かご形3相誘導電動機の速度制御 利用統計を見る

かご形3相誘導電動機の速度制御

古屋直臣

数野寛

Speed Control of 3 Phase Squirrel Cage Induction Motor

NaoomiFuruya HiroshiKazuno

      Synopsis   Generally， a 3 phase squirrel cage induction motor is a constant speed type， and it is driven aしthe speed of 2∼5％slips from synchronous speed． For the speed control methods of 3 phase squirrel cage induction motor， there are pole change， supply frequency change， supply voltage change methods， and the others．   On the applying the pole change method， the 3 phase squirrel cage induction motor has only 20r 3 speeds， and can not change the speed for the wide range． The supply frequency changing method requires the variable frequency changer Ithat is moire expensive』than that motor． The supply voltage changing method is simpler than the other methods， but if the slip at the stalling torque is not displacement to the large amount of slip， the speed controlling range is narrow， furthermore， the speed regulation for the load torque variation is large．   Therefore， the authors improved the supply voltage changing method by applying a special manner． That is， the stator of lnduction motor has 4 and 8 pole windings separately， and there is no mutual inductance in each other． On the othere hand， in order to expand the speed controlling range， it has to make the rotor resistance 1 increases by means of the end ring with cutting out symmetrically， and up to the O．5 slip of synchronous speed for the stalling tOrqUe．   We are using the 3 phase sliding transformer， and make to change the supply voltage of 4 and 8 pole windings， according to the sum of both supPlying voltage is constant． Then， the 4po｝e machine acts as a induction motor and the 8 pole machine acts as a induction generator． So that， by the change of supplying voltage to each winding， the speed of the 3 phase squirrel cage induction motor is controlled widely and smoothly， in spite of on the load or no load， and for the constant load torque or squate load torque．  In this case， the power from induction generator is feeding back to the power source．

1 緒

言  一般に、かご形3相誘導電動機は定速度形電動機に 属し、特殊機を除いては同期速度からすべり数％の範 囲内で使用されている。これの電気的速度制御法とし ては、従来、極数変換による方法、可変周波数による 方法、磁気連結子を用いる方法、印加電圧可変による 方法などが行なわれてきたが、第一の極数変換法はせ いぜい2、3種類の速度しかえられずそれら同期速度 の間を連続かつ円滑に速度制御することなど覚束かな い。第二の印加電圧の周波数を可変する方法において、 は、周波数変換機を備えなければならず、一個所で個 々に速度制御をしようとする場合には、かご形3相誘 導電動機数だけの周波数変換機を設けなければなら

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ず、経済的にも非常に不利である。第三の磁気連結子 を用いる方法は電動機それ自身の速度制御法ではない が、磁気連結子の励磁電流を可変することにより、電 動機と負荷との磁気的結合度を変え、負荷回転に適当 なすべりを与え、相当広範囲にわたり連続にかご形3 相誘導電動機の速度を可変しようとするものであるが 無負荷時、軽負荷時においては、負荷変動に対する速 度変動が甚だしく円滑な速度制御は困難と思われる。 なお、この場合励磁に必要な直流電源をもたなければ ならないこともまた煩雑である。第四として印加電圧 を加減して速度制御する方法があるが、これば一般の かご形3相誘導電動機においては、停動トノレクがすべ り20∼25％付近に表われるので、負荷時においては同 期速度付近から停動トルクを与えるすべり付近までは 速度制御することができるが、速度制御範囲が狭い。 この方法により速度制御範囲を広めようとするには、 停動トノレク時のすべりが大きな値となるよう、すなわ ち、停動トノレクの山を低速側へ移行せしめればよい が、それには二次回路の抵抗を増加させなければなら ないので、速度制御範囲が大きくなるに従って効率は 次第に低下する。この場合もやはり無負荷時、軽負荷 時には負荷変動に対する速度変動が甚だしく、円滑な 速度制御は困難である。このほか、かご形3相誘導電 動機の速度制御法として内外の諸氏により、それぞれ 特殊な考案がなされつxあるようであるが、筆者等は 第四に述べた印加電圧加減法を採用し、特殊な考案を 施して負荷の軽重、有無にかXわらず、広範囲にわた り円滑な連続速度制御を行なうべく試みたので、以ド それについて報告する。

2 原理並びに方法

 かご形3相誘導電動機の固定子に2：1の極数比を もつ2種類の巻線を施こし、n一ター回転の有無にか Xわらず、両巻線間に相互誘導作用のなくなるような 巻線法を採用する。具体的な巻線法については後述す る。以下極数の少い方の巻線を高速巻線、これとかご 形回転子とで構成する機能を高速機、極数の多い方の 巻線を低速巻線、これとかご形回転子とで構成する機 能を低速機と呼ぶ。このほか極数の少い方のものにつ いては、例えば高速側同期速度のごとく高速側なる語 を冠し、極数の多い方のものについては低速側なる語 を冠して呼ぶことにする。  さて、高速巻線と低速巻線とにそれぞれ平衡3相交 番電圧を印加し、高速巻線によって生ずる回転磁界の 回転方向と、低速巻線によって生ずる回転磁界の回転 方向とを同一方向となるようにすれば、高速側同期速

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度と低速側同期速度との間においては、高速機は誘導 電動機作用を呈し、低速機は誘導発電機作用を呈す る．いま、供試機の速度制御範囲を高速側同期速度よ り低速側同期速度の間とすれば、高速機単独運転の場 合、高速機の｜・ノレクー速度特性曲線中、停動トノレクの 山がこの範囲内へはいってくることは、停動トルクを 与える速度より低速側が不安定領域であることを考え あわせれば、非常に不都合なこと＼なる。そこで高速 機についていえば、停動トルク時のすべりを低速側同 期速度まで、すなわち、高速機についてのすべり50％ のところまで移動させることが必要である。これを実 現するためには比例推移の見地から、どうしても回転 子回路の抵抗増加策をとらなければならない。従っ て、効率の低下はさけがたい。抵抗増加策の具体的方 法については後述する。高速機側への印加電圧と、低 速機側への印加電圧を相対的に変化せしめれば、3相 誘導電動機の1・ノレクば、印加電圧の2乗に比例して変 化するので、高速機の呈する誘導電動機としての発生 トノレク、低速機の呈する誘導発電機としての所要トノレ クはそれぞれ変化し、それぞれの印加電圧に対応して 合成トルクー一一速度特性曲線ヒを動作点が移動すること ができる。例えば、いま、負荷が速度にかXわらず定 トノレク特性を要求するものであったと仮定する。はじ めに高速機側への印加電圧を最大にし、低速機側への 印加電圧を零にしておいて、この状態からはじめ、高 速側への印加電圧を次第に下げると同時に、低速側へ の印加電圧を次第に上けていけば、電動機速度は高速 側同期速度付近から次第に低下し、低速側同期速度の 方へ次第に近づき，高速機側への印加電圧が遂に零と なり、低速機側への印加電圧が最大になったとすれ ば、低速機単独の運転へと移行したことXなる。負荷 トルクが大きい場合と、負荷トルクが小さい場合の二 者を比較すれば、いま仮りに、高速機側への印加電圧 が両者の場合同であると仮定すれば、負荷トノレクの 大きい場合の方が、低速機側への印加電圧が低口のと ころで同一L速度となる。よって無負荷時は軽負荷時の 極端な場合とみられるので、1司…の速度をえようとす れば前の場合よりも、低速機側への印加電圧は高目な 値となる。すなわち、ある一速度に注目すれば、機械 的負荷が電動機の発生トルクを吸収する割合が大きけ れば、誘導発電機が吸収する分は小さくてよいことに なり、低速機側への印加電圧は低目な値でよく、ま た、機械的負荷が電動機の発生トノレクを吸収する割合 が小さければ、誘導発電機が吸収する分は大きくなけ ればならない。すなわち、低速機側への印加電圧は高 日な値とならなければならない。よって負荷の軽重有 無にかXわらず、ある印加電圧のときある速度をうる

