機械直流機直流電動機の特性・速度制御★★☆☆☆
永久磁石形直流電動機の効率計算
概要
永久磁石形直流電動機の効率計算を扱う。静止状態での始動電流から電機子抵抗を求め，定格運転時の入力電力・銅損・出力電力を算出して効率を導く。逆起電力と端子電圧の比が効率に等しくなる関係が重要。
📖用語
固定子：電動機の静止部分。永久磁石形直流電動機では永久磁石が固定子を構成し，界磁磁束を発生させる。
電機子：電動機の回転部分（回転子）。巻線に電流を流してトルクを発生させる。
逆起電力：回転中の電機子巻線が磁界内で回転することで生じる，電源電圧と逆向きの起電力。回転速度に比例する。
銅損：巻線（銅）の抵抗に電流が流れることで生じるジュール熱損失。I2R で表される。
整流子：回転する電機子巻線に一定方向の電流を流すための接触部品。ブラシと組み合わせて使用する。
永久磁石形直流電動機とは
固定子（界磁部分）に永久磁石を使用し，界磁コイルや界磁電流が不要な直流電動機（ブラシ付き）。
•界磁電流が不要なため銅損が少なく，小型・軽量・高効率
•速度制御は電機子回路の電圧または抵抗で行う
•電機子（回転子）には巻線があり，ブラシと整流子で通電する
📐基本公式：電機子抵抗の測定（始動電流法）
静止状態では逆起電力 E = 0 となる。電源電圧 V はすべて抵抗降下に使われる。
Ra = VIstart（Istart：始動電流）
📐基本公式：直流電動機の効率計算
入力電力：Pin = V × In（V：端子電圧，In：定格電流）
銅損（電機子抵抗損）：PCu = In2 × Ra
出力電力（ブラシ電圧降下・電機子反作用・機械損を無視）：
Pout = Pin − PCu = V × In − In2 × Ra
効率：η = PoutPin = 1 − In × RaV = EV
注意
ブラシ電圧降下・電機子反作用が無視できない場合は別途考慮が必要です。
関連問題数:1問
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