直流発電機の起電力

直流機には直流発電機と直流電動機があることは別項で説明しました。
本項では直流発電機について重要な点を説明します。

直流発電機で重要になるのは、誘導起電力です。
発電機はフレミングの右手の法則が働いて動きます。

この法則から、誘導起電力e(V)は長さl(m)の導体がv(m/s)の速さで磁束密度B(T)の磁界の磁束を切るときに発生する以下の式で表します。

e=Biv

しかし、直流発電機の場合は下図のように導体のコイル辺が回転するので、速さvは回転速度Nを使って求めます。

上の式の場合、1分間の移動距離は電機子の円周πD(導体の直径)×回転速度Nとなります。そして単位を(m/s)に合わせるため60で割ります。
これで発電機で誘導機電力を求めるための速さがわかります。

さらに磁束密度Bは単位面積の磁束なので、図のような形状での磁束密度Bは以下の式で求める必要があります。

実際の導体はもっと複雑なので磁束密度を求めるには、式のように磁極数pと1極の磁束φそして導体の長さlを含める必要があるのです。

上の二つの式を誘導起電力の式(e=Blv)に当てはめると、導体の誘導起電力は以下の式となります。

そして電機子全体の誘導起電力は、電機子の導体数zと電機子巻線の並列回路数aを考慮に入れる必要があり、上の式にz/a倍し以下の式で表します。

直流発電機では、本項で説明した誘導起電力の求め方は必ず覚えるようにしましょう。


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