機器の回転数を電圧で調節

質問

交流電圧を下げて中のモーターの回転数を下げているのだと思うのですが、
ディスクグラインダーの回転数を調整したり、
他にもモーターで動いている機器の速度をコントロールするのに、
ハロゲン用と書いてある調光器(2000円位)は使えますか？
どういう基準で使えたり使えなかったりしますか？
ハマる例などありますでしょうか？例えばLED照明には使えないことはわかります。
使えた例も教えて下さい。

回答No.6

sailor · ベストアンサー

これは、一概に言えないのですよ。というのは家庭用電源を使うモーターには大きく分けて二つの種類があるのですが、質問にあるようなディスクグラインダーであれば、調光器の容量（何アンペアまで使えるか）さえ足りていれば使えます。ディスクグラインダーや電動ドリル・掃除機やフードプロセッサーなどのモーターはコンミテーターモーターと呼ばれるもので、基本的な構造はおもちゃなどに使われるDCモーターとよく似ています。このタイプのモーターは電圧の調整（厳密には市販の調光器は電圧を調整しているのではなくトライアックという半導体を用いた位相制御という方法で１サイクル当たりの通電時間を制御しているのです。まぁ、電圧も変化しますがスライダックのような電圧のみを変化させるのとはだいぶ事情が異なります）で回転をコントロールすることができます。しかし、扇風機や換気扇・洗濯機・冷蔵庫などのモーターはコントロールすることができません。このタイプのモーターはインダクションモーターと呼ばれるもので、原理的に回転数は電源の周波数（関東な50Hz・関西なら60Hz）で決まり、電圧で決まるのではありませんし、位相制御もできません。この種のモータの電圧を下げたりすると起動に失敗して焼損したりして、最悪の場合は火災に至ることもあります。

多くの電動工具などで使われているコンミテーターモーターであれば使用は可能です。コンミテーターモーターであるかどうかはカーボンブラシがあるかどうかで判断できますので、ご使用の機器の説明書（カーボンブラシを使用しているのであれば交換方法などが説明書にあるはずです）を見ればwかると思います。質問にあるディスクグラインダーなどの電動工具のモーターは非常に高い回転数で回ることで小型で大きな力を出すためにコンミテーターモーターを使っています。インダクションモーターでは50Hz地域の場合１５００ｒｐｍ（４ポールモーター）または3000ｒｐｍ（２ポールモーター）で決まっており、電動工具に使われているコンミテーターモーター（機種により異なるが10000ｒｐｍとか20000ｒｐｍとか）のような回転で回すことはできませので、小型の手持ちの工具では小さなモーターを高回転で回す（モータの馬力は回転数ｘトルクで決まる）ことで大きな馬力を小型のモーターで得るようになっています。掃除機などでは使用されているファンが小型のターボファンであるため数万ｒｐｍという高回転が必要になるため使用されています。電動工具でも固定式のグラインダーやボール盤などある程度以上の大きさの機器ではインダクションモーターが使われているので電動工具なら全部OKというわけでもありません。

それから、調光器などを使う場合、容量に十分な余裕が必要です。モーターというのは止まった状態から動き出す瞬間のほんの短い間ですが、定格電力の１０倍以上の電力が必要（これはコンミテーターモーターでもインダクションモーターでも同じ）です。それに耐えられる余裕がないと調光器が壊れます。例えば100Wの電球用の調光器は100Wのコンミテーターモーターには使えません。少なとも使う工具の数倍以上（実はハロゲン電球も点灯開始してフィラメントの温度が上がるまでの一瞬だけですが定格電力の数倍の電力を消費しますので、100Wのハロゲン用の調光器は瞬間であれば数100Wの電力に耐えられるように設計されていますので数倍x数倍でモーター対しても足りるということです）の電力が使える必要があります。

オマケ
なんかコンミテーターモーターの方が小型で馬力もあって回転の制御も楽でといいことだらけのよう見えるかもしれませんが、実はコンミテーターモーターには重大な欠点があります。まず、動作音がうるさい！そしてブラシという消耗部品がある。ブラシとコンミテーターによる電流の断続があるため電気的なノイズが大きい。回転数によるトルク（回そうとする力）変動が大きいなど欠点も多いのです。それで、電動工具などでも大きさ的にインダクションモーターが使える場合はインダクションモーターが使われるのです。

