リアクトルとは・・・。

質問

リアクトルについて、一般的な使用環境（電流や周波数など）を教えてください。
よろしくお願いします。

回答No.6

ikkyu3 · ベストアンサー

間違えました。訂正します。
＞銅損を求めるのは、あくまで「巻線抵抗Ｘ電流」です。
電流は、2乗でした。

ついでですので、少し追記します。
＞交流抵抗とは、インダクタンス或はリアクタンスの部分ですから、蓄積または吸収なの＞で無効電力となるため損失にはなりません。計算不要です。
このように書きましたが、これは、電気に不慣れな方に説明する時にインピーダンスのことを交流抵抗と称して説明してることがあるためです。
交流抵抗が、銅線の交流を流した時の表皮効果などを考慮した抵抗の意味ならば、その通りです。

損失を重要視するのは、電力の損失となることもそうですが、損失は、すべて熱になり温度上昇の原因となるからですね。
小形の物は、温度よりも損失そのものが問題になり、大型の物は、放熱が難しくなり損失そのものよりも温度上昇が問題になると思います。

損失の計算や温度上昇の計算は、正確には難しいので、概算にしておいて、試作と最悪条件での実測や試験を慎重に繰り返すことが重要と思います。

昔から士農工商、電源屋などといって、心臓部である電源にコストダウンの皺寄せがきますね。
がんばってください。

お礼

本当にありがとうございました。技術者としてまだまだ歩き始めたばかりなので、もっと精進したいと思います。また電気関係で質問することもあると思いますので、その時はよろしくお願いいたします。

回答No.5

ikkyu3

チョッパ式のコンバータですね。
ＩＧＢＴと聞いてやっとリアクトルの用途が分りました。
新幹線もクーラーも分りました。インバーター・コンバーターでしょう。
確かにチョッパー式が簡単でコストも低そうですね。

＞（１）昇圧するためにスイッチングを繰り返すと、リアクトルに入力される
＞直流電流は脈動していますが、コイルの銅損を求める場合
＞どのように求めればいいのでしょうか？直流分と交流分に分けて
＞考えればいいのでしょうか？
ひずみ波形とか実効値とかの用語はご存知でしょうか。
チョッパーの波形は、ひどく歪んでいると思います。この仕事では、ぜひ、オシロスコープで電圧や電流の波形を観測してください。
損失を計算するには、この波形を分析して直流と色々な周波数の交流にわけてから実効値にする必要があります。
この辺は、大分数学的でフーリエ級数に展開することになります。機械系では、振動の解析と同じような作業になるでしょうか。
勉強なさるのでしたら、交流理論、歪み波交流、波形分析などです。
＞その時は抵抗も直流抵抗と交流抵抗に
＞分けて考える必要がありそうですが、いかがでしょうか？
交流抵抗とは、インダクタンス或はリアクタンスの部分ですから、蓄積または吸収なので無効電力となるため損失にはなりません。計算不要です。
＞リアクトルコイルの銅損を求める公式は存在しますか？
銅損を求めるのは、あくまで「巻線抵抗Ｘ電流」です。
ただし、周波数が高いと、あるいは、巻き線が太いと渦電流や表皮効果で損失や抵抗が少し増加します。

＞（２）銅損の測定方法について詳しく書かれている書籍などご存じないですか？
残念ながら書籍は知りません。
上で、ひずみ波の計算は、面倒そうに書きましたが、損失の測定は、電力計で測定することが出来ます。周波数範囲に注意してください。

インバーターなどの書籍と他社製品の調査分析が有用でしょう。技術は積み重ねですから。

回答No.4

ikkyu3

＞代表的な用途はクーラーや新幹線など鉄道に使われていると聞きました。
クーラーや新幹線の使用例については、知りませんので、一般論です。
＞その場合、重要視されるのは容量ですか？
リアルトルに限らず電気機器の容量は、安全に使用できる限界を示しますから絶対的に重要ですし、設計上最初に決定する項目になります。
＞それとも損失なんでしょうか？
使用目的で変るでしょうが、電力用としますと、品質項目は、次のようだと思います。
１．電力損失が小さいこと。
２．リアクタンスが広い範囲で変化しないこと。
３．小形軽量であること。
＞損失には、リアクトルコアの鉄損とコイルの銅損があると思いますが、どちらが大きいのでしょうか？銅損の方が電流値の二乗で効いてくるので、大きいようなイメージがありますが、いかがですか？
使用目的により設計によって変えることが出来ますが、そうなることが多いと思います。
同じ磁性材料では、周波数が高くなるとヒステリシスロスが多くなると思います。
ちなみに、渦電流損失は、漏洩磁束によって銅線にも無視できないほど発生します。

