誘導起電力の向きとテスターの針の向き

質問

下記の図をみてください。

仮に、仮にですよ。2次巻線（コイル）のところにテスターを電流レンジにして、赤のプローブをA、黒のプローブをBにつなぎます。

誘導起電力が起きた時、テスターの針は、プラスに振れるでしょうか。マイナスにふれるでしょうか。

また、プローブを逆につないた場合（赤のプローブをB、黒のプローブをA）はどうなるのでしょうか。

ちなみに、下記の図が掲載されているのは、次のURLです。

https://www.tdk.co.jp/techmag/power/200807u/index2.htm

ページの中ほどのところに図が載っています。負荷のところをテスターに変えてみました。

また、上記の問いは、電流値を問題にしているのではなく、あくまでも、テスターの針が、プラスに振れるのか。マイナスにふれるのか。ということを知りたいのです。宜しくおねがいします。

回答No.6

mdmp2

NO.5 です。

同極がわかっても、どちらが巻きはじめか巻き終わりかがわかりません。・・・
＞＞＞いつか、上記のご指摘があると思っていました。
uvw も、巻き始め、巻終わりもわからない3組の巻線にて、
https://www.youtube.com/watch?v=dHbJGfQo8Co&t=283s
この方法では、巻き始めと巻き終わりを区別することはできないと思います。多分どんな方法でもわからないと思います。
この方法では、1組の巻線の2本のリード線のうち、一方を巻き始めとみなして（あるいは仮定して）、実験し、電流計の針がマイナスに振れることにより、もう1組の巻線の巻き始めを決定します。
最初に巻き始めとみなしたリード線が、構造的には巻き終わりだった場合、実験により決定した、もう1組のリード線の巻き始めは、実は「巻終わり」ということになります。
巻き始めと巻き終わりを取り違えても、3極ともひっくり返っているなら、電気的には違いはありません。
https://www.tdk.co.jp/techmag/power/200807u/index2.htm#
このページの変圧器の右側のコイルに着目すると「上」が巻き始めになっていますが、下から巻き始めても結果として同じものが出来上がります。故に、巻き始めと巻き終わりを取り違えても、電気的に違いがありません。
重要なのは、「コイルをどちら回りに電流が流れるか」だと思います。コイルを上から見て、電流が右回りに流れるなら、右ねじを右に回して進む方向、すなわち、下向きに磁気が発生し、電流が左回りなら、上向きに磁気が発生します。（右ねじの法則より）このページの変圧器の場合、左側のコイルには、コイルを上から見て、左回りに電流が流れますので発生する磁気は上向きになります。
「巻き始め」を明示しているのに反対側を「巻き始め」と言い張るつもりはありませんが、どちらが巻き始めかわからない場合は、どちらかを巻き始めと規定すればいいのです。
実際のトランス、誘導電動機では、コイルは何層にも重ねて巻きますので、構造的には巻き始めと巻き終わりははっきりしています。（上の層から巻き始めることはできないからです。）しかし、巻き始めと巻き終わりを取り違えても、他の巻線すべてについてそうするなら、電気的には大きな違いはありません。
ポイントは、トランス・誘導電動機の巻き始め・巻き終わりがわからない場合、「同極」を決定することだと思います。

電源からのRS Tの各線にコイルの巻き終わりをつないでも問題ないのでしょうか。（この場合、RS Tの各線にU V Wの
それぞれのコイルの巻き終わりが繋がれる）
もし、問題無いのであれば、あとは、検相器で、正転、逆転を調べて、各線をつなぎ替えるだけだと思いますがどうでしょうか。
＞＞＞「電動機は回転する。過電流が流れて電動機が焼損するようなことはない」という意味で問題ありません。
誘導電動機の、
Uの巻き終わりにVの巻き始めを接続、この接続点に電源のRを接続
Vの巻き終わりにWの巻き始めを接続、この接続点に電源のSを接続
Wの巻き終わりにUの巻き始めを接続、この接続点に電源のTを接続
とすると、回転磁界はU→V→W→U→．．．となりますので、電動機は、U極からV極の方向に回ると思います。
これを正規の接続として、
それぞれの巻き始め巻き終わりを取り違えて、
Uの巻き初めにVの巻き終わりを接続、この接続点に電源のRを接続
Vの巻き初めにWの巻き終わりを接続、この接続点に電源のSを接続
Wの巻き初めにUの巻き終わりを接続、この接続点に電源のTを接続
ということは、
Uの巻き終わりにWの巻き始めを接続、この接続点に電源のTを接続
Vの巻き終わりにUの巻き始めを接続、この接続点に電源のRを接続
Wの巻き終わりにVの巻き始めを接続、この接続点に電源のSを接続
順序を電源の位相順に入れ替えると、
Vの巻き終わりにUの巻き始めを接続、この接続点に電源のRを接続
Wの巻き終わりにVの巻き始めを接続、この接続点に電源のSを接続
Uの巻き終わりにWの巻き始めを接続、この接続点に電源のTを接続
となり、回転磁界は、V→U→W→V．．．となるので、正規の接続と逆方向に回るような気がします。
3次元空間をイメージするのがにがてなので、自信はありません。

仮に、一次側の電源のプラス、マイナスを逆にした場合には、誘導起電力も反対方向になるので、テスターから流れ出る電流は反対になり、一次側のプラスに繋いだコイルの先端（この場合は、一次側の電源電圧は最初と反対となり、下の方がプラス側となります。）と同極となります。この場合は、両方共、コイルの巻き終わりになります。
＞＞＞賛成です。

https://blog.goo.ne.jp/commux/e/488d8b20e11a2af80387afd56c395e43
このページは、ある解説の一部なので、一部を見て判断するのは危険なのですが、このページの説明には疑問があります。
トランスの一次側に上向きベクトルでV1が与えられたとき、逆起電力e1 の方向が下向きになっています。
するとどういうことが起きるかと考えてみます。
電源と逆起電力をそれぞれ電池1、電池2と考えます。
電池1のプラス→電池2のマイナス→電池2のプラス→電池1のマイナス
と接続されていることがわかります。
これを実際にやってみればわかることですが、直列に接続した電池を短絡したことになり、大きな電流が流れます。
実際はそのようなことはなく、二次側に負荷が接続されていなければ、一次側には僅かな電流しかながれません。
正しくは、V1が上向きのとき、逆起電力e1 も上向きなのです。
この説明は参考にしない方が良いと思います。

お礼

お返事遅くなりすみません。ご回答ありがとうございました。感謝です。

あわよくば、仮説を検証する環境を私が持っていればよかったのですが。

しかし、ｍｄｍｐ２さんのおかげで、いろいろな知識を得ることができました。
本当にありがとうございました。

回答No.5

mdmp2

NO.4 です。
テスターを直流電流計レンジで使用するときは、赤から黒の方向に電流が流れたときプラスに振れます。黒から赤の方向に流れたらマイナスに振れます。よって、「二次巻線のまき始めに赤、巻き終わりに黒」のときプラスに振れたとすると、「二次巻線のまき始めに黒、巻き終わりに赤」に接続するとマイナスに振れます。
電流計はすべてそうだというわけではありません。例えば交流電流計で直流電流を測ると、「どちらの方向に電流が流れてもプラスに振れる」か、「一方向の場合はプラスに振れ、反対宝庫のときは針が動かない」のどちらかになります。
可動鉄片型電流計は二つの端子のどちらから電流が流れてもプラスに振れます。直流でも交流でも実効値を指示するので直流・交流どちらにも使えます。このような電流計でyoutube の実験を行うと電池をつけたときも電池をはなしたときもプラスに振れるので、同相チェックができません。
貴殿のご指摘により、赤黒をひっくり返しても振れる方向が変わらず、プラス、ということもあるのだと気づきました。

お礼

お返事遅くなりすみません。体調崩してねていました。いつも素早い回答ありがとうございます。

まず、前提として、この動画を考えるにあたって、私が、質問文に上げた図と、貴殿が前回の回答で挙げられた図では一次側と二次側のコイルの巻きが違うように思います。

https://blog.goo.ne.jp/commux/e/488d8b20e11a2af80387afd56c395e43

実際はこの動画を考えるにあたっては、どちらが正解なのでしょうか。

上記URLのトランスで考えた場合、私の仮説を記載します。

昨日、お風呂に入って気づいたのですが、テスターの針がマイナスに振れたり、プラスに振れたりすることにとらわれていたように思います。

要は、テスターから電流が流れ出る方に繋いだコイルの端が一次側のプラス極に繋いだコイル先端と同極になるのではないかと言うことです。（一次側と二次側はコイルが逆向きにしてあるから、一次側のコイルの上の方が巻き始めで二次側のコイルは下の方が巻き始め）

仮に、一次側の電源のプラス、マイナスを逆にした場合には、誘導起電力も反対方向になるので、テスターから流れ出る電流は反対になり、
一次側のプラスに繋いだコイルの先端（この場合は、一次側の電源電圧は最初と反対となり、下の方がプラス側となります。）と同極となります。この場合は、両方共、コイルの巻き終わりになります。

この仮説を前提とすると、

三相それぞれのペアがわかり、それぞれ同極がわかりました。

しかし、同極がわかっても、どちらが巻きはじめか巻き終わりかがわかりません。（URLの図では、コイルは視覚化されていますから、わかりますが、そうでなければわからないと思います。）

つまり、電源からのR　S Tの各線にコイルの巻き終わりをつなぐこともあるわけです。（この場合、各相の極はわかっているのだから、
R　S 　Tの各線に、三本それぞれに各相のコイルの巻き終わりをつなぐ、あるいは巻き初めをつなぐの2通りがある）

ここで、質問ですが、電源からのR　S Tの各線にコイルの巻き終わりをつないでも問題ないのでしょうか。（この場合、R　S Tの各線にU V Wの
それぞれのコイルの巻き終わりが繋がれる）

もし、問題無いのであれば、あとは、検相器で、正転、逆転を調べて、各線をつなぎ替えるだけだと思いますがどうでしょうか。

お忙しい中にすみませんが、誤っているところの訂正など、ご回答いただけたら幸いです。

回答No.4

mdmp2

NO.3 です。
私が掲載した図でいうと、赤のプローブをAに繋いで、黒のプローブをBに繋いで、一次側の電源のプラス、マイナスを図とは逆にした感じだと思うのですが・・・
＞＞＞そのとおりです。誘導電動機の場合は3つの極ともまき始めは同じ位置（一つの極について回転子側をまき始めとしたら、他の二つの極も回転子側をまき始めとします。）今回のご質問では、トランスの一次側の巻き始めは上側、二次巻線の巻き始めは下側になっているので誘導電動機と違います。
よって、貴殿のアイディアどおり、一次側の電池のプラスマイナスを入れ替えた形が、誘導電動機の場合と同じになると思います。

youtube の動画は、モーターから出ているリード線がU,V,W 相のどの相なのか、不明で、一対のリードのとちらが巻き始めかわからないときそれを見分ける方法を示したものですね。他の回答者さんもおっしゃっていましたが、私もこの方法をyouotubeで始めて知りました。なかなか巧妙な方法だと思いました。
誘導電動機の場合、「V相の巻き始めに電流計のプラス端子、巻き終わりに電流計のマイナス端子を接続し、U相のまき始めに電池のプラス、巻き終わりに電池のマイナスを接続すると、一瞬マイナス側に針が振れる」という事実から、まず相が不明の３対のリードを適当にがU,V,W 相と仮り決めし、さらにU相の巻き始めを仮り決めして、「V相のリード線のどちらか一方に電流計のプラス端子、他方に電流計のマイナス端子を接続し、U相の仮り決めしたまき始めに電池のプラス、巻き終わりに電池のマイナスを接続したとき、一瞬マイナス側に針が振れた」なら、「電流計のプラス端子を接続した方が巻き始め、他方がまき終わり」ということができる、と結論づけています。演繹法ですかね？。
youtubeにアップした人は、U相とV相の巻き始め、まき終わりが合っていることを「同相」と表現しているのだと思います。「相を合わせる/相が合っていた」としたほうが私にはわかりやすいです。

お礼

お返事遅くなりすみません。いつも、詳細な回答ありがとうございます。

一次側の電圧のプラスとマイナスと反対方向に二次側の起電力が起きれば同相？

テスターの指針がマイナスに振れたら同相？

しかし、テスターの赤と黒のプローブの付け方によって、一次側電圧のプラスとマイナスの方向と二次側の起電力の方向が逆向きであっても、テスターの指針がプラスに振れることもありますよね。（ないのかな？）

つまり、動画の場合でも、テスターの赤と黒のプローブを逆につけていれば、指針はプラスに振れますよね。と言うことは、テスターの指針がマイナスに振れるからって、同相かどうかとはわからないと思うんですよね。

すみません、間違っていたら訂正お願いします。ご回答頂けたら幸いです。

回答No.3

m_and_dmp

電磁誘導現象は自然の法則「自然は変化を嫌う」と似たところがあり好きなテーマなので、また、参加させていただきます。

結論は、「赤プローブをAに」なら電流計はプラスに、「赤プローブをBに」なら電流計はマイナスに振れます。

スイッチをオンすると、一次コイルに上から見て左回りの、下から見て右回りの電流が流れます。右ねじの法則により、コイルの中を下から上に向かう磁束が発生します。この磁束は四角いドーナツを右回りにまわり二次コイルを下向きに貫きます。
スイッチをオンして電流がゼロから増加するとき、二次コイルを貫く磁束もゼロから増加します。
レンツの法則により、
https://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/elec/dennji/renntu.html
二次コイルには磁束の下向きの増加を妨げる方向（上向きの磁束を生じさせる方向）に電流が流れます。この方向は、コイルを下から見て右回りです。（コイルを下から見て右回りの電流が流れると、右ねじの法則により、上向きの磁束が生じます。）
下から見て右回りということはまき始め（●）から電流が流れ出し、A - 電流計 - B と通り、まき終わりに電流が流れこむので、電流計はプラスに振れます。

お礼

お返事遅くなりすみません。詳細な回答ありがとうございます。

https://www.youtube.com/watch?v=dHbJGfQo8Co&t=283s

上記　youtubeのページですが、どう思われますか。

4分30秒ぐらいから。

男の方は、「V相を　仮に一方を赤　もう片方を黒とし、U相を仮に片方を＋、もう片方を－に繋いでいます。

私が掲載した図でいうと、赤のプローブをAに繋いで、黒のプローブをBに繋いで、一次側の電源のプラス、マイナスを図とは逆にした感じだと思うのですが→このようにすると、テスターの指針は電源ONした瞬間、マイナスに振れる（間違っていたら訂正お願いします。）

それで、映像では、テスターの指針がマイナスに振れたので、「これが極性が一緒ですので、同極となります。」言っています。

なぜ、上記のようじ動作すると、「これが極性が一緒ですので、同極となります。」になるのでしょうか。

ずっと考えているのですが、なんとなく、わかりそうでわからない感じです。

良ければご教授お願いします。

回答No.2

fujiyama32

2次側コイルの●印の付いた端子から電流が出ていますので(＋)端子
になります。
電池の(＋)端子と同じ考え方です。

赤色のテスター棒は(＋)極の端子を示しています。
黒色のテスター棒は(－)極の端子を示しています。
赤色のテスター棒にて電池の(＋)極に触れます。
黒色のテスター棒にて電池の(－)極に触れます。
指針型のテスターであれば時計方向(プラス方向)に回り
電圧レンジに切り替えてあれば、電池の電圧を示します。

＞赤のプローブをA、黒のプローブをBにつなぎます。
＞誘導起電力が起きた時、テスターの針は、プラスに振れるでしょうか。
＞マイナスにふれるでしょうか。
この接続では上に書いた説明と同等の状態ですので、プラス方向に振れ
ますが極く短時間の内に0点に戻ります。

＞プローブを逆につないた場合（赤のプローブをB、黒のプローブをA）
＞はどうなるのでしょうか。
逆につないたので、反時計(逆)方向に振れます。
ただし、指針型テスターですと指針の基部にストッパーが付属しています
ので、反時計(逆)方向に僅かに動いてから直ぐに元の位置(0点)に戻ります。

トランスは、誘導現象を利用した電気機器の代表的な機器の一つです。
電圧が変化しているときに誘導電圧が発生しますので、
電池を接続した瞬間のみ誘導電圧が発生します。
電池を接続したままですと誘導電圧が直ぐに0点に戻ります。
電池を切り離しますと指針の振れが極く短かい時間、反対方向(時計)
に振れ、すぐに0点に戻ります。

トランスと誘導現象についてはこれらの事項を良く理解しておくと
良いでしょう。

お礼

回答ありがとうございます。

つまり、
＞
＞赤のプローブをA、黒のプローブをBにつなぎます。
＞誘導起電力が起きた時、テスターの針は、プラスに振れるでしょうか。
＞マイナスにふれるでしょうか。
この接続では上に書いた説明と同等の状態ですので、プラス方向に振れ
ますが極く短時間の内に0点に戻ります。

上記の状態で、一次側の電源のスイッチをON、OFFすれば、

一瞬　ONしたときは指針が＋方向に、OFFしたときはマイナス方向振れるということですよね。

では、この動作で、一次側のコイルの●（巻き始め）と、二次側のコイル●（巻き始め）が同相（同極）と言うことがわかるのでしょうか。

実は、下記のyoutubeのページの動画で疑問に思ったことなのです。

https://www.youtube.com/watch?v=dHbJGfQo8Co&t=283s

お忙しい中にすみませんが、ご回答頂けたら、幸いです。宜しくおねがいします。

回答No.1

nerimaok

電流は相対的にプラスの電位の場所からマイナスの電位の場所に向かって流れます
AからBに電流が流れるのならAの方が電位が高いという事です
テスターの中を流れる電流も負荷と同じです
(トランスの内部では電圧ではなく起電力なので話は別)

お礼

早速の回答ありがとうございます。参考になります。

2つ質問なのですが。

(1)　結論として、テスターの針は、赤のプローブをA、黒のプローブをBにつないだ場合、プラスに振れるでしょうか。マイナスにふれるでしょうか。

(2)＞トランスの内部では電圧ではなく起電力なので話は別

というのは、具体的にどういうことなのでしょうか。ご回答いただければ幸いです。宜しくおねがいします。