自己始動電動機とは？仕組みと種類
家電を知りたい
自己始動電動機って何ですか?
家電製品マニア
電源投入時に電動機自らが発生するトルクによって始動する電動機のことです。
家電を知りたい
通常は同期電動機を指すんですよね?
家電製品マニア
はい、そうで、同期発動機は始動トルクがないので、始動装置が必要なんです。
自己始動電動機とは。
電気機器の用語で「自己始動電動機」というものがあります。これは、電源を入れたときに電動機が自らトルクを発生させて始動するもので、通常は同期電動機を指します。通常の同期電動機は、一定の同期速度でしかトルクを発生せず、始動に必要なトルクがないため、始動装置が必要です。同期電動機を始動する方法には、別置の始動電動機を使う方法、可変周波数の電源を用いて低周波で始動する方法がありますが、自己始動電動機の場合は始動巻線を使って自己始動します。始動巻線が、始動時にかご形誘導電動機の役割を果たして始動トルクを発生させます。一方、誘導電動機や直流電動機は始動時にトルクを発生するため、それ自体が自己始動電動機と言えます。
自己始動電動機とは何か？
-自己始動電動機とは何か？-
自己始動電動機とは、外部からの電力供給や機械的なエネルギーを必要とせず、内部の自己始動機能によって自力で回転を開始できる電動機のことです。自己始動機能は、電動機内部に組み込まれた補助巻き線やコンデンサによって実現され、電動機に電力を加えると補助巻き線やコンデンサに電流が流れて磁場が発生し、その磁場が主巻線の磁場と相互作用して回転トルクを生み出します。このトルクによって、電動機は自力で回転を開始します。自己始動電動機は、単相電源や三相電源で使用でき、家電製品や産業機器などさまざまな用途に用いられています。
同期電動機の始動方法
同期電動機の始動方法では、自己始動電動機の中でも同期電動機に注目します。同期電動機は、回転磁界と同期して回転する電動機です。自己始動機能を備えていないため、始動時には特別な方法を必要とします。
一般的な同期電動機の始動方法は、かご形誘導電動機としての始動です。かご形誘導電動機とは、回転子が導体棒を短絡させてかご状にした電動機です。同期電動機では、回転子に短絡巻線が追加されており、この短絡巻線を電源に接続することで誘導電動機として始動します。回転速度が上昇するにつれて、短絡巻線で発生する電磁気力が小さくなり、同期電動機として安定して回転するようになります。
始動巻線による自己始動
始動巻線による自己始動では、スターターコイルと呼ばれる追加の巻線が使用されます。この巻線は、主巻線とは異なる電線を巻いており、主巻線に直列に接続されています。始動時に、スターターコイルに電流が流れて磁界を発生させます。この磁界が主巻線の磁界と相互作用して、回転モーメントを発生させ、モーターの自己始動を可能にします。なお、始動後はスターターコイルへの電流が遮断され、主巻線のみが駆動を続けます。
誘導電動機と直流電動機の自己始動
誘導電動機と直流電動機の自己始動
自己始動電動機を構成する2つの主要なタイプは、誘導電動機と直流電動機です。誘導電動機は、交流電源から動作します。固定子が電磁石として機能し、回転子が導体です。交流が固定子を通過すると、回転子が磁界内で渦電流を発生させます。これにより、ローターに回転力が発生し、モーターが自己始動します。
一方、直流電動機は、直流電源から動作します。永磁石または電磁石で構成された固定子と、電流が流れる導体で構成された回転子があります。直流が回転子に流れると、固定子の磁界に力が発生し、回転子が回転し始めます。
自己始動電動機のメリットとデメリット
自己始動電動機の特徴の一つに、そのメリットがあります。まずは、始動トルクが大きい点が挙げられます。自己始動電動機は、回転子の慣性モーメントが小さく、外部からの始動トルクを必要とせずに自力で始動できます。また、電力消費が低いこともメリットです。自己始動電動機は、始動時に必要な電力が小さく、エネルギー効率に優れています。
一方で、自己始動電動機にはデメリットもあります。まず、速度制御が難しい点が挙げられます。自己始動電動機は、回転速度を一定に制御することが難しい場合があります。また、ノイズが大きいというデメリットもあります。自己始動電動機は、始動時にノイズが発生しやすい傾向にあります。
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