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ためには、電動機側からすればいつでもある負荷状態 で運転していることになり、単に普通のかご形3相誘 導電動機の印加電圧可変による速度調整法よりも、無 負荷時、軽負荷時における速度の不安定性がなく円滑 な速度制御ができる。なおこの間、誘導発電機作用に よって生じた電力は、そのまx電源に返還されるので 電力の経済ともなり、効率低下を幾分なりとも補償す ることができる。要約していえば、この万法はかご形 3相誘導電動機への印加電圧を可変して、発生電動機 トルクを加減すると同時に、2次短絡3相誘導発電機 δ㎡l s｝・ ’1 5m＝1 s｝＝1 Fig．1 Principle diagram of speed COntrOl at nO IOad

淀肋翅時 一

y瓢。 v加 VM2 V元3 3

陥

4 4 2 兀 、｛ ’ O ＿＿＿＿L  s㎡05 ｷ〔り s1・o 辛l 膜 ｛ ▽豆ヨ y喜4 ▽6

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Fig．2 て

隊

 ク 員着トルク 5mニO s，＝−1 、L 蓼 Principle diagram of speed control at constant load torque Sm＝1 ・s2＝1 2乗トルワ負揃酵 _▽元。 て 電 ▽元1 ま力

ﾘ

▽元 ケ ▽元3 競ト1   、

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3 2 1 0 ▽ 膓｛ 5m＝0    ＿＿＿＿〉 δ仇＝α51  才べり s｝・o Wl ￡3＝一 W・ 1 ▽亘3 発 1 _▽ 電 碗

畢

巧 ハレ ク Fig．3 Principle diagram of speed control at square load torque への印加電圧を可変して、その所要トルクを変化さ せ、これにより電動機側への負担を変化せしめ、無負 荷時、軽負荷時においても安定にして、円滑な速度制 御ができうるようにしたものでる。  次にトルク…速度曲線を用い、無負荷時、定トノレク 負荷時、2乗トノレク負荷時について、図式に速度制御 の原理の大要を示せば次の第1図、第2図、第3図の ごとくである。図中電動機側への印加電圧がVmkなる ときには、発電機側への印加電圧は賑なるものとす る。また、o，1，2……なる数字は電動機側の動作 点を示す。  次に、等価回路を用い量的な検討を試みる。一一L相分 につき等価回路を示せば第4図のごとくである。     Xmi ㌦1   γ㎡  r磁 11→

｝

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脇鴇m隔

R‘・一

轣Y

理考製うス     Fig．4 Equivalent circuit  高速機側同期速度N輪に対する電動機側のすべり 7er Sm、低速機側同期速度Nasに対する発電機側のす べりをSgとすれば、

となる．然るにNms ・＝ 2Ngsなるゆえ   Sg＝2Sm−1 いま、Sm≡Sとおけば   Sg＝2S−1 となる。よって   Rm’−1云s・襯・’，R・’一；芸・92’ となる。   ylπ0・＝9mo−．ノbmo   Zm 1＝・rm 1十ノエ？π1   Z．2「＝rm 2’＋元5’mX，n 2 t・＝rm ・Z 「＋」8鋤ノ   Y｛o＝990一ブろ90   Za 1＝ra 1十∫↓τσ1   2：，，’一・，、・＋ブS⑳’一・，、’＋元（2S−1）arg，’ とすれば        工L（S十YmoZ7n2’）   7襯1＝  am      Zm 2’十ZM Z’m2 Ym o十SZm i （2） （3） ig1一皇｛（・S−・）＋・Y・・ 29・・｝ （、）      Zσ2，十Zσ1Za2ノ）（（Jo十（25−1）Zσ1 となる8よって理想トランスの一次側における合成電

流ムは

ムー鴛＋皇一編曇霊驚ご

    ＋捲一竺・）＋Ya・29・’｝．（5）

     Z92’十Zσ1Zσ2ノ｝㌃04−（2S−−1）Zσ1 となる。Viと11との間の位相角をφ1とすれば入力 1）1は   1）1＝3「V，llcosφ1      （6） となる。また高速機側（電動機側）、低速機側（発電 機側）のトルクをそれぞれTm， Tσとすれば       3s・m・’（Vlam）2

Tm−

X．8ωm。｛（Srm 1＋rm 2ノ）・＋5・（鋤＋」Cm、’）・｝〔え・一”z〕       3（2S−・）・…C隅）2 九＝9．8ω，。〔｛（2S−1）。，、＋。，、’｝・＋（2S−・）・（x9、厄、り・〕         6（：23−・）・・2’｛一乙）2 9．8ωれ。〔｛（23−、）。，、＋。，，’｝・＋（2S−、）・＠，、＋四、’）・〕〔え・一・の （7） た＼・し、t・m。，ω9。はそれぞれ高速機側、低速機側の 同期角速度を示し、dimo＝2ω90である。よって合成ト ノレクTは

         ，V、，  （÷）2S・m・’

T＝丁肌＋τ・＝9．8ω刷研耐・批，・ア＋冨（元。、、＋励）・ 〔

    』万11鷲蒜∴戸〕〔1，a一刎

よって発生機械動力PKは       ［ （÷）2s・m・’ P・〈−9・8T・m・（・−S）−3γ・2（・−S）1（S伽』，’）・＋S・（Vm1．f、」Um，’）・

