の基本原理【超簡単に学ぶ!】第三種電気主任技術者
Summary
TLDRこの動画では、誘導電動機の基本原理について解説しています。アルミニウム円盤を使った実例をもとに、フレミングの右手・左手の法則を利用して、磁界と誘導電流がどのようにして回転を生むかが説明されています。また、回転子の種類(かご型と巻線型)や、積層鉄心の役割、同期速度や滑りの公式など、電動機に関連するさまざまな概念も解説されており、視聴者が学習を進める上での基礎知識が丁寧にまとめられています。
Takeaways
- 🔧 誘導電動機は、磁石とアルミニウムの円盤の相互作用により回転します。
- 🧭 誘導電動機の動作原理は、フレミングの右手の法則と左手の法則に基づいています。
- 🌀 回転子は磁石によって誘導電流が発生し、電磁力により回転します。
- 🔌 スリップリングと抵抗が巻線型誘導電動機の速度制御に使用されます。
- 🏗️ 積層鉄心は渦電流による損失を防ぐために使用されます。
- ⚙️ 同期速度は、電流の周波数、極数、回転子の回転数と関係しています。
- 🔢 同期速度の計算式は ns = (p/120) * f 回毎分です。
- 🔄 交流磁界は、電流の周波数によって交差する磁界を生成します。
- 📐 電気角度は、電流の位相の角度を示し、回転子の回転角度と直接関係しています。
- 🔄 滑りは回転子速度と同期速度の差を示し、回転子は常に同期速度よりも遅く回転します。
Q & A
誘導電動機の回転の原理は何ですか?
-誘導電動機は、磁石が回転するとそれに誘導された電流が胴体内に流れ、その電流と磁界の相互作用で回転力(電磁力)が発生します。この電磁力により胴体が磁石の回転に追随して回転します。
フレミングの右手・左手の法則の役割は何ですか?
-フレミングの右手の法則は、磁界の中で動く導体に誘導される電流の方向を示し、左手の法則は、その電流が磁界と相互作用して発生する力の方向を示します。これらの法則によって、誘導電動機の動作が説明されます。
誘導電動機の回転子にはどのような種類がありますか?
-誘導電動機の回転子には2つのタイプがあります。一つは『かご型』で、もう一つは『巻線型』です。巻線型にはスリップリングがついており、外部の抵抗で速度や始動を制御できる特徴があります。
積層鉄心が使用される理由は何ですか?
-積層鉄心は、交番磁界によって発生する渦電流損失を防ぐために使用されます。渦電流が大きくなると熱損失が発生し効率が低下するため、絶縁された薄い鉄板を積み重ねた構造にします。
同期速度とは何ですか?
-同期速度は、回転磁界が回転する速度のことを指します。この速度は、電源周波数と磁極の数に基づいて決まり、公式は『ns = 120f / p』で表されます。
滑りの定義とその公式は何ですか?
-滑りとは、回転子の速度が回転磁界の速度(同期速度)に対して遅れる割合のことです。滑りを示す公式は『s = (ns - n) / ns』で、nsは同期速度、nは回転子の速度を示します。
回転磁界の原理は何ですか?
-回転磁界は、三相交流を120度ずつ位相をずらして流すことで、コイルの磁界が回転するように発生します。この回転磁界が回転子を回転させる力を生み出します。
交番磁界とは何ですか?
-交番磁界とは、磁界の方向が時間とともに交互に変わる磁界のことを指します。交流電流によって発生し、磁界の方向が一定の周期で反転します。
電気角と幾何学的角度の違いは何ですか?
-電気角は電流の位相角度を示し、幾何学的角度は回転磁界が実際に回転する角度を示します。例えば、電気角で360度回転すると、幾何学的には180度回転する場合もあります。
巻線型回転子の特徴は何ですか?
