電気モーターに負荷がかかったとき電流値が上がるのは何故

質問

電気モーターに負荷がかかったとき電流値が自動的に上がって、ひどいときにはブレーカーが働いて電気が止まったりします。
何故負荷がかかると電流が大きくなるのか、優しく教えて下さい。

回答No.4

assamtea · ベストアンサー

＃２です。

直流モータでイメージが湧くなら、交流でも同じです。

誘導電動機は、固定子によって作られる回転磁界によって
フレミングの右手の法則によって回転子に誘導起電力が発
生して、電流が流れます。
これは、回転磁界側を固定して、回転子が逆方向に回って
いると考えるとわかりやすいと思います。

すると、その電流によってフレミングの左手の法則によって
力が発生します。これは、図を書いて考えるとすぐにわかりま
すが回転磁界の方向と一致します。

こうして、誘導電動機は回転磁界と回転子の間に滑りをもつ
事によってトルクを発生させて回っています。

ここまでわかったら、誘導電動機の滑り－トルク曲線は書けますよね？

ですから、外から力が加わると回転数が落ち（滑りが大きくなり）
トルクが大きくなってバランスする回転数で回ります。

フィードバック制御が無い場合は、ここで終わりです。

しかし、多くの場合回転数制御をするために、フィードバックが
ありますので、回転数が落ちるとトルクを大きくして、元の回転数に
戻そうと制御します。

方法は、回転磁界を速くして滑りを大きくするか、回転磁界の磁束
密度を大きくするかのどちらかです。

多くは、３Ｄマップによって周波数と磁束密度を制御しますが、
簡単にインバーターで周波数を上げて、回転磁界を速くしてやれば
回転が上がります。磁束密度を上げる場合は電流を増やすわけです
が、どちらの場合も多くのエネルギーを与えるますので、電圧が一定
ならば電流が増えます。

同期電動機も同じようなものです。

お礼

丁寧な回答有り難うございました。
大変参考になりました。

回答No.3

fitto

電気モータは、固定磁界に対し回転磁界が存在するため回ります。
モータの回転速度は、回転磁界の速度（50Hzとか60Hzとか）によって決まって来ます。
モータは回転磁界部の磁極が変わる事により、固定磁界との反発（吸引）で、回っています。・・回転力

モータの回転力は回転磁界の磁界の力に左右されると言う事がわかると思います。
モータの回転力は次のように計算されます。
回転力＝定数×磁束×電流
磁束は電流に比例しますので、回転力は電流の二乗に比例する事になります。

まとめると
モータは設計された回転数で回ろうとします。回るためには回転力が必要であり、必要な電流が流れます。
モータに負荷がかかると、更に回転力が必要になるため、より多くの電流を流すことになります。

お礼

詳しい回答有り難うございました。
参考になりました。

回答No.2

assamtea

こんばんは。

モーターが一定のスピードで回っているのは、外から与えられる
エネルギー（電気）と出力（出している力と回転する速さ）が丁度
釣り合っているからです。

ですから、
負荷が掛かるとモーターの回転数が落ちて、元の回転数にしようと
するので沢山電気を流して力を出します。
そして力の釣り合ったところで、また一定のスピードで回転します。

中学の理科位の話をすると、モーターに電気を流すとフレミングの
左手の法則で力が発生します。Ｆ＝ＩＢＬと表されるように、力は、
電流と磁束密度と電流の流れる導体の長さの積になります。

こうしてモーターが回転し始めると、今度はフレミングの右手の法則
による逆方向の電圧が発生します。これは、Ｅ＝ＶＢＬと表されるよ
うに、速度と磁束密度と磁束を切る導体の長さになります。

この時の、外からモーターに加える電圧と、モーターが回ることに
よって発生する逆起電力が同じになったところでモーターは一定の
スピードで回転します。（実際は、軸の摩擦や空気の抵抗があるので
計算上よりも少し遅く回転します。）

そして、外からの負荷が大きくなると言うことは、右手の法則の速度が
落ちることを意味します。
そうすると、逆起電力が小さくなりって、モーターに繋がっている電源
との電圧の差が大きくなるのでその分、電流が大きくなって左手の法則に
従って大きな力を出して、エネルギー的に釣り合う回転に落ち着きます。

まあ、難しく考えないで、自転車に乗っていて坂道になったら（負荷が掛
かったら）力を出してペダルを漕ぐ（沢山電流を流す）のと同じだと
思って下さい。

補足

回答有り難うございました。
直流モータではイメージがすぐ湧きますが、交流モータ、すなわち誘導電動機で逆起電力が生じている状況が明確に把握できません。教えて下さい。

回答No.1

keyguy

電気モータに負荷がかかるということは電気モータの回転速度を強制的に下げてしまうことです。
そうするとモータが無負荷の時に発生していた逆起電力が小さくなりモータ回路に加わる電圧が大きくなり電流が増大するのです。
モータにかかる電圧をｖとし
モータの内部抵抗をｒとし
逆起電力をｅとし
モータに流れる電流をｉとすると
ｉ＝（ｖ－ｅ）／ｒ
です。

お礼

分かりやすい回答有り難うございました。
上式は私の理解に大変参考になりました。

補足

回答有り難うございました。
直流モータではイメージがすぐ湧きますが、交流モータ、すなわち誘導電動機で逆起電力が生じている状況が明確に把握できません。教えて下さい。