補償巻線とは？役割と用途を解説

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補償巻線とは？役割と用途を解説

家電を知りたい

『補償巻線』について教えてください。

家電製品マニア

『補償巻線』は、電機子反作用起磁力を打ち消すために設ける巻線です。

家電を知りたい

電機子反作用起磁力ってなんですか？

家電製品マニア

電機子電流が流れると、電機子巻線に起磁力が発生し、主磁界に直交した電機子反作用起磁力が生じます。この起磁力がエアギャップでの磁束分布を歪ませてしまうのです。

補償巻線とは。

家電などの電動機に見られる「補償巻線」とは、電動機の回転時に発生する電機子反作用を打ち消すための巻線です。

電機子反作用は、電動機に流れる電流によって発生し、電動機の主磁界とは直角に生じます。この反作用によって、磁場内の磁束分布が歪み、局部的に整流子間の電圧が上昇します。すると、整流火花やアークが発生して危険を招く可能性があります。

補償巻線を主極片のエアギャップに沿って設置することで、電機子導体に流れる電流と反対方向の電流を流します。これにより、電機子反作用を打ち消し、磁場分布の歪みを防ぎます。

補償巻線は、特に大容量の電動機や、速度制御のために弱め界磁を使用する電動機で使用されます。補償巻線は通常、電機子巻線と直列に接続され、電機子電流に比例した電流を流します。

補償巻線とは

補償巻線とは、電機の交流機器において、磁気回路の磁束を制御するための手段のことです。電磁誘導によって発生する磁束に対して、逆向きに磁束を発生させることで、機器の動作を安定化させたり、特性を改善したりします。例えば、変圧器では、二次巻線に流れる負荷電流によって発生する磁束を打ち消すことで、出力電圧の安定化に用いられます。また、電動機では、回転磁界を発生させることで、安定したトルクを実現します。

補償巻線の役割

補償巻線の役割は、電動機が安定して所定の速度やトルクを維持するために不可欠です。電動機には、主巻線と呼ばれる電流が流れる巻線があります。この主巻線の磁界は、回転磁界を発生させ、ローターを回転させます。

しかし、電動機が負荷変動や速度変化にさらされると、主巻線だけで必要な磁界を常に発生させることが難しくなります。そこで、補償巻線が使用されます。補償巻線は、主巻線とは別に接続された巻線で、主磁界と逆方向の磁界を発生させます。この逆磁界が、負荷変動や速度変化による磁界の変動を補正し、電動機の安定した動作を確保するのです。

補償巻線の用途

補償巻線の用途補償巻線は、直巻モーターの回転速度を制御するだけでなく、以下の用途にも使用されています

* -励磁制御- 過励磁の場合に磁気飽和を防ぎ、巻線の温度上昇を抑えます。
* -過電流防止- 過負荷時の電流急上昇を防ぎ、モーターの保護を行います。
* -電圧変動への対応- 電圧変動による回転速度の変化を補償し、一定の速度を維持します。
* -始動トルクの向上- 補償巻線の磁界が直巻巻線の磁界と同方向に作用し、始動トルクを向上させます。
* -制動作用- 補償巻線の磁界が直巻巻線の磁界と逆方向に作用し、制動作用を与えます。

補償巻線の設置方法

-補償巻線の設置方法-

補償巻線の設置方法は、-個々の変圧器の設計と仕様によって異なります-。一般的な設置方法は以下の通りです。

* -一次側巻き込み法- 補償巻線を一次巻線の外側に巻き込みます。この方法では、補償巻線のインピーダンスと一次巻線のインピーダンスが加算されるため、短絡時の電流が低減されます。
* -二次側巻き込み法- 補償巻線を二次巻線の外側に巻き込みます。この方法は、一次側巻き込み法と同様の効果がありますが、二次側巻線のインピーダンスが影響するため、設計がより複雑になります。
* -漏洩磁束補償用補償巻線- 漏洩磁束によって発生する損失を低減するために、補償巻線を別途設置します。この補償巻線は、漏洩磁束と逆方向の磁束を発生させます。