巻線型ローター誘導モーター

巻きローター 誘導電動機には、かご形誘導電動機のような固定子がありますが、スリップリングとブラシを介して絶縁巻線を備えた回転子が引き出されています。

ただし、スリップリングには電力が供給されていません。それらの唯一の目的は、始動時に回転子巻線と直列に抵抗を配置できるようにすることです（下の図）。モーターが始動すると、この抵抗は短絡され、ローターは電気的にかご形三相座のように見えます。

巻線型ローター誘導モーター

Q： なぜローターと直列に抵抗をかけるのですか？

A： かご形誘導電動機は、始動時に全負荷電流（FLC）の500％から1000％以上を消費します。これは小型モーターでは深刻な問題ではありませんが、大型（数十kW）モーターでは問題になります。

抵抗をローター巻線と直列に配置すると、始動電流、ロックされたローター電流（LRC）が減少するだけでなく、始動トルク、ロックされたロータートルク（LRT）も増加します。下の図は、ローター抵抗をR ₀ から増加させることによって示しています。 R ₁ へ R ₂ へ 、ブレークダウントルクのピークは左にシフトしてゼロ速度になります。

このトルクのピークは、ローター抵抗なしで使用可能な開始トルク（R ₀ ）よりもはるかに高いことに注意してください。 ）スリップはローター抵抗に比例し、引き抜きトルクはスリップに比例します。したがって、始動時に高トルクが発生します。

ローターの抵抗を増やすことにより、ブレークダウントルクのピークがゼロ速度にシフトします

抵抗は、フル走行速度で利用可能なトルクを減少させます。しかし、その抵抗はローターが始動するまでに短絡します。短絡したローターは、かご形ローターのように動作します。始動時に発生する熱は、ほとんどが始動抵抗でモーターの外部に放散されます。

ブラシとスリップリングに関連する複雑さとメンテナンスは、単純なかご形回転子と比較して、巻線型回転子の欠点です。

このモーターは、慣性の大きい負荷を始動するのに適しています。始動抵抗が高いため、ゼロ速度で高い引き抜きトルクを利用できます。比較のために、かご形回転子は、同期速度の80％でのみ引き抜き（ピーク）トルクを示します。

速度制御

可変抵抗をローター回路に戻すことにより、モーター速度を変えることができます。これにより、ローターの電流と速度が低下します。ゼロスピードで利用可能な高い始動トルク、ダウンシフトされたブレークダウントルクは、高速では利用できません。

R ₂ を参照してください 下の図の90％Nsでの曲線。抵抗器R ₀ 、R ₁ 、R ₂ 、R ₃ 値がゼロから増加します。

R ₃ でのより高い抵抗 さらに速度を落とします。トルク負荷の変化に対して速度調整が不十分です。この速度制御技術は、フルスピードの50％から100％の範囲でのみ役立ちます。

速度制御は、エレベータや印刷機などの可変速度負荷でうまく機能します。

ローター抵抗は、巻線型ローター誘導モーターの速度を制御します

二重給電誘導発電機

同期速度よりも速く駆動された場合に発電機として機能するかご形誘導電動機については、前に説明しました。 （誘導電動機オルタネーターを参照）これは単電源誘導発電機です 、固定子巻線にのみ電気的接続があります。

巻線型ローター誘導モーターは、同期速度を超えて駆動される場合、発電機としても機能する場合があります。固定子と回転子の両方に接続されているため、このような機械は二重給電誘導発電機として知られています。 （DFIG）。

ローター抵抗により、二重給電誘導発電機の速度が過大になります

単給誘導発電機は、厄介な風トルクで駆動した場合、使用可能なスリップ範囲は1％しかありませんでした。巻線型ローター誘導モーターの速度は、ローターに抵抗を挿入することで50〜100％の範囲で制御できるため、二重給電誘導発電機と同じことが期待できます。

ローターを50％遅くするだけでなく、50％オーバースピードにすることもできます。つまり、二重給電誘導発電機の速度を同期速度から±50％変化させることができます。実際には、±30％がより実用的です。

発電機が過速度になると、固定子が電力線に一定の60 Hzを供給している間、回転子回路に配置された抵抗が過剰なエネルギーを吸収します（上の図）。速度が遅い場合、ローター回路に挿入された負性抵抗がエネルギー不足を補う可能性がありますが、それでもステーターは60Hzの電力で電力線に給電できます。

コンバーターは、二重給電誘導発電機のローターからエネルギーを回収します

実際には、回転子の抵抗は、回転子から電力を吸収し、電力を放散する代わりに電力線に供給するコンバーターに置き換えることができます。これにより、発電機の効率が向上します。

コンバーターは、二重給電誘導発電機のローターの電力線からエネルギーを借りて、同期速度で十分に機能できるようにします。

コンバーターは、低速ローターのラインから電力を「借りる」ことができ、それがステーターに電力を渡します。借りた電力は、より大きなシャフトエネルギーとともに、電力線に接続されている固定子に渡されます。

固定子はラインに電力の130％を供給しているようです。ローターは30％を「借用」し、理論上のロスレスDFIGのラインを100％残していることに注意してください。

巻線型ローター誘導モーターの品質

• 高慣性負荷に対する優れた始動トルク。
• かご形誘導電動機に比べて始動電流が少ない。
• 速度は、50％から100％のフルスピードでの抵抗変数です。
• かご形モーターと比較して、ブラシとスリップリングのメンテナンスが高い。
• 巻線型ローターマシンの発電機バージョンは、二重給電誘導発電機として知られています。 、可変速機。

関連ワークシート：

• ACモーター理論ワークシート