-巻線型回転子にはスリップリングがあり、外部抵抗を接続して速度制御や始動制御が可能です。また、巻線は通常三相であり、巻線の電流を外部の抵抗に流すことで、電動機の動作を調整します。
Outlines
🔧 誘導電動機の基本原理と回転の仕組み
この段落では、誘導電動機の基本的な動作原理について解説しています。具体的には、アルミニウム円盤が磁石に引き寄せられ回転する仕組みがフレミングの右手・左手の法則で説明されています。この動作原理が誘導電動機にも応用されており、磁界と導体の相互作用で回転が生じることが詳しく述べられています。さらに、巻線型とかご型の回転子の違いも触れられ、誘導電動機のバリエーションについても言及されています。
🔌 回転磁界と三相誘導電動機の原理
この段落では、磁石の代わりにコイルを用いて回転磁界を発生させる方法について説明しています。三相交流電流を用いて120度ずつ位相をずらした電流を流すことで回転磁界が生成され、三相誘導電動機がその原理で動作します。また、交番磁界についても説明されており、交流電流により磁界が交互に変化する様子が解説されています。さらに、固定鉄心や積層鉄心の構造についても触れ、誘導電動機や変圧器での渦電流損失を抑えるための工夫が述べられています。
⚙️ 同期速度の公式と回転数の関係
この段落では、同期速度とその公式(ns = 120f / P)について詳しく解説しています。曲数と回転数の関係が反比例していることが述べられ、2極、4極、6極の具体例を用いて同期速度がどのように変わるのかが説明されています。また、電流の周波数が回転磁界の速度に影響を与える仕組みについても説明され、回転数を求める際に公式を使用する重要性が強調されています。
🔄 電気角度と滑りの仕組み
この段落では、電気角度と幾何学的角度の違いについて説明しています。電流の位相変化を表す電気角度と、実際に回転する角度を表す幾何学的角度が異なる点を強調しています。さらに、回転子の速度が常に同期速度より遅くなる現象である滑りについても解説され、その数値化された公式(s = (ns - n) / ns)が紹介されています。滑りの概念は、回転子の動作原理を理解するために重要であると述べられています。
Mindmap
Keywords
💡誘導電動機
💡フレミングの右手・左手の法則
💡回転磁界
💡回転子
💡かご型回転子
💡巻線型回転子
💡滑り
💡同期速度
💡積層鉄心
💡交番磁界
Highlights
誘導電動機の基本原理について学習する。
誘導電動機の回転の原理、フレミングの右手左手の法則を説明。
アルミニウム円盤と磁石を使った回転の説明。
誘導電流と電磁力の関係を解説し、円盤が磁石に従うように回転する原理を示す。
誘導電動機の構造と原理、回転子の説明。
短絡感の説明と、かご形回転子と巻線型回転子の違い。
巻線型回転子のスリップリングと抵抗の役割を解説。
三相誘導電動機の回転磁界の発生原理。
交番磁界の説明、交流電流と電圧のパターンを示す。
固定鉄心の構造、積層鉄心の利点と渦電流損失を防ぐ仕組み。
同期速度の公式を紹介し、周波数と極数による速度の計算方法を説明。
電気角と幾何学的角度の違いを解説。
滑りの概念と滑り率の公式を紹介。
かご形回転子と巻線型回転子の速度制御や指導制御の違いを説明。
まとめとして、同期速度、電気角度、滑りの公式を覚える重要性を強調。
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ええええええ
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今日は誘導電動機の基本原理について学習していきます
誘導電動機農回転の原理用語の意味
同規則と滑りの公式について学習していきましょう
誘導電動機を語る上でどんな参考書にも必ず荒尾の円盤の話が書いてあります
まずはそれについて解説いたします
ここにですねアルミニウムの円盤があるとします
この中心を軸にですねこの ember は回転するようになっています
ではこれにですね磁石を近づけてこの磁石を
こちら方向に動かしたとします
そうするとこの ember もですねこの磁石についていくようにですね
回転しますとところでアルミニウムというのは
弱にはくっつきません
なのにこれなぜ回るのかそれをですねこれから解説していきます
でこれの説明にはですね右ネジの法則で考えるパターンと
