交流リアクトルの磁束

質問

交流リアクトルをカットコアで設計しました。
磁束計算を最大磁束密度の６０％ぐらいの巻き数で設計したところ、それなりの
ギャップからの励磁電流を得られたのですが、更に電圧を少しあげると励磁電流の
上がり方が一定だったのが、上昇率UPになってしまいました。これは磁束飽和が
近いという事でしょうか？
リアクトルの場合、最大磁束密度の６０％以外にギャップ付近で磁束を消費しているのでしょうか？

回答No.3

ohkawa3 · ベストアンサー

回答(1)(2)再出
コアを１組お使いであれば、磁路の断面積は37mm×80mm＝0.00296m^2なので、
198ターンの巻線に240V印加した場合の最大磁束密度Bmは、
Bm＝Ｖ／(4.44×Ｎ×Ｓ×ｆ)=240／(4.44×198×0.00296×50)=1.84 Tということで、
設計動作ポイントで、すでにコアの磁気飽和が始まっていると思われます。
従って、240Vを超える電圧を印加した場合に、電圧ー電流特性に顕著な非線形性が現れても不思議はなさそうに思います。

お礼

ご教授ありがとうございました。
断面積の計算が間違っているようですね。
よく見直してみます。

回答No.2

ohkawa3

コア材料の飽和磁束密度：Bs（1.7T）に比べ、設計磁束密度：Bmを十分に低い値（1.0T)に設計しているにも関わらず、電圧ー電流特性において、たしかに飽和傾向が表れていますね。

参考URLのデータによれば、カットコアSL-1700の断面積は、37mm×80mmのようです。追記ではコアの断面積を74mm×80mmと記載なさっていますが、コアを2組使う外鉄形の構造であれば、74mm×80mmとしてOKですが、コア1組の構造では37mm×80mmと考える必要があります。（下図参照）

ギャップ長の2.2mmの値も、与条件から計算される値に比べると小さすぎる値のように思います。

コアを何組使っているのか、巻線は集中巻なのか、両脚に分散して巻いているか、ご教示頂けるでしょうか？

また、ギャップは、磁路のなかに2か所あります。2.2mmの値は、それぞれのギャップ長なのか、2か所合計の値なのかもご提示頂けると設計検証に役立ちます。

参考URL：

http://www.nihon-cutcore.co.jp/file/standard_core.pdf

補足

色々と親切にありがとうございます。
　ご指示の通り、一つのコアに巻線を二つ巻いて直列に繋いだ巻数（99TX２＝198T）です。
　ギャップも2.2ミリX2箇所の計算になりますので、磁路からだと4.4ミリになるのでしょうか？
　よろしくお願いいたします。

回答No.1

ohkawa3

電磁気応用製品に経験の深い方であれば読み飛ばして頂きたいのですが、正弦波交流で励磁する場合、電流のピーク値は実効値の√2倍（約1.4倍）です。直流電流でコアの飽和磁束密度以下となるように設計したリアクトルを、直流と同じ実効値の交流電流で励磁すれば、電流のピーク付近では磁気飽和を起こして当然のように思います。

磁気回路の設計について説明する場合、どのような制約条件を前提とするかによって、見かけとして現れる現象が正反対になる場合があります。きちんと現象を説明するには、定性的な説明ではなく、定量的な検証が不可欠と思います。
巻数、コア断面積、ギャップ長、励磁条件（DC/AC，電圧/電流）、所要のインダクタンス（インピーダンス電圧/基準電流）などをご提示になることが可能でしょうか？

補足

ご教授ありがとうございます。　4.8ｋVar　AC240Vで20Aの励磁電流を設定、所要インダクタンス0.038H
巻数計算はV=4.44BSｆNより198T　磁束を約１００００G（カットコアSL1700最大磁束密度17000～18000の約６０％）
コア断面積74ｍｍX80ｍｍ　ギャップ長2.22ｍｍ

AC試験結果　　DC試験はしておりません。　AC240V　20Aはクリアしていますが、磁束を10000Gでで250V,260Vで
220V　18A　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　BH曲線の上の方なのでしょうか？
230V　19A　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　よろしくお願い致します。
240V　20A
250V　21.5A　増加率UP
260V　24.3A　増加率UP　（飽和に近いのでは？）