＋｛（2s−，、嘉鷲裟㌃働∋

（8） （9） （10） よって機械損をW・nとすれば出力P。は

P。一 ＿（、−S）〔（ ＋蕊±鑑卵

    ＋｛（ 鋤鳳1鷲』＿、L硫

よって効率ηは        47 （11）

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  Po η＝7丁

3V，・（1−S）［（品1皇！≧蒲＋膠、㎞1嘉繧嘉＿卿脇

3Vlllcosφ1 （12） となる。次に励磁インピーダンス4−，」が二次イ        Ym o       Yg o ンピーダンス、…次漏れインピーダンスに比し相当大 きいものとし、かつ、9mo＜b7no， gσ0＜bσOとして、 簡易等価回路になおせば第5図のごとくなる。  この回路において

  im・−」乙一〔  52耐S耐

   づ｛ i・i一蕩一〔 1い→ am（8プm・＋プm・’）2＋S2（：M、 Fa：m2り2   理想トラ・久

▲＋臨、←。慧鑑農鷲疏ア｝〕（13）Fig・5

●      （2S−1）2rσi十（25−1）rσ2t   一培・・†（2S二1・，，1＋・，，，’）・＋（25−1）・（x，、＋四，’）・        i、＝ヱ竺＋五ユ   am   （1（ノ （2S−1rσ1十rσ2「）2十（2S−1）2（エσ1十vσ2，）2 1 ，     （2S− 1） 2 （au， H−xa． 2り Ri，A−」壽屍

麟）

弓・錯s雇

Simplified Equivalent circuit 一Vi〔 −」｛ ｛ S2r，n i＋Srm 2「 ｝〕 （2S−1）2rai＋（2S−1）プσ2’ （14） 十 ・m・iSr，π1＋プm 2戸）・＋吻・5・（鋤1＋耐）百＋・，2（25−、。，1＋。，、り・＋・，2（25−、）・（エ，、迦う・ ＿ご。＋・，吉，。㌔hi−i（S。mi＋。馨≒芸晶、＋頑・・      （2S−1）2＠σ1十四2’） （lg2i2S−1プσ1十ru2’）2十aσ2（2S−1：）2（vσ 1十エσ2’）2 ・’E1・−v・V｛ ｝〕 （15） S2rm i＋Srm 2ノ 一十t−一一一 （2S−1）2・i・σ・i＋（2S−1）rσ2’

鋤2iS隔＋r・L2り2＋am2S2（X。、1’｛一．Xm2り2 ag2i2S−1プσ1十プσ2’）2一ト‘’σ2（2S−1）2（．x（11十xq． 2’）2 ｝2

＋｛⇒示㍉・い㌫・（S励＋．…i！織裟㎜、＋＿，戸

    ㌔房てび、訂㌫認芸芸｛七、＋ll，7＞L・，，｝2        （・6）

力率COSφ1は        S21J？n 1〕・Sr？n 2’       ⊥         （2S−1）2プYl十（2S−1）ra2t   。。，φ1−≡（5τ肌1＋γ“、2，）2＋・m2S2（≡±亘〕21∼・；・廊二i・・’1子・・；’戸・・巨1云ご・）・ぼ∫；エ・・2互 〆｛

_{h訊砺「蕊袈漂蜜鋤高；・ア己廊i元鴛，li；窪㌫］｛鶴禰；−i），｝2}

＋｛li”t；iallxn。＋百・云㌔る（Sl，．。 1＋￡；笥㌶窯㌫、＋輌戸 ＋＿一＿＿＿（25二逆⊆・・已ノ2り ασ2i2S−1 1’a 1→rfJ 2’）2十α〈12（2S−1）2（．x〔ノ1十cσ2’）2 （2S−1）2は0＜S＜0．5の範囲内ではSが0から遠ざ かるほど、12S−1i＞（2S…1）2となり、12S−11 rff 2 t_{пi2S−1）2rt iとみなしうる。そこで（2S−1）2ra 1} を12S−1｜rσ2tに対して省略すれば0＜S＜0．5でS が0から遠ざかったある範囲では、分子の第二．二項は負

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｝2 （17） 値をとるので総合力率はよくない。これは誘導発電機 が外部へ向っては進相電流しか流しえないゆえ、系統 母線が誘導負荷をもつ場合は、系統の力率をますます 悪くするものであることを考えればうなずける。  入力P，は

P・−3畦ぷ1＋瀞≒鵠1 、＋ ，’ア＋ag2（      （2S−1）2rg、＋（2S−1）rg2t25−1プθ1十rg 2’）2十ag2（2S−1）2（vσt十vσ2’），｝       （18） 各トノレクTm， Tg並びに合成トルクTは

Tm−  3s・m・’（V，am）2

Tσ＝ 9．8ωmo｛（Srm i十rm2’）2十S2（．VM 1十ZM2t）2｝        6（2S−・）r・・’（岳）2 〔kg−m］     9．8tame〔｛（2S−1）rσ1十rg 21｝2十（2S−1）2（xg 1十．ra2り2〕   T＝Tm十Tσで（9）式と同じである。また、発 生機械動力PKは（10）式と、出力1）oは（11）式と 同じである。よって効率ηは        Srm 2 t 〔kσ一m〕 （19） （20） （7）と同じ 3v・・（・−s）｛ （8）と同じ   Po η＝

_¥「＝

R叫

am2iSrm i＋rm2’）2＋am2S2（」Vm i＋tm2’）2 S2rmi＋Sプm2， 十 ag2i2S−lra 1 一“ rσ2r）2＋aσ2（2S−1）2（xσ1＋avg 2 r）2 鋤2i・∫ア町＋励り2＋鋤2・∫2（Vm・＋Vm2’）2        2（2S−・1）プ92， ｝一・VVm

＋％，⑳＝、蕊鍔篭i麗き1㍍、＋x9，，）i｝

となる。一般に0＜S＜0．5の間においては、分子の ｛｝内の第二項は負値となり、分母の｛｝内の第二項 は0＜S＜0．5でSが0から遠ざかったある範囲内で は負値となり、効率ηは、η＜1−Sである。  次に、第4図の等価回路についてベクトル図を描け ば第6図のごとくである。  さらに、電動機側への印加電圧V㎜、発電機側への 印加電圧Vgなるとき、ハイランドの円線図について 特性を合成すれば第7図のごとくなる。これより入 力、出力、流入電流、効率、力率の大要がうかSt“え る。 R煮・÷駈 R子慧r｝； Fig．6 Equivalent circuit and vector diagram