フレミングの右手左手の法則で考えるとターンがあるんですが今回は私はですね
フレミングの右手左手の法則で説明していこうと思います
ではですねこの青い部分に着目してください
まつまりここに棒状の胴体があるものと考えてください
ここに磁石があったとしてそれを
こっちに向きに動かしたとしますはいこんな状態です
そうするとですねこの磁石からするとこの棒の胴体は逆にこっちにもいたものと同じに
なりますねそして磁界の向きはへの曲から s 曲なので下向きです
こんな状態ですではこの磁界の向きとこの動いた後フレミングの右手の法則により誘導
電流が
流れるわけですねこうなりますでそれと同時にこの誘導電流電流と磁界の向きから
フレミング左手の法則によりこちら向きに電磁力が発生する
つまり自若と同じ方向にですねそれについていくようにこの円盤も回転します
誘導電動機というのはこれと同じ原理で動きます
stay
ではここにですねこのような胴体があったとします
でこの胴体がですねここを中心にして回転するようになっているものと考えてください
ではこれいいんですね磁石を近づける
今磁石を上から下にこのように移動させたとしますそうするとこの導体というのは
この磁石から見れば上向きに動いたことと同じです
弱による磁界の向きはこの向きです
そうするとこの次回と胴体が動いか抜きによって
フレミングの右手の法則により誘導電流がこのように発生するとそれと同時にですね
この電流と磁界の向きに
よりフレミング左手の法則からこの導体は電磁力
この向きに受けるということになりますでは逆側ね s 極の磁石があったとしてこれ
もね
同じことをやってみてこのように上に動かすそうするとさっきと同じい便利で電磁力を
受けて上向きに動くと
ということでこの導体はこの向きに回転するということになります
つまりこの導体の周りをですね磁石を回転させるとそれについていくようにこの胴体が
ですね
回転するとそういう原理になっています
この回転する動体を回転しと呼びます
これ今1個しかないんですけどもこれ増やした方はですね
よく回るだろうと
おでこの中心カ所でねこの胴体陥落してますんでこれをねちょっと輪っかの状態にし
ちゃいます
こんな状態これを短絡感と言いますでこの短絡感ありますけれども
こんな感じでね同隊でねツナに合わせてしまうこれはね
見た目が顔みたいな形をしていますのでこれは感は他の回転しとなります
回転しにはもう一つのタイプがありましてこういう
巻線型というものがあります
これはですね先ほどのかも肩の回転子と違うところがありましてそれはですね
スリップリングってやつなここについていますこれはですね
ブラシをこのように接触させて改良ですねこのようにつなげておきます
こちらにね抵抗がつないでありますこの巻線は酸素の巻線ですこの巻線の回転振動
中は3層の巻線になっています
でそこで発生した誘導電流のはこちらに流れていくという状態になっています
この抵抗はですね大容量の電動機だと可変抵抗になってたりします
この抵抗は電動機の始動制御だとか
速度制御のためにくっついていますまあ詳しいアワー
シェアですね後日に別の動画で解説いたします
巻線型はねスリップリングが付いていてねこっちの抵抗でまあいろいろ調整するとそう
いう違いがありますので
かご形特別しておいてください
ところで先ほどですね胴体の周りを磁石を回転させていました
でも磁石を回転させる装置を作ってたらそもそもた大変なわけですから
なのでコイルをこのように配置させますでこのコイルに電流を流して
磁界を発生させて回転させる次回を会展示会といい
ます
このような回転磁界を発生させるのにここに交流電流をですね
流していきますこういうのが3つあるんですがそれぞれ
120度ずですね位相ずらした交流電流を流します
そうするとですね磁界が発生するわけですけども
この3つのコイルから発生する磁界合成した次回が回転するようになります
三相誘導電動機というのがこのような原理で回転磁界を発生させ
中にある回転しを回転させるとそういう原理で動いています
ついでなんですが交番磁界という言葉もちょっと説明しておきます
交番磁界というのは向きが交互に逆向きに変化する二階です
例えばこういうのがここにあったとしてこの子犬にですねまぁ交流の電流を流したと
すると時速なこっち向いたりこっち向いたり
これを繰り返しますよね
恋の交番磁界と言います電流とか電圧に交流電流