大変熱心ですね。今は、皆さん何でも電子デバイスでなんとかしますので、リアクトルに関心を持たれる方は少ないと思っていました。
逆に質問になってしまうのですが、新幹線はともかくとしてクーラーには、どこに、どんな目的で使用されるのでしょうか。風速（ファンの回転）の調整くらいしか思いつきませんので。
また、お調べになっている目的など、または、背景など、支障ない範囲でお知らせいただけませんでしょうか。

補足

こんばんは。ご回答ありがとうございます。

新幹線やクーラーの使用例は、私自体も小耳にはさんだ程度で
はっきりとは分かりません。申し訳ありません。

現在、リアクトルに注目している理由は、コスト的な問題です。
リアクトルで昇圧することで低電流化。その結果、ＩＧＢＴの電流容量を
小さいものに出来ればちょっとは安く出来るのではないか？ということです。
電子デバイスにも注目していますが、こちらは電子デバイスそのもののコストが
問題になってくるのかなと、思います。

また、損失については、高周波を考えると高周波で低損失の高級な電磁鋼板を
使うしか方法が無いように思えてしまうので、リアクトルの損失を鉄損と銅損に
分離して考えられれば、最適なコア材料が選定できるのではないかと思っています。こちらもコスト的な問題です。

コイルの銅損について質問があります。
（１）昇圧するためにスイッチングを繰り返すと、リアクトルに入力される
直流電流は脈動していますが、コイルの銅損を求める場合
どのように求めればいいのでしょうか？直流分と交流分に分けて
考えればいいのでしょうか？その時は抵抗も直流抵抗と交流抵抗に
分けて考える必要がありそうですが、いかがでしょうか？
リアクトルコイルの銅損を求める公式は存在しますか？
（２）銅損の測定方法について詳しく書かれている書籍などご存じないですか？

以上。
私、機械科出身なので電機分野は全くの素人でご迷惑おかけします。
よろしくお願いいたします。

回答No.3

ikkyu3

＞(1)リアクトルにとって高周波領域ってどの程度になるんでしょうか？
リアクトルは、つまり誘導コイルですから、周波数に上限は設けられないと思います。
電力用と考えれば、スイッチングレギュレーター用などで１００ＫＨｚ程度でしょうか。
＞(2)数ｋＨｚ～数十ｋＨｚの領域で使用されるリアクトルは存在するのでしょうか？
存在します。
要は、鉄心入りですから、鉄心のエディイカレントやヒステリシスロスなどの周波数特性が問題となります。
数ＫＨｚまでは、電気鋼板の材質と同時に一枚当たりの厚さを薄くすることで対策します。
それ以上の周波数では、鉄心を圧粉鉄心やフェライトコアにすれば、良いわけです。
空隙入り鉄心では、鉄心よりも空気の透磁率がものを言います。

補足

ご回答ありがとうございます。

代表的な用途はクーラーや新幹線など鉄道に使われていると聞きました。
その場合、重要視されるのは容量ですか？
それとも損失なんでしょうか？
損失には、リアクトルコアの鉄損とコイルの銅損が
あると思いますが、どちらが大きいのでしょうか？
銅損の方が電流値の二乗で効いてくるので、大きいようなイメージが
ありますが、いかがですか？

補足質問ばかりでご迷惑をおかけしますが
もうしばらくお付き合いください。
よろしくお願いいたします。

回答No.2

ikkyu3

リアクトルというと電磁コイルのリアクタンスを応用する機器で、まず無効電力の吸収を目的にするものが頭に浮かびますが、沢山の使用目的や種類があると思います。
直流用もあるのですが、ご質問は、電流や周波数のご質問ですので、おそらく電力リアクトルについての質問と思うことにします。
周波数は、電力用ですので一般的な５０または６０ヘルツでしょう。
他には、４００ヘルツ、８００ヘルツ、その他も、あるかもしれません。
容量は、数十ＶＡから数十ＫＶＡ以上のものまであります。
構造は、コイルだけの空芯のもの、鉄芯入りのもの、空隙入り鉄心のものなどあります。
イメージしている物と違いましたら補足してください。

補足

ご回答ありがとうございます。
私がイメージしていたリアクトルは、
まさに電力リアクトルでエアギャップ入り鉄心のものです。

追加で以下の質問があります。
(1)リアクトルにとって高周波領域ってどの程度になるんでしょうか？
(2)数ｋＨｚ～数十ｋＨｚの領域で使用されるリアクトルは存在するのでしょうか？

以上、お手数おかけしますが、よろしくお願いいたします。

回答No.1

tamatokuro

このＨＰが参考になるかも。

参考URL：

http://www.tohen.co.jp/VX.html

お礼

ご回答ありがとうございます。
さっそく確認に行ってきます。