3 試作機並びに結線法

（21）  200V，50 c／s，1HP，6極、固定子溝tW 48、回転 子溝数59直溝アノレミ鋳込み、固定子結線1×Yのかご 形3相誘導電動機を改良し、固定子には1溝おきの24 溝を用いて4極巻線、巻節／極節＝5／6の短節2層分 布巻を施こし、一コイルは径0．8mmのフォノレマノレ線 48回巻とした。残り1溝おきの24溝を用いて、8極巻 線、全節2層分布巻線を施こし、一コイノレは径0．8mm のフォルマノレ線52回巻とした。鉄心はそのまx6極1 HPのものを利用した。その巻線の展開図を描けば第    8図のごとくである。低速機i側、すなわち、8    極巻線は内部でY結線となし、リ・一ド3本のみ    を引き出し、高速機側、すなわち、4極巻線は    各相の始端、終端よりそれぞれリードを出す。    第9図に固定子の一部を示す。かXる巻線法を    採用したとき、両巻線間に相互誘導作用による    誘起電圧の生じないことを次に述べる。一・・相分    につきその原理図を描けば第10図のごとくであ    る。4極側の一一・コイノレ中に8極側のニコイノレが    存在するゆえ、いま、8極側のコイル電流が流    れた場合には、4極側の一コイルと鎖交する磁    束は互に打消しあって零となり、4極側コイノレ    へは電圧を誘起しない。逆に4極側コイルへ電    流が流れた場合作られた磁東は8極側コイルと    鎖交し起電力を誘起するが、4極側一一sコイノレ中    の8極側ニコイルに誘起する起電力は、それぞ    れ逆向きなるゆえ、互に打消しあって端子間へ

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Fig．7 Circle diagram

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  よVT，   6w， Fig．8 Expansion diagram of stator winding

         50

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5 F19．9 Stator Coi1 N δ N x2 Xl Fig．10 Principle diagram of non−mutual     induction between 4 pole winding     and 8 pole winding th）

回

Ci 3 c， 4 ㌍’ も

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1 、Cz

、＼、 ！！ C2 Ci c午8 Cs F19．11         ：1  End rlng s5mmetrlcally cutting は表われない。かXる作用はローター回転の有無にか ×わらず存在しない。  次に回転子回路の抵抗増加策について述べる。6極 1HPの既製電動機のアルミ鋳込み回転子を利用した ので、かご形巻線のエンドリングへ適当な切断を入れ 二次抵抗の増加をはかった。高速側電動機，すなわ ち、4極側電動機について言うならば、切断を入れる 前には停動トルク時のすべりは約21％であったもの が、第11図の〔イ〕のごとく2個の切断を入れたとき は約26％まで移り、同図〔ロ〕のごとく4個の切断を 入れたときには約34％まで移り、さらに同図〔ハ〕の ごとく8個の切断を入れたときには約55％まで移っ た。筆者等の試みた試作機については、停動トノレク時 のすべりを少くとも50％までずらせるために8個の切 断を入れる必要があったので、第11図〔ハ〕のような 切断法を採用した。切断を入れるには切断間の溝数が 等分されるように、ロータ・一の軸の中心点に対して点 対称となるように考慮する必要があり、切断が片側の みに集中しないよう両側へ等分に配分し、片側の切断 個所の中間へ他の側の切断がくるように配慮した。試 作機は溝数59であったので、どうしても等分でかつ中 心に対して点対称な切断を入れることができず、やむ なく第12図のような切断を入れたが、回転子回路の不 平衡にもとつくトラブルが多少生じた。これについて は後述丁る。第13図に切断を入れた回転子を示す。 Fig．13 Rotor wlth end ring cutting C‘ 0 〔2、C4 c’，c8 @  0’ c‘，c7 C2       C7 C3       C3      1 ER」     ER2       E≡R｜       ￡．Rz

         教別切断切断馳麟姓斤ヨ

 FIg．12 End rlng cuttlng method of testing       machiDe ，51    さて、試作機は4極、8極の共存機であり、   回転子は共通なるゆえ、4極側からすれば、1  一極あたり2個の切断を入れたことになるが、8   極側からすれば1極あたり1個の切断を入れた Cc ことになり、4極側からみた二次回路抵抗増加 の割合の方が、8極側からみた二次回路抵抗増 加の割合よぴも多いと考えられる。よって4極 側電動機の停動トルクの移動の割合の方が、8 極側電動機の停動トノレクの移動の割合よりも多

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いものと考えられる。実験結果では4極側の停動トノレ クのすべりは約55％のところに生じ、8極側の停動ト ノレクはすべり約27％のところに生じた。  次に高速機側と低速機側への電圧の印加法である が、連続的に印加電圧を可変する必要があるので、3 相スライダック（Y結線）を用いることxし、第14図 のごとき結線を行ない、高速機側への印加電圧Vm、 低速機側への印加電圧Vgの和をいつも一定なるごと くし、Vmが直線的に減少するにつれて、 V9が直線的

        禰駕イダツク   エ．M．

に増加するように試みた。電圧の印加法は必ずしも Vm， Vσの和が一定とか、直線的変化を与えるとかの 必要はないわけであり、他にも種々考えられるが、最 も簡単な方法として上記のような方法を採用すること にした。 Fig．14 Connection diagram Table 1

4 実験結果および考察

 上記の試作機について、いろいろの観点から実験し た結果を項日別に次に述べる。     1）両固定子巻線（高速側巻線、低速側巻線）      間の相互誘導作用による電圧電流につい      て、     すでに第3節で述べてあるごとき固定子巻線    法を採用することにより、回転の有無にかXわ    らず高速側、低速側両巻線間に相互誘導作用は ないのであるが、4極側について無負荷試験、 拘束試験を実施したとき、相手8極側へ誘導す る電圧、電流、並びに8極側について無負荷試 験、拘束試験を実施したとき相手4極側へ誘導 Induced voltage and current of mutual induction between 4 pole winding and 8 pole winding

4極側電動機につき

無 負 荷 試 験 VL＝200 V  lou＝1．21 A Po＝186W loり＝1．05 A 10ω＝1」4A 拘 束 試

験1

Vs「＝s7v  ISzノ＝1．64A Psf＝105．3W lsvt ・1．75A 1sω’＝1．64A 8極側固定子巻線への誘導電圧並びに短絡電流 誘 導 電 圧  i          rrmN t t       r 

・纐編⇒・徽絡蹴｜

UV間    OV

O mA

s mA

U 相1 0mA

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2．2V

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WU間

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5 mA

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_{・mA IU相1}

_O mA

   d

vw司

0．3V

・mA IV相

_O mA

wu司

_{・vl・mA｜W相i・mA 1}

Table 2 1nduced voltage and current of mutual induction between 4 pole     winding and 8 pole winding