LED照明が話に出ているのでオマケですが蛍光灯にも使えません。あと、制御にマイコンを使用している機器にも使えません。まぁ、使えるのはコンミテーターモーターを使った機器やマイコン制御などを使っていないヒーターを利用する機器（オーブントースターやホットプレート・電気ストーブなど）や白熱電灯を使った機器ということになります。ただし、それらの機器でもACアダプターを用いた機器（充電式など）には使えません。

まぁ、ザッとこんな感じですが、専門的な話をしないで説明するには結構難しい問題なのですが、ご理解いただけたでしょうか？

お礼

凄く分かりやすい…　素晴らしい！
ありがとうございます！

回答No.5

Postizos

追加で失礼します。

ユニバーサルモーター（整流子モーター）ではない方を「誘導モーター（インダクションモーター）」と言います。
誘導モーターも電圧でなんとか回転数を変える事は出来る場合もあります。以前の扇風機がその方式です。（今はブラシレスモーターのもある)
洗濯機も誘導モーターです。
http://www.tdk.co.jp/techmag/ninja/daa00621.htm
掃除機はユニバーサルモーターです。
http://www.tdk.co.jp/techmag/ninja/daa00883.htm

インバーターによる誘導モーターの制御
http://denkou.eek.jp/Electricity/data/pdf/e18.pdf

ブラシレスモーターは直流モーターの回転磁界を電子的に切り替えるものですが、詳しくないので調べてください。
インバータ式エアコンは誘導モーターではなくてブラシレスモーターを使ってます。インバータは回転磁界の制御をしています。
↓インバータによる誘導モーターの制御とちょっと混乱しているように見えます。
http://www.tdk.co.jp/techmag/ninja/daa00812.htm

繰り返しになりますがユニバーサルモーターでも調光器では容量が足りないので危険です。

回答No.4

kimamaoyaji

交流電圧を変えるコントローラーは非常に高価格になり、コンパクト化出来ないので使われていないです。
一般的には電流を流している時間で回転数を制御しています。大きなものになるとインバーターモーターが使われます、これは周波数を制御することで回転数を制御します、更に大きな電車などはVVVF(バリアブル・ボルテージ、バリアブル・フレケンシー＝可変電圧、可変周波数）と言うもので交流を直流に変換し、直流から交流を作るという方法で交流電圧を変えるのには一度直流にする必要があります、また小型モーターなら直流で回すほうが制御が簡単で安定しているので、それをわざわざ複雑な回路が必要な交流に治す必要がありません。
またモーター用の時間軸を調整する回路はゼロクロス装置などを使い、逆起電力を打ち消す回路が必要ですが、ランプの様な抵抗体はトライアックを使った単純回路で済みます（逆起電力が発生しないので）、つまりランプ用を使うと、逆起電力の抑制が出来ないので壊れます、もしくはコンセントに繋がっている家庭内の家電機器に大きなパルスノイズが入り、ご動作や故障の原因になる可能性さえあります。

回答No.3

Postizos

交流でも整流子モーター（ユニバーサルモーター）* を使っている製品は多いのでそれなら使えますが、白熱灯照明用の調光器はおおかたワット数・アンペア数（最大電力・電流）が低いので最悪は過熱発火しますよ。
*
http://www.nidec.com/ja-JP/technology/motor/basic/00025/
小型電動工具はユニバーサルモーターの物が多く最初からその手のコントローラーを組み込んでいる物が多い。
工具用に電源との間に入れるスピードコントローラーという商品もありますが、絞ると振動発生がある例も報告されてます。
最初から変速の組み込まれているグラインダー製品の方が無難です。

工具以外では電圧ではなくてインバータでないと変えられ（制御でき）ないモーターの使われているものもあります。

回答No.2

noname#233747

そう言った事を制御するには、電圧ではなくインバータを使うのが普通です
と、言うより電圧を下げて不足電圧になれば、十分な出力を得られません

回答No.1

noname#252929

使えません。

交流用モーターは、同期モーターを使って居ます。
電圧ではなく、周波数に同期して回転数が決まります。

なので、多少の電圧が変動しても回転数は同じを保ちます。

無理に電圧を下げれば、当然負荷をかけた時などに遅れが発生しますが、同期がずれるために、モーターが唸ったり加熱して破損することがあります。

それと、調光器は、周波数を変えられませんので、速度の調整には使えません。
使用した場合、調光器が破損する可能性が高いです。

お礼

ヨーロッパの話なのですが、周波数を減らす機器も売っています。それも2000円切ります。それはハロゲン用ではないのかもしれませんが、ハロゲンでも使えるようです。それだったら可能なんでしょうか。。