誘導電動機
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誘導電動機（ゆうどうでんどうき、Induction Motor、IM）は、交流電動機の代表例である。 固定子の作る回転磁界により、電気伝導体の回転子に誘導電流が発生し滑りに対応した回転トルクが発生する。
入力される交流電源の種類によって、単相誘導電動機と三相誘導電動機に大別され、一般的には特別な工夫なしで回転磁界を得ることができる三相交流を用いる。
同じ交流電動機である同期電動機と比較して、脱調することがないため、トルク変動の大きい負荷に向いているとされるが、滑りによりトルクを得る原理上、過去においては回転速度の制御が困難になる点が短所とされていた。ただし、この点については近年のパワーエレクトロニクスの発展により、インバータ回路で回転数を自在に制御可能となったことで、ほぼ解消されている。
歴史
1824年、フランスの物理学者のフランソワ・アラゴは回転磁界の存在でアラゴーの円板を作り、1879年この効果を利用してWalter Bailyが手動で回転を切り替える原始的な誘導電動機を作った。[1][2][3][4] 最初の交流無整流子電動機はガリレオ・フェラリスとニコラ・テスラによってそれぞれ独立して発明され、実動する電動機の模型が1885年、1887年に実演された。テスラは1887年にアメリカの特許を出願して1888年5月にこれらの特許のいくつかを取得した。1888年4月Royal Academy of Science of Turin にフェラリスの交流多極電動機の運転の詳細に関する研究を出版した。[4][5] 1888年5月は技術論文A New System for Alternating Current Motors and Transformers をアメリカ電気学会 (AIEE)に投稿した。[6][7][8][9][10] 3形式の4極固定界磁電動機が記述された:1番目は4極回転子で自己起動できないリラクタンスモータで、2番目は自己起動可能な誘導電動機と3番目は回転子の界磁を励磁するために直流を供給する真の同期電動機だった。当時、交流送電を開発していたジョージ・ウェスティングハウスは1888年にテスラの特許の権利を取得してフェラリスの誘導電動機の概念と合わせた。[11] テスラは同様に1年間相談役を引き受けた。ウェスティングハウスはテスラの補助を目的として後にウェスティングハウスの誘導電動機の開発を引き継ぐことになるC. F. Scottを雇用した。[6][12][13][14] Mikhail Dolivo-Dobrovolskyは1889年に信念をもってかご形誘導電動機と三相変圧器の開発を売り込んだ。[15][16] しかしながら、彼はテスラの電動機は二相脈流なので実用的ではなく、彼の三相式の方が優れていると主張した。[17] 1892年にウェスティングハウスが最初の実用的な誘導電動機を開発し、1893年に60ヘルツの多極誘導電動機を開発したものの、これらの初期のウェスティングハウスの電動機はB. G. Lammeによって開発された回転軸に巻線を備えた二相式電動機だった。[6] ゼネラル・エレクトリック (GE)は1891年に三相交流式電動機の開発を開始した。[6] 1896年以降、ゼネラルエレクトリックとウェスティングハウスは後にかご型回転子と称される棒巻線設計のクロスライセンスに同意した。[6] Arthur E. Kennellyは初めて完全なサイン波 "i" (-1の平方根) の90°回転を交流問題の複素数解析に取り入れた。[18] GEのCharles Proteus Steinmetzは交流の今では常識になっている誘導電動機のSteinmetz equivalent 回路を開発した。[6][19][20][21] 誘導電動機はこれらの発明と革新により1897年当時に同じ寸法で7.5馬力だったものが今では100馬力を出せるようになった。[6]
構造
動作原理
アラゴーの円板の原理で、磁石を回転させるかわりに固定子の巻線の交流電流による回転磁界を用いる。
誘導電動機の分類
- 単相誘導電動機
- 反揆起動型電動機
- 分相起動型電動機
- 蓄電器（コンデンサ）起動型電動機
- 隈取磁極型誘導電動機
- 三相誘導電動機
仕様
- 極数：固定子の磁極数。例えばN、Sが2組あれば4極である。
- 周波数：固定子巻線の交流の周波数。
- 同期速度：回転磁界の速度。
- 回転速度：回転子の速度。
- 相対速度：同期速度と回転速度の差。
- 滑り：相対速度と同期速度との比。
- 滑り周波数：回転子巻線の交流の周波数。
- トルク：固定子の電圧の二乗に比例する。
- 始動トルク：回転子の速度が0のときのトルク。
- 停動トルク：滑りに対しての最大トルク。
関連項目
出典
- ^ Babbage, C.; Herschel, J. F. W. (Jan 1825). “Account of the Repetition of M. Arago's Experiments on the Magnetism Manifested by Various Substances during the Act of Rotation”. Philosophical Transactions of the Royal Society 115 (0): 467–496. doi:10.1098/rstl.1825.0023 2012年12月2日閲覧。.