8極側電動機につき

無 負 荷 試 験 拘 束 試 験 Ve＝200 V  lo ’a＝2．6A Po＝205W  Io ’v＝2．37 A 10ω＝2．45A Vst＝64．5V 18ゾ＝2．26A P8’＝136W lsv「＝2．2gA 1szu＝2．43A 4極側固定子巻線への誘導電圧並びに短絡電流 誘 導 電 圧 ・線短絡電流1 3線短絡電流

uv司

3．4V

・mA IU司・mA

VW間

3．4V

2．5mA

lV⇒…mA

wu間1

3．3V

O mA

W司…mA

uv司

_OV

・mA IU相

O mA

Vw司

…vl

_1mAIV相IimA

wu司

_OV

_{・mA IW相…mA}

する電圧、電流について実測した結果を示せば第一 表、第二表のごとくである。拘束試験時においては相 互誘導作用による誘起電圧、並びにこの電圧を短絡す ることによって流れる電流は皆無に等しく、全く影響 がないとみて差支えない．また、無負荷試験時におい ては誘起電圧がやX大きい感があるが、この場合の電 圧電流波形を観察すれば、これは決して商用周波のも のではなく、かなり高周波の不規則なものである。す なわち、回転運動に伴う固定子と回転子の溝と歯の部 分の磁気抵抗の変化に起因するものと考えられる高周 波雑音的な誘導電圧である。その値は数ボノレト程度を 示しているが、これを短絡した時に流れる電流は数ミ リアンペアに過ぎない。よって大局的には両巻線間の 相互誘導による影響はないものとみなしうる。  2）2次回路の抵抗増加の模様について、  2次回路、すなわち、回転子かご形回路の抵抗増加 法として、そのエンドリングへ軸に関して対称的なカ ットを入れることをすでに述べたが、このカヅト数を 増加するにつれて一次側から眺めた等価二次抵抗が、 いかように増加していくかを、無負荷試験、拘束試 験、一一・次巻線抵抗測定の三者よりえられる数値をもと にして計算した結果を次に述べる。こ＼で注意してお きたいことは、拘束試験時の損失は一般には一次、二 次巻線抵抗による銅損であるとしているが、定格電流 に比し無負荷電流（励磁電流）の割合大きめな機械に あっては、拘束試験時にほゴ定格電流に等しい電流を 流入させるために、低電圧を印加するがこの印加され た低電圧による励磁電流、鉄損による影響が無視しえ なくなり、二次抵抗の正確な算出は望みえない。この 影響は単に等価二次抵抗の算出に正確さを欠くばかり でなく、ひいては後述する円線図の正確さへも影響を 与え、時々停動トルク時のすべりを円線図から求める 場合にはかなりIE確さを欠くものと思われる。拘束試 験時に励磁回路は一一L次側より眺めれば二次回路へ並列 にはいった形となるので、上記方法により求めた等価 二次抵抗は其の値より小さめな値を示しているものと 思われる。さて、4極機側、8極機側を比べれば8極 機側の方がはるかに無負荷電流が多く、以」二述べたよ うな理由で等価二次抵抗の算出が一層不正確となるの で、単に無負荷電流の少い4極機側のみについて、カ ットを増すにつれて等価二次抵抗がいかように増加す るかの大略を第三表に示す。これも前述の理由で真の 等価二次抵抗は幾分この値より大きめなものと思わな ければならない。 Table 3 Secondary resistance increase by end ring cutting エンドリング

への切断数

i竺購魏1

比

・イ∋

2．47  Ω 100 ％1 2 3．04 123 ＿一＿＿＿P 4 4．02 163 6 4．57 185 3）円線図について、 4極側電動機についてロ 一一 Pt 一エンドリングへ切断

53

    ・ 1・・2・  254‘

挿入前と8カット挿入後の鳳氏円線図と、それから求 めた各トルクー速度曲線を第15図〔a〕、〔b〕、第16 図〔a〕、〔b〕に示す。一般に円線図による特性算出 はすべりの小さな範囲においては、かなり正確である とされているが、すべりが大きくなるに従い含まれる 誤差は次第に大きくなり、すべり1の付近においては 相当の誤差が予想される。然し、誤差を含んでいると は言うもの＼、この円線図から求めた電動機動作とし てのトルクー速度特性曲線から、エンドリングへ切断 挿入前の停動トノレク時のすべりと、8カット挿入後の 停動トルク時のすべり移行の模様とを大まかながら知 ることができる。これは前項で述べた等価二次抵抗算 出にあたり、励磁回路の影響のために、算出値が小さ めに出ることの影響とあいまって、カット挿入後にお いては停動トノレク時のすべり真値は、図よりや＼大き めのところへ移行するものと思われる。ともかく図に ついて言うならば、カット挿入前は停動トノレクかすべ り約20％付近に表われたものが、8カット挿入により 約50％付近まで移行している。次に第17図〔a〕、〔b〕、 第18図〔a〕、〔b〕に8極機側について、エンドリンク へ切断挿入前と8カット挿入後の円線図と、これから 求めた誘導発電機として作用した時の、トノレクー速度 特性曲線とを示している。  ローターへ8カットの切断を入れる前後における試 験結果から、各場合の．．：次抵抗、二次漏れリアクタン スを算出し、それを比較すれば単に二次抵抗のみなら ず、二次漏れリアクタンスも増加していることを知 る。4極機側について抵抗2．47nが7．07Ωに、漏れ リアクタンス5．11Ωが7．34Ωに、また8極機側につ いては抵抗2．94Ωが3．07nに、漏れリアクタンス 6．55Ωが6．75Ωに増加している。二次抵抗増加は停 動トノレクをすべりの大きい方へ移行させる性質がある が、二次漏れリアクタンス増加は逆に停動トノレクをす べりの小さい方へ移行させようとし、あまつさえ停動 トノレクの大きさを減少させるように作用する。よつて 本機の場合にあっては、抵抗が増加した割合ほどには

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   4極4則電動機

caし〕 エンドリ）グノーカツトの場〆合・    多pカロ電圧「販＝200「7 文蒙撰σ‘ oβ rs ・・4『7s皇o方1之cc lk＝ 200v 工。＝1．i3AP，＝190W 警纂恥。｝螂w エ     セ エb〕 o．7 ￠‘ aξ a4 aヨ ル クa2 Fig・15 Circle diagram and speed torque curve of     4pole side machine（end ring no cutting）

54

．a〕    ∠Fホヨ』イ負、｜電動機     エンドリング8カヅトの場合     ’r加電圧頂。200∀ 〔』〕 与一％ o．ク a8 e， e． トa3 ノレ クO．2 o．1 0

10＠9a8

ｿク a6 0．8 a，ヂ a3

−一一一

ｷベリ e．2 a！ 0 Fig．16 Circle diagram and speed torque curve of 4pole side machine（end ring 8 cuttings）

55

1沼禾日38軒三2戊ヨ

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〔a〕 〔b〕

皇驚鷲菖驚監醐曇鶯蒜c

      w＝斜占マ       エξ＝230A曙＝14α『甘        T       lKW        ，1．o 勇oユ   ，0＄． ，6，1 k−n Fig．17 Circle diagram and speed torque curve of 8pole side machine（end ring no cutting）

56

〔a〕 〔b） 8オ亟淑‖電重力機（祢尊騰族） エンドリングノーカツトφ跡 ｝F加ig正V2−200V ’蛎’‘ ，口が寸

＿＿＿＿†ペリ

Ti ＝4．C2Sa at ）2．6ec Vl ＝ 200γ k ＝ 2．僻7A P， ＝ aogVV マy二“5亨 工‘＝2．3倒時1艦5W

十

Fig．18 Circle diagram and speed torque curve of 8pole side machine（end ring 8 cuttings）

