なぜ位相誘導電動機は自己起動しないのか

実際には、三相誘導電動機は自己起動できますが、ここでは少し混乱があるかもしれません。通常の条件下では三相誘導電動機は自己起動できますが、単相誘導電動機は自己起動できません。これを明確にするために、三相誘導電動機と単相誘導電動機の起動メカニズムを検討してみましょう。

三相誘導電動機の自己起動能力

1. 回転磁界の生成

三相誘導電動機は回転磁界を生成することができるため、自己起動することができます。具体的なメカニズムは以下の通りです：

三相電源：三相誘導電動機は通常、三相交流電源を使用します。この三相電源は、互いに120度位相がずれた3つの正弦波で構成されています。

ステータ巻線：ステータには3組の巻線があり、それぞれが1つの相に対応しています。これらの巻線は空間的に120度間隔で配置され、ステータの内壁に均一に分布しています。

電流の流れ：三相電源がステータ巻線に適用されると、各巻線に対応する交流が流れます。これらの電流は時間と空間において120度ずれており、回転磁界を生成します。

2. 回転磁界の効果

ロータでの誘導電流：回転磁界はロータに電流を誘導し、ロータ磁界を生成します。

電磁トルク：ロータ磁界とステータ磁界との相互作用により、電磁トルクが発生し、ロータが回転を開始します。

単相誘導電動機の自己起動問題

単相誘導電動機は回転磁界を生成できないため、自己起動できません。具体的なメカニズムは以下の通りです：

1. 単相電源の特性

単相電源：単相誘導電動機は単相交流電源を使用します。単相電源は単一の正弦波で構成されています。

ステータ巻線：ステータには通常、主巻線と補助巻線の2つの巻線があります。

2. 磁界の生成

脈動磁界：単相電源はステータ巻線に脈動磁界を生成しますが、回転磁界ではありません。つまり、磁界の方向は変化せず、周期的に振動します。

回転磁界の欠如：回転磁界がないため、ロータに誘導された電流は十分なトルクを生成せず、ロータの回転を開始することはできません。

3. 解決策

単相誘導電動機を自己起動させるためには、通常以下の方法が使用されます：

キャパシタ起動：起動時にキャパシタを使用して補助巻線に位相差を与えることで、近似的な回転