誘導電動機固定子コイルに発生する高周波

質問

誘導電動機回転子には深溝型があると調べていましたら、固定子からの磁束が高調波を含んでいて、表皮効果でローターバー上部に高調波電流を集めて、低電流起動できると書物に書かれていました。
なぜ、固定子コイルは高調波が発生するのでしょうか？
固定子スロット間隔または固定子の電磁剛板に起因するのでしょうか。
すいませんが、お教え願います。

回答No.3

foobar

低電流で起動できる　と　高調波　は分けて考えたほうが良いかと思います。

起動時
「回転子には電源周波数（運転時よりも高い周波数）の電流が流れる」
誘導機は通常の運転時には、すべりが数%の回転数で運転しています。このため、回転子には電源周波数の数%の周波数たとえば電源周波数50Hz、すべり5%(一般の誘導機が定格出力で運転しているときはほぼこれくらいの値になるかと)で運転しているときには、回転子には2.5Hzの周波数で電流が流れます。
これに対して、起動時には（すべりが100%なので)回転子には、電源周波数50Hzがそのままかかって、50Hzの電流が流れます。
と、回転子電流の周波数が高くなるのは、高調波によるものではなく、回転子が回転している(すべりが数%)か静止(すべりが100%)しているかによるものが大きいのではないかと。

起磁力分布が階段状
起磁力分布ということは、「ある時刻での起磁力を回転軸を中心にしてぐるりと見回すと（起磁力の空間分布を見ると）、正弦波状に滑らかに変わっているのではなくて、階段状に変わってる」ということかと。
これの原因は、固定子の巻き線が固定子のスロットに納められている（当然スロットは整数）ことが主な原因だったかと思います。
一番簡単な例で固定子スロットが6だとスロットに収まっている電線は
U -W V -U W -V
という具合に並びます。
である瞬間(やっぱり簡単のために、U相がI,V,Wが-1/2Iの時の記事力分布を見ると
I 1/2I -1/2I -I -1/2I 1/2I
と階段状になります。
参考書の記述はこのことをさしているのではないかと思います。(#2さん紹介ページの「巻き線分布に起因する起磁力高調波」がこれに該当します）
(理想的には、非常にスロット数を多くして、導体をうまく配置(固定子表面で導体の配置密度が正弦波になるように)してやれば、起磁力の空間分布は正弦波状になります。)

磁束や固定子電流の高調波(時間的な高調波)になると、これ以外に、(#2さんの紹介ページにも記述のある）固定子と回転子のスロットに起因するもの(スロットの位置関係で磁気抵抗が変わり、磁束に高調波成分が含まれる)や鉄心の非線形性によるものも出てきます。

お礼

有難うございました。勉強になりました。
また、教えてください．

回答No.2

ymmasayan

参考ＵＲＬの８行目からをご覧ください。

参考URL：

http://www.sanyodenki.co.jp/techrepo/1/m.html

お礼

難しいですが、勉強します。
有難う御座いました．

回答No.1

foobar

高調波電流じゃなくて、
・起動時には、すべりsが1になって、回転子には電源周波数(運転時よりも高い周波数)の電流が流れる。
・表皮効果のため、回転子導体表面に電流が集中し、等価的に二次抵抗が大きくなる。
・その結果、起動電流が低下し、同時に起動トルクが大きくなる
・起動後、運転回転数に達すると、回転子電流の周波数が低くなり、導体に均一に電流が流れるようになる。その結果、等価的な二次抵抗が低下し、効率があがる。
だったような。

(高調波も表皮効果で導体表面に集まりますが、その結果は電流の高調波成分にしか寄与せず、起動電流全体を下げるような効果は出ないかと思います。）

補足

おしえていただいて有難うございました。
”回転子には電源周波数（運転時よりも高い周波数）の電流が流れる”との事。
高い周波数は固定子で発生するのですか？
参考書には" 固定子磁束分布はかなり正弦波に近くなるが、各調波の高調波が含んでいる、起磁力分布は階段状の波形になる”と書いてありました。

書いてある事はさっぱり判りませんが、なぜ電源は商用周波数(50/60Hz)なのに、なぜ各調波の高調波が含んでいるのでしょうか？
階段状の起磁力分布は高調波によるものでしょうか、それとも固定子スロットピッチと関係あるのでしょうか？

すいませんが、御教授願います．