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停動トルクが左へ移行しておらず、二次漏れリアクタ ンスの増加とあいまって第16図〔b〕、第18図〔b〕の 位置に落着いているものと思われる。4極機側では切 断挿入により二次漏れリアクタンスもかなり増加して いるが、その割合以上に二次抵抗ば増加しており、第 16図〔b〕のごとく停動トノレクがすべり約50％の辺に 留まっており、8極機側では二次抵抗も少し増すが、 二次漏れリアクタンスも少し増し、停動トルクはカッ ト挿入前後において、殆んど移行していない。これが 第18図〔b〕からうかSL“える。よって二次抵抗の増加 策としてエンドリングへ高抵抗材質を使用する方法を とるか、エンドリングへ切断を入れるか、その優劣は ちょっと比較しにくい。すなわち高抵抗材質を用いる 方法では、4極機、8極機いつれも二次抵抗増加の割 合は同じであり、停動トノレク時のすべり移行状況は比 例推移の見地から同じ傾向であるが、二次漏れリアク タンスの増加はないものと思われるので、停動トルク 時所要のすべりをうるのに、切断挿入の場合ほど二次 抵抗を大きい所までもっていく必要はないので、その ために電動機側で起る内部電力損失の減少、誘導発電 機側で起る内部電力損失の増加による利害関係、また 一一・禔Aエンドリングへ8カット挿入時、8極側へは一 極あたり1カット、4極側へは一一極あたり2カットの 挿入で、二次回路の電流通路制限による抵抗増加効果 の割合が違ってきて4極側の方へ、より抵抗増加効果 が大きくきx、低速機（8極機）側が誘導発電機とし て作用するときの内部損失が多少少くてすむ代りに、 高速機側で二次漏れリアクタンスが増すため必要以上 に、二次抵抗を大きい所までもっていかないと、所要 のすべりまで停動トルクを移行させられないというこ とのために起る誘導電動機側での内部損失の増加との 利害関係、この二者利害関係の比較はいつれが有利か 簡単には比較しにくい。ところが、停動トルクの値を 減少させないという点からいえば、高抵抗材質使用の ●が有利とも思われる。 4）無負荷特性について、 第19図のごとき測定回路を構成し各種印加電圧に対

△−Y

’  丁』、 3φ P．R． する無負荷特性を測定した。図中3相スライダック Tr 1の中性点を安定ならしめ、かつ星形励磁による第 3高調波誘起々電力をなくすために△−Y接続の補助 トランスTr2を用い中性線を設けた。勿論Tr2は測定 時のみ用いるものであり、実際の電動機使用にあたっ ては取除く。各測定は三相平衡なるものとして各一相 分について測定し、電力計算にあたってはそれを3倍 した。  第20図〔a〕、〔b〕にそれぞれ印加相電圧120V、 100Vの場合の無負荷特「生を示す。電圧印加法、並び にその可変方法については第3節で述べた通りとす

る。さて、図において回転速度nの曲線中950∼

1250rpmの所が極端な速度変化をしており、このう ち、960∼1100rpmの間は電動機を落着かせることの できない不安定な状態であったが、これは二次抵抗不 ’V衡によるすべりトノレク曲線への陥没がもたらした不 安定現象のためであり、これについては後述する。と も角950∼1250rpmの間では速度調整のために印加電 圧を細かく調整しなければならない。流入電流、消費 電力曲線もこの間で極端な変化をしているが、これも ヒ記の理由によるすべりトルク曲線上へ表われた陥没 の影響と思われる。電力曲線中消費電力が負というの は誘導発電機作用による発生電力を意味し、この時、 低速機側力率も負で扱っている。  5）定トルク負荷特性について、  第21図〔a〕、〔b〕に負荷トルクそれぞれ0．096kg −m、0．192 kg−m、印加相電圧をともに120Vに保 った場合の負荷特性を示す。印加電圧、速度曲線が無 負荷の場合より安定してきており、負荷の重くなるほ ど安定さを増している。この場合、低速機側が電源へ 向って電力を逆送する範囲は極めて小範囲になってき ている。ある速度に落着かせるために電動機側へかけ る負担は外部負荷が軽くなるほど、誘導発電機がこれ にとって代わらなければならないので、軽負荷時ほど 誘導発電機の発生電力は大きくなる。また、どんな場 合でも低速機側へ外部より電圧が印加されており、同 期速度以上で回転しているなら電力を発生し電源へ向  3中スライタジク w／kY3 Tr，   o・−e 3φ 200亨o−◎

H

N 1

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窮t試機 4P 8P Fig・19 Connection diagram for measurement of no load characteristics．

58

孔｛ζ 〔鴨R佃1 1タ00 ノ400 1300 1200 〃oo ／000 900 8eo 700

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 1玩

π工玩 CnRπ工輪〕 ／タ00 ／4003ケ ／3003 ／2002ば 〃002 ／000ん子 9θ0 800 700 ／7L

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〇”2・304°SC 6°ク゜8°9°／・㊨「7f

  Fig．20〔b〕 No load characteristic curves

60

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（tP・m〕1＄ 乃oo 4田 ノ4θ03．S ノ3003 ノ2ω2．ξ ノノ002 4 ヱ玩 〆Im      任し〕  昆ト戊しク員ネき時 T＝o．or6Kオー耽ωぱ・

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ノθoo膓ず 900ノ 8000．丁

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w． 7卯o Fig．21 〔a〕 Constant load torque characteristic curves 6・1

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駕／1；・鍋鷺

Fig．21 〔b〕 Constant load torque characteristic curves

62

って逆送しているかというとあながちそうではない。 電動機側から貰ったエネノレギーで発電機作用としてな お余りある時のみ電源へ向って電力を逆相しうるわけ であるが、諸損失を補い切れないときは逆に電源側か らその不足分だけ消費エネノレギーが流入する。このこ とも考えあわせると電源へ向って電力を逆送しうる範 囲はかなり狭いものとなる。その他の特性曲線は無負 荷特性時と著しく異った点はない。いろいろな定トノレ ク負荷の場合について印加電圧と速度の関係のみを示 せば第22図のごとくになる。この図より、速度1200∼ 1500rpmの間にあっては一定印加電圧のもとにおける 負荷変動に対する速度変動が小さいが、曲線の中央部 950∼1200rpmの間では、それが大きく好ましからざ る部分であるが、二次回路不平衡による960∼1100 rpm付近のすべりトルク曲線の陥没による不安定領域 も相当に悪影響を及ぼしているものと思われる。750 ∼950rpmの間では一定の印加電圧のもとにおける負 荷変動に対する速度変動は小さい。 仲礼 ISOO 1i；＝ rr−一一； 切断挿入が、ローター溝数59であるために中心軸に対 して対称的になりえない結果生じた二次抵抗不平衡に よる異常現象について述べる。  4極機側電動機を単独で運転させ、そのすべりトノレ ク曲線を調べたところ、第25図のごとく1100rpm付 近に極大の山があり、960rpm付近に極小の谷がある ことがわかった。印加電圧を一定にしておき、次第に 負荷を増加していけば速度は下り、0→A→B−＞C→D と行くべきであるが、AからCへ跳躍してしまい、一一 方、Cの動作点からやx負荷を減らせば、今度はB点 に引掛ってしまい速度が上りえず、AC間が不安定領 域となる。いま、固定子に周波tw fc／sの平衡三相電 圧を印加させておいた場合、二次回路抵抗が不平衡で あったとすれば、第26図のごとく回転子上へはすべり 周波Sf c／sに相当する正方向回転磁界と逆方向回転 磁界を生じる。同期速度をnsとすれば回転子は（1一 ぷ）nsで正方向へ回転しているので、回転子上へ生じた 逆相分回転磁界は正回転方向へ（1−2S）nsで回転し、         その結果一一U〈巻線へ（1−2S）fc／s   腿枠㎝誌・ 1θ伽ρ眺孤嚇・   立1賄孤（砿・ 900   0．i37ig−za（砿 goo   e・llK｝−m const・ 砺＝㌦＋