交流電圧ってありますよねそれの次回のパターンだと
交番磁界と言います交流磁界とは言わないです
先ほどの行為についてもう少しね詳しく説明します
これをですね固定鉄心と言いますこれにコイルを取り付けて開示させるとこんな感じ
ですね
この巻線はこのコイルを表していますこんな状態
これ山荘の巻線になってますねこれさっきの子犬の断面図ですこんな状態です
この巻線こいですね位相120度ずつずらした
交流電流を流すと時速が発生します
ところで固定て神なんですがこれはですねこういう薄い
降板をですねこんなふうにね
何枚も積み重ねてできています
こんな状態ですこの板と板の間は絶縁してあります
これを積層鉄心または清掃鉄心と言います
これは誘導電動機に限らず他の電動機や
変圧器でもこのような作り方をしていますこれ何故このようにするかというと降板時速
による打つ電流損をせぬためです
例えばこのような金属の塊があったとします
ここにですね交番自足を通過させるとこれによってこの渦電流によって熱損失が発生し
てしまう
積層鉄心であればここに交番自足を通過させても打つ電流が発生するのを防ぐことが
できます
そんな原理です
次は同期速度についてここに固定しがあってコイルが巻かれているってこのコイルに
電流流すことによって回転磁界を発生させる
同規則とというのは今これ次回が開店しましたよね
この海自による磁界が回転する速度のことを同期速度と言います
同期速度の公式はこれです ns = p 分の120 f 回毎分とそれでですね
ちょっとね注意して欲しいのがこの f ってのは周波数です
これ何の集
がスーッとかというとこの回転の音周波数じゃありません
この f というのはこのコイルに流し込む電流の周波数のことを言ってますね回転の
周波数じゃないんでちょっとそこ注意してください
それからですねこの p っていうのは曲数のこと言ってますがこの場合だと n 極
s 極でこういう時間が発生しますよね
ns で2つだからこの場合だったら曲数は兄です
勘違いしないで欲しいのがこの6個あるのは胴体数ですのでこれ10曲数じゃありませ
んのでねこれ10曲6度があってね大入試
ないようにこれは胴体数です次局数は ns でこれは2つ分です
ちょっとそこ注意してくださいというわけでこの同期速度の公式これはね
必ず覚えてくださいこれ暗記事項ですあの回転しの速度はねただ単に n って表し
ます
まあこれ後でね滑りのところで説明しますけどもね
ちょっと覚えておいてください
では先ほどのですね同期速度の公式が出来上がる原理についてですね説明したいと思い
ます
ここにコイルがありますこちらにですね山荘の交流の電流があったとします
これはそれぞれ120度ずつ位相がずれてありますではこの電量ですね
1周期分だけ電流このコイルに入力します
そうすると
磁界が発生するんですけれども n 極 s 極でこの向きに違いが発生する
そうするとこれ曲数は ns で2つですね
2曲ということになるではですねこれ一周気分電流を入力すればこれ一回転しますね
でその時の回転の仕方ちょっと考えるんですけどもじゃあここにで
n 極ありますよね一回転ということはあの子の胴体と胴体の間ね
香油に一歩進むにお勧
散歩4方五峰ロップということで6歩移動しましたね
つまり店11週気分を入力すると
ロっぽいどうするとまぁとりあえず今のじゃあこれに考えてみましょう
では胴体数をですねこれ2倍にしましたこっち6個ありますけどもこれ12個あります
この状態の場合は曲数はこのようになります n sns で1234曲数は4個あり
ます
磁界の向きはねこんな状態です n から s
こんな状態で磁界が発生します
ではですねちょっとここ見てみてくださいね港への曲あるんですけどもこれの回転の
仕方みてください
さっき電流1周気分入れたらロップを移動しましたよね
じゃあこっちは同じようにロっぽいをしてみましょう
1歩2歩3歩4歩5歩6歩とここまできましたね
そうするとこの次回は何回転したかというと半分ですね
1/2回転ではですねこちらの2曲1回転倒4曲1/2回転
これの関係をちょっと考えてみるんですが曲数
2倍にすると4曲なるよねじゃあそれと合わせて回転数となっているかと言うと一回転
が1/2会
んなわけだから2分の1になってるんですねじゃあ仮に6曲だったらというと3曲を3
倍している曲です
回転数どうなるかというと
3倍したら回転数は3分の1になります
つまりですね曲すると回転数て反比例しているんですね
2倍だったら1/23倍だったら1/3
もし4倍だったら4分の1になるとでは曲数がピークだったらって考えてみます
そうするとに局から p 曲にするには2分の p by している
じゃあ回転数はっていうと反比例なわけだから
逆数になりますね2分の p の逆数で p 分のに一回転の p 分の2ということ
で
ペピイ曲の場合は p 分のに回転するってことになります
では電流一周忌文を入力した時
p 曲で p 分のに回転するということはつまり fl つ
f 回枚秒のとき何回転するかというと p 曲でこれ深ければいいだけ
p 分納2 f 回毎秒ということになりますこれはあくまで1秒のか
点数だよね1分だったら1分は60秒なわけだから
雑魚の p 分の兄 f に60かければいいと
ということで同期速度もと張る nse rs5分の120 f
回枚付はいこんな感じになりますねこれちょっとね中してほしいんですけど
この単位に注意してくださいこれ毎分ってなってますね
これ毎秒だったらね p 分の2 f になるんですけどもね
まあだったら p 分の120いくと
こんな原理となります
では次はですね電気各幾何学的角度について説明します
これ電験三種の過去問でちょこっと出てたことがありますので今回ちょっとついでに
説明しておこうと思いますまず
田企画って何かっていうとたとえばこの電流の音式を狩りいこう置いたとします
あ= im 3 c だ
このシータの角度の音変化のことを音でん企画って言います
例えばこの電流ね一周忌分の電流
角度で言えば360度分の位相分があるということですよねこれが天気格に当たる
雑魚の360度分の電気各の電離をですね
こちらのコイルにですね入力したとしますそうするとじゃあこっちの角度は何回転数か
というと
まさぴあった通り1回てつまり
360とこっちだったら1/2回転
つまり180度ですねこの角を幾何学的角度と言いますじゃあ例えば
者が10度分のね電流こちらに流したとすると
これ何回転するかというと
半分書いてつまり180とじゃあこっちはというとこの場合は90度ですね
90度回転と
こういうのを幾何学的角度と言いますその違い
覚えておきましょう
次は滑りについて解説しますここに固定して煌2回次巻線があったとしてその中に回転
しがあって回転すると
回転子というのは同期速度つまり次回の音回転速度それよりも常に遅いです
つまりですね次回の回転速度に対して滑ってるわけですね
そのどのぐらい滑ってるかっていうのを数値化したのは滑りになります
レストア等します
でこの時の公式は異なります s = ns 分の ns - n と ns は同期
速度で n はこの回転しの速度です
これは暗記事項ですので必ず覚えましょう
では最後に今日のまとめをします
まず一つ目が誘導電動機の回転の原理を説明しました
フレミングの右手の法則だとか左手の法則
それによって回転しが回転するという原理を説明しました
二つ目回転し改定しには2つタイプがあります
かご型と巻線型特に巻線型はね
スリップリングが付いててそこからですね誘導電流を取り出して外部に抵抗が取り付い
てましたね
あれによって速度制御だとか指導制御をするということを簡単に説明しました3つ目
積層
て新別名清掃て神と思います渦電流をセグという原理を説明しました
4つ目同期速度の公式 ns = p 部の120 f
たいわね回毎分ですって毎分なんで注意してがうまい病だったら p 分の3 f と
なりますこれ必ず暗記してください
爪がでんきかくとう幾何学的威嚇道
電気カクテルはねホイールに入力する電流のね
位相の角度を工藤電気かという敵艦当て木角度というのは会展示会の
いつも回転した角度のことを言うということを説明しました
6つ目が滑りの光式誘導機の場合回転修理も
はい展示会の方がスピード早いです回転 sure ですね滑るわけですねその滑りを
数値化する場合の公式やこれだと
sears 分の ns - l これはもう知ってて当たり前という前提でこれから
勉強していきますので必ず覚えましょう
ん
はいそれでは今日の学習は以上で終わりとなります
もしお役に立てましたら高評価チャンネル登録よろしくお願い致します
ご視聴ありがとうございました
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