誘導機の原理

機械分野で学習する回転機に、誘導機があります。
本項では誘導機の基礎となる構造や原理について説明します。

誘導機には単相、三相がありますが、主に試験で出題されるのは三相誘導機です。それで本項では三相誘導機の説明をしていきます。

誘導機の構造を簡単に表すと下図のようになります。

固定子には、磁石ではなく鉄心にコイルを巻いた巻線がある固定された部品です。対になったU・V・Wに巻線を接続して三相交流電流を流して磁界を作ります。

回転子は固定子で作った磁界によって回転する部品で、カゴ形回転子と巻線形回転子の2種類があります。

固定子の巻線を一次巻線、回転子のコイルを二次巻線と呼ぶ場合もあるので覚えておきましょう。

続いて誘導機の原理を説明します。
誘導機は電磁誘導に関係したフレミングの右手の法則やアンペアの右ねじの法則を応用した機械です。
固定子に電流を流して発生する回転速度の回転磁界と、回転子の速度の差によって回転子に電圧が生じます。その電圧によって回転子に電流が流れるという原理で動きます。

図のように巻線に流れる電流の正負が入れ替わり繰り返すことで回転磁界が発生するのです。図では磁極数は2ですが、固定子巻線の巻数を増やすと磁極を増やしていくことができます。
磁極数をpとすると三相交流の1周期と回転磁界は、2/p回転という関係になります。

回転磁界の回転速度を、同期速度といい以下の式で求めることができます。

誘導機の場合は、回転子の回転速度が同期速度より速くなることはありません。
この速度差の比s滑りといい下記の式で表します。

試験では計算式は組み合わせて使用しなければならない問題が出ることもあります。
簡単な式ですが過去問題を何度も解いて対策しておきましょう。

以上が誘導機の基本的な構造と原理です。

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