同期電動機の基本と種類

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同期電動機の基本と種類

家電を知りたい

同期電動機について教えてください。

家電製品マニア

同期電動機は、定常運転時に同期速度の機械動力を発生する回転電気機械です。電機子巻線に多相交流を流すと同期速度の回転磁界ができます。

家電を知りたい

同期速度ってなんですか？

家電製品マニア

同期速度とは、回転磁界の速度のことです。同期電動機は、この回転磁界と界磁鉄心とエアギャップを介して磁束が連結し、回転子を同期速度で回転させます。

同期電動機とは。

同期電動機と呼ばれる家電機器があります。これは交流電力を利用して、定常運転時に同期速度（一定の回転数）で動作する電気機械です。

同期電動機の回転子は、電機子巻線に流れる多相交流によって発生する回転磁界を追従するように回転します。この回転磁界と、界磁鉄心（電磁石）が作る磁界がエアギャップ（空気の隙間）を介して連結することで、回転子が同期速度で回転します。

一般的には、界磁鉄心に界磁巻線を設けて直流で励磁することで安定した運転を実現していますが、永久磁石を用いた永久磁石同期電動機や、磁気ヒステリシスを利用したヒステリシス電動機もあります。

また、エアギャップの磁気抵抗を利用して界磁を作る反作用同期電動機もあります。

界磁巻線を備えた同期電動機では、界磁電流を調整することで、進み力率や100%力率で運転することができ、電力を効率的に利用できます。ただし、特殊な機種を除き、始動トルクがないため、始動時には始動装置が必要となります。

同期電動機とは

同期電動機とは、交流電流で動作する電動機の一種です。交流電流が通過することで発生する回転磁界と、固定子（静止している部分）に設置された永久磁石の磁界が同期して動作することで、一定の速度で回転します。この特徴から、高精度な速度制御が求められる産業用機械や発電機などに広く使用されています。同期電動機は、その種類によって励起方式が異なり、交流電源から励起を行う交流励磁式と、直流電源から励起を行う直流励磁式に大別されます。

同期電動機の仕組み

-同期電動機の仕組み-

同期電動機は、回転子と電磁石が同期して動作する電動機です。回転子は交流によって電磁石に磁界を発生させ、外部から供給される交流電流によって電磁石の磁界が回転します。この回転磁界がローターの磁界と同期することで、ローターが回転します。

同期電動機は、磁界が電磁石によって作られるため、高いトルクと効率が得られます。また、回転速度は供給される周波数によって制御できるため、さまざまな用途に適しています。

同期電動機の用途

同期電動機は、その優れた特性から、さまざまな用途で利用されています。産業分野では、発電機として電力を供給したり、モーターとして機械を駆動したりしています。具体的には、送電線を通じて大規模な電力を送電する発電所や、工場の機械を動かすモーターなどに使われています。運輸分野では、電気自動車やハイブリッドカーのモーターとして、スムーズな加速と高い効率を実現しています。また、周波数制御が必要な分野でも、同期電動機は重要な役割を果たしています。例えば、電力系統の周波数を安定させる同期コンデンサーや、大型蓄電システムの電源として使用されています。

同期電動機の利点と欠点

-同期電動機の利点と欠点-

同期電動機は、高効率、高出力、安定した特性が特徴です。高い効率は、エネルギー損失が少なく、経済的に運転できることを意味します。また、高出力は、同期電動機を大規模な産業用途に適したものにしています。さらに、安定した特性は、負荷の変動に対しても速度が安定しており、正確な制御が可能であることを示しています。

一方、同期電動機の欠点としては、始動トルクが低いことが挙げられます。始動トルクは、静止状態から回転を開始する際のトルクで、同期電動機の始動トルクは低いため、外付けの始動機が必要となります。また、同期速度でしか動作しないことも欠点です。同期速度は固定されており、負荷や電源周波数の変化に応じて変化させることができません。これにより、同期電動機は特定の用途にのみ適しています。