誘導電動機におけるスリップリングとブラシの使用と機能
誘導電動機のスリップリングとブラシは、巻線ロータ型誘導電動機に主に使用され、ケージ型誘導電動機には使用されません。巻線ロータ型誘導電動機におけるスリップリングとブラシの使用と機能は以下の通りです。
スリップリング
スリップリングはモーターシャフトに固定された金属製のリングで、通常は銅製です。スリップリングの数はモーターの設計によりますが、一般的にはロータ巻線の相数と同じです。スリップリングの主な機能は以下の通りです。
電力の伝送: スリップリングは外部抵抗またはコントローラーが外部回路を通じてロータ巻線に電気的に接続することを可能にし、これによりロータ巻線の抵抗値を変更することができます。
機械的な回転: スリップリングはモーターのロータとともに回転し、ロータが回転している間もブラシとの良好な接触を維持します。
電気ブラシ
ブラシはカーボンまたは金属グラファイト製の部品で、モーターハウジング内に設置され、スリップリングと接触して電流を伝送します。ブラシの主な機能は以下の通りです。
導電接続: ブラシはスリップリングとの接触を保ち、外部回路がロータ巻線と電気的に接続できる導電パスを形成します。
摩耗補償: ブラシとスリップリングの間の摩擦により、ブラシは交換可能な部品として設計されており、長期間にわたって良好な接触を確保するために摩耗を補償します。
巻線ロータ型誘導電動機の動作原理
巻線ロータ型誘導電動機のロータ巻線は、スリップリングとブラシを通じて外部回路に接続でき、外部抵抗または速度制御装置に接続することができます。この目的は主に起動性能の向上または速度制御の実現です。
起動性能の改善: 起動時にスリップリングとブラシによって接続された外部抵抗を使用することで、ロータ巻線の抵抗値を増加させ、起動トルクを高め、起動電流を減少させることができます。モーターが十分な速度に達すると、外部抵抗をショートまたは徐々に減少させて、モーターの正常な運転状態に戻すことができます。
速度制御: ロータ巻線への外部抵抗を調整することで、モーターの運転速度を変更することができます。この方法はロータ抵抗速度制御と呼ばれます。
利点
起動トルクの増大: ロータ抵抗を増加させることで、起動トルクを大幅に増加させることができます。
起動電流の減少: 起動電流を効果的に制御し、電力網への影響を減らすことができます。
速度制御能力: 外部抵抗を通じて一定の速度制御が可能です。
欠点
複雑さの増加: ケージ型誘導電動機と比較して、巻線ロータ型誘導電動機はスリップリングやブラシなどの追加部品があり、モーター構造がより複雑になります。
メンテナンスの必要性: スリップリングとブラシは定期的に点検および交換する必要があり、メンテナンスコストが増加します。
効率損失: ロータ抵抗を増加させると、一定の効率損失が発生します。
適用場面
巻線ロータ型誘導電動機は、大きな起動トルクが必要な場合や速度制御が必要な場合、例えば重機、クレーン、ウィンチなどの産業用途で広く使用されています。
まとめ
巻線ロータ型誘導電動機において、スリップリングとブラシはロータ巻線と外部回路を接続する上で重要な役割を果たし、これらの部品を通じてモーターの起動性能を最適化し、速度制御を実現することができます。