- ^ Thompson, Silvanus Phillips (1895). Polyphase Electric Currents and Alternate-Current Motors (1st ed.). London: E. & F.N. Spon. pp. 261 2012年12月2日閲覧。
- ^ Baily, Walter (June 28, 1879). “A Mode of producing Arago's Rotation”. Philosophical magazine: A journal of theoretical, experimental and applied physics (Taylor & Francis).
- ^ a b Vučković, Vladan (November 2006). “Interpretation of a Discovery”. The Serbian Journal of Electrical Engineers 3 (2) 2013年2月10日閲覧。.
- ^ Ferraris, G. (1888). “Atti della Reale Academia delle Science di Torino”. Atti della R. Academia delle Science di Torino XXIII: 360–375.
- ^ a b c d e f g Alger, P.L.; Arnold, R.E. (1976). “The History of Induction Motors in America”. Proceedings of the IEEE 64 (9): 1380–1383. doi:10.1109/PROC.1976.10329.
- ^ Froehlich, Fritz E. Editor-in-Chief; Allen Kent Co-Editor (1992). The Froehlich/Kent Encyclopedia of Telecommunications: Volume 17 - Television Technology to Wire Antennas (First ed.). New York: Marcel Dekker, Inc.. p. 36. ISBN 0-8247-2902-1 2012年12月2日閲覧。
- ^ The Electrical Engineer (21 Sep 1888). . . . a new application of the alternating current in the production of rotary motion was made known almost simultaneously by two experimenters, Nikola Tesla and Galileo Ferraris, and the subject has attracted general attention from the fact that no commutator or connection of any kind with the armature was required. . . .. Volume II. London: Charles & Co.. p. 239
- ^ Ferraris, Galileo (1885). “Electromagnetic Rotation with an Alternating Current”. Electrican 36: 360–375.
- ^ Tesla, Nikola; AIEE Trans. (1888). “A New System for Alternating Current Motors and Transformers”. AIEE 5: 308–324 2012年12月17日閲覧。.
- ^ Jill Jonnes, Empires of Light: Edison, Tesla, Westinghouse, and the Race to Electrify the World, Edison Declares War
- ^ Electrical World, Volume 78, No 7. page 340
- ^ Klooster, John W. (30 July 2009). Icons of Invention the Makers of the Modern World from Gutenberg to Gates.. Santa Barbara: ABC-CLIO. p. 305. ISBN 978-0-313-34744-3 2012年9月10日閲覧。
- ^ Day, Lance; McNeil, Ian; (Editors) (1996). Biographical Dictionary of the History of Technology. London: Routledge. p. 1204. ISBN 0-203-02829-5 2012年12月2日閲覧。
- ^ Hubbell, M.W. (2011). The Fundamentals of Nuclear Power Generation Questions & Answers.. Authorhouse. p. 27. ISBN 978-1463424411
- ^ VDE Committee History of Electrical Engineering IEEE German Chapter (January 2012). 150th Birthday of Michael von Dolivo-Dobrowolsky Colloquium. 13 2013年2月10日閲覧。.
- ^ Dolivo-Dobrowolsky, M. (1891). ETZ 12: 149, 161.
- ^ Kennelly, A. E. (Jan 1893). “Impedance”. Transactions of the American Institute of Electrical Engineers X: 172–232. doi:10.1109/T-AIEE.1893.4768008.
- ^ Steinmetz, Charles Porteus (1897). “The Alternating Current Induction Motor”. AIEE Trans XIV (1): 183–217 2012年12月18日閲覧。.
- ^ Banihaschemi, Abdolmajid (1973). Determination of the Losses in Induction Machines Due to Harmonics. Fredericton, N.B.: University of New Brunswick. pp. 1, 5–8
- ^ Steinmetz, Charles Proteus; Berg, Ernst J. (1897). Theory and Calculation of Alternating Current Phenomena. McGraw Publishing Company
外部リンク
- An induction motor drawing
- Rotating magnetic fields: interactive, （イタリア語）
- Construct your squirrel cage induction motor, using povray
- Induction motor topics from Hyperphysics website hosted by C.R. Nave, GSU Physics and Astronomy Dept.
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