_諟U覇」

、600  120

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III｝iii｝i，，，i，，．．． ’∫O    IOO    ge    90    90    60    SO 10   20   30   40   50   6り   70   Fig．22 SupPly voltage−speed curves       （at constant load torques）  6）二乗1ソレク負荷特性について、  第23図〔a〕、〔b〕に完全な二乗トルク負荷特性で はないが、これに近似なトルク負荷特性を示す。速度 と負荷トルクの関係を図中T曲線が示している。この 場合は前述の無負荷特性、定トノレク負荷特性の場合と 異なり、印加電圧に対する速度曲線が滑らかに変化し ており、好ましい状態である。印加相電圧、トルクの 大きさの異なる四つの場合について、印加電圧、トル ク、速度の関係のみを図示すれば第24図〔a〕、〔b〕、 〔c〕、〔d〕のごとくであり、いつれも円滑な速度変 化を示している。  7）異常現象について、  前節でちょっと触れておいたが、エンドリングへの

63

    の起電力を誘起し、これが固定子の     巻線インピ…一ダンス、電源の内部イ      ンピーダンス回路を通じて（1−2S）f     c／sの電流を流す。回転子上の逆相     分回転磁界に関しては、回転子側が     一次、固定子側が二次回路となり、     回転一次形の誘導電動機とみなしう     るので、（1−2S）ns＞0、すなわちS     ＜0．5なら逆相分回転磁界は発電機      トルクを生じ、これが逆トルクとし 40飼鬼 て働き正方向回転を妨ける。この場

80紡巧 合、固定子巻線中を流れる電流は

    fと（1−2S）fc／sとの合成波であ      り、2Sfc／sなるうなり周波数の脈 動不平衡電流となる。本機の場合、上記960rpmのす べりトルク曲線上の谷における一次電流波形を電磁オ ッシロで調べたところ、第27図のごとく基本波50c／s の電流のほかに14c／sの電流が重畳されていることを 確認した。｛1−2×（1500−960）／1500｝×50＝14c／sな る関係からも960rpmで前述の意味での逆トノレクを発 生していることがわかるが、なぜこの逆トノレクのピー クが960rpmの辺へきたかということであるが、一一一s般 に固定子巻線抵抗、電源の内部抵抗（これは上記の意 味での逆相分電動機に対しては二次抵抗に相当する） が小なる値であれば、この逆トルクのピークはすべり 0．5の近くへ生ずるのが普通であるが、この抵抗分が 増加すれば二次抵抗増加による比例推移のため逆トノレ

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  工玩 ln，エnt 〔r・P・’trti〕有。 ノSOO    ω ノ4003S ノ3●O ／200 〃OO ノθ00 goo 8りo

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〔a〕skト1レ順精時

  瓜＝vL＋ヤ｝：＝100 Vco nst．          （湘電逓）        辱叫 一6

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      gz鶉銘z812窟9・腸㌢

Fig：23 〔a〕 Square load torque characteristic curves

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  工玩  仇 工Pt 〔n剛㌔。 ISoo    ］］ ノ4003．女 ／000 900 800

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〔b〕泰ルク夏着時

   砺＝耽情＝瑠認旭七

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Fig．23〔b〕 Square load torque characteristic curves

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trp． 1オoo ／400 ／300 ／200 〃00 ／oua ％θ 800 ク弓2。 〔nPm〕 ISoθ ノ400 ／300 1200 1／OO looo goo 〔．a）  （epカ0▲竜正、トル久回転数り闇イ系i）

  瓜＝孔叫贈鶏・・t’

      静→

〃0 20 よ0旬7nt

_勿旬巧

〔b〕 （印力b電圧、トル久回転数の関係）

  楡m隔躍戚

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‘H 主      ％   80  ク0       5り  40旬碗

     2° 30 va sO 6° 70fU） 72

Fig．24 Torque and supPly voltage−speed curves     （at square’load torque）  〔a〕， 〔b〕

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ノ300 ！20θ ！ノeo ノ0句 900 800 鯉帆〕 ISOO ／400

〔c〕仰力臓圧、トルク臓鞄剛系）

   怖諏＋亨＝1鴨罐

     辛吋

30〕㌦

_勿切亨

Fig．24

ω（印加甑棚嚇鞄醐

  w＝v・＋平㍗錨

    口辱一→ 20的1石

70M亨

Torque and supply voltage−speed curves （at square load torque）  〔c〕， 〔d〕

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      0       900 960   ！／ρ0       ／ぢtアortβ77Z・． Fig．25 Sinking on the speed torque curve Fig．26 Negative phase sequence rotating     field on the rotor クのピ・一一ク（停動トルクに匹敵するもの） はすべりの小なる方へずれてくる。本機 の場合固定子巻線抵抗は常温で1相分約 5Ωで誘導電動機の二次回路抵抗として 考えたときは、大きな値であり、かつ3

KVAの3相スライダックの巻線抵抗も

これに直列に入るので、逆トルクのピー クが移行して960rpmの辺まできたもの と推定される。同様なことを8極機側を 電動機として単独運転し、すべりトルク 曲線を調べてみたが顕著な陥没は認めら れなかった。さて、4極電動機のすべり トノレク曲線上900∼1100rpmの間に上述 のような陥没があれば無負荷特性、負荷 特性へいかに影響するかを考える。ま ず、誘導発電機側の停動トノvクを960 rpmの陥没部分よりやx左側に存在する ものと仮定する。第25図のごとく電動機 側のすべりトルク曲線中960rpmに谷が あり、1100rpmに山のある場合に電動機

側の印加電圧をVmiよりVmi一εに下

げ、発電機側の印加電圧を砺zよりivgi ＋εに上げるものとする。（i＝1，2，3， ……j      Fig．27 1nput current wave superposed          14cps wave  いま、無負荷特性について考えれば第28図〔b〕の ごとく、P2なる動作点は印加電圧をε変化すること によりQ2に移る。この場合εをどんなに小さく選ん

でも22点はP2点のすぐ近くへはくることができ

ず、谷を越えてP2点の反対側へとんでしまう。逆に γm一εなる印加電圧のQ，点から電圧を上げてVmに すれば（22点は92「点までしか移動できず、 この点 に引懸ってしまい谷を越えてもとの点P2へかえるこ とができない。さらに印加電圧を上昇して谷をとびこ えるためには図に示すごとく、Vm＋εなる電圧まで高 めなければならない。すなわち、P292間に不連続的 な跳躍現象がおこる。第28図〔a〕のごとく陥没のな いすべりトノレク曲線の時はεを小さく選べば選ぶほ ど、（〕1点はP1点に接近することができ、9，点から 電圧を上げてVmiにすればもとの点P，にかえること ができるので、この間に〔b〕図のごとき不連続的な

固

Ql 曾 縞u 輪1一ε ▽Cl 巧、＋ε 〔b〕

Q2

_{@Q；   ・恥＋L} @  ＼、⊥．／B     n v玩2 11 1＞ w包一 ii 1’ ll ll ll ll 1‘

垂二互一4／

巧2 浴E＋ε 万 Q今

a

互4 ¶n4一色

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卑＋ε Fig．28 111ustrated diagrams about unstable region

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跳躍現象はおこらない。  第28図〔C〕は定トノレク負 荷を負う場合で、無負荷の場 合より電動機側は印加電圧が 高く、すべりトルク曲線は傾 斜が急となり、逆に発電機側 は印加電圧が低くすべりトル ク曲線は緩やかとなり、同じ Eに対してP2−（22間よりP， 一（23間の方が間隔を狭めう る。第22図において定トノレク 負荷が増すほど不安定領域が   0 多少狭くなったように感じら 九るのはこのためと思われ る。二乗トノレク負荷またはそ の類似1・ノレク負荷の場合につ いては第28図〔d〕に示す。  ！n すべりトノレク曲線と負荷トル〔「・ Pη ク曲線の差が交点より左へい くほど大きくなっていれば、 Eを小さく選べば選ぶほど（24 点はP，点に接近しうるし、 連続的にして円滑な変化をす る。たとえその差が左へいく ほど仮に小さかったとして も、定トノレク負荷時よりはよ ほど緩和されるであろうこと は容易に推察できる。これが 二乗トルク負荷または類似ト ルク負荷の場合に安定となる 理由である。

／・ 2° 3° 40 SU 6° ’7° 80 鰯耳

Fig．29 SupPly voltage speed curves of mechanically     coupled machine（at constant load torques）

▽バw＋Wl20vc・nst’

       （相電圧） goo 9θO  8）機械的結合機との比較、  4極、8極両回転磁界を共存させた本機の特性につ いては以．ヒ述べたごとくであるが、特異現象を生じ好 ましくない特性を示す部分もあったので、本機と比較

する意味において4極1／，HP、8極1／1sHPの3相

かご形誘導電動機二機を用い、機械的結合機を作っ た。この結合機において、4極機側は回転子溝数30で このエンドリングベ対称的に8カットを入れたとこ ろ、停動トルクをすべり約50％まで移行させることが でき、共存機の場合のような二次回路抵抗不平衡によ るすべりトルク曲線の陥没はなく、円滑な特性がえら 九た。また8極機側は停動トルクがすべり約75％の辺 へ生ずるものであったのでそのまX用い、両者の軸を 機械的に直結した。共存機と機械的結合機を比較する ことにより、もし共存機に前述のごとき好ましくない

§Ψs

7θρ ‘ao／5。 〃。  1ρ0       6・  SU  40 捌「㌦

    ！0  20  30  40  SU  6b  7e  gO

       7efU」7t  Fig．30 Torque and supPly voltage speed curves of mechanically      coupled machine（at square load torque）        特異現象がなかったとすれば、機械的結合機が示す速

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度制御特性のごとく円滑な特性までもっていきうるも のであることを強調したいのである。第29図に機械的 結合機について、無負荷並びに種々の定トノレク負荷の 場合の印加電圧、速度特性を示したが、共存機の場合 より円滑に変化していることがわかる。なお第30図に ほX“二乗トノレク負荷の場合の速度特性を示したが、こ れも共存機の場合より円滑な変化を示している。

5 結

言  以上特殊な印加電圧可変法による3相かご形誘導電 動機の速度制御法について、実験した結果を主として 述べてきたのであるが、もともと、ありあわせの機械 を改造して行なった実験であるので、予期しなかった トラブルなどに悩まされ、必ずしも好ましい特性をえ

昭和38年2月

_{山梨大学工学部研究報告}

_第13号

ることはできなかったが、’とも角4極巻線と8極巻線 の共存により、負荷の種類並びにその軽重有無にかX わらず、3相スライダックによる印加電圧可変という 簡単な操作のみで1500∼750rpmの間をほs“円滑に速 度制御することができ、引続き低速機への単独運転へ と移行できるという点については、ほX“初期の目的を 達することができた。前節において述べたように回転 子回路の抵抗が平衡にできえたならば、より好ましい 速度制御特性をえることができたこと＼思う。この点 二次エンドリングへ高抵抗材質を用いることx合せて 今後研究していきたい。なお、かXる方法の欠陥とも 言うべきは電動機側の停動トルク時のすべりを50％ま で移行させるために、必然的に総合効率が50％以下と いうことになり、特に効率を問題にする大容量機へは 適用しがたいが、分馬力電動機等へ適用すれば簡単な 装置と操作で広節囲にわたり、かなり円滑な連続速度 制御ができるので、種・々の用途が拓けるものと思われ る。なお誘導発電機は系統の力率を遅れの方向へより 低下させるものであるゆえ、誘導発電機の端子、また は3相スライダックの一一次端子へ相応の進相用コンデ ンサーを用いて力率改善を図ることも必要であろう。 なお負荷トルクの性質としては定トルク負荷より二乗 トノレクまたはその類似トルク負荷の場合の方がより円 滑な制御ができるように思われる。また電圧の印加法 も電動機側、発電機側の和を一定とする方法以外に種 々考えられるが、これについては今後の研究にまちた い。以上長きにわたり述べたが研究すべき問題点の多 々あることを痛感する次第である。  最後に本実験に当り種々協力を仰いだ本学電気工学 科学生、早川裕雄、鍵山日出雄両君、並びに巻線に対 して労を煩わした中島常一氏に対し深甚の謝意を表す る次第である。

参 考 文 献

（1）電気学会編 誘導機 （2）礒野達一郎著 誘導電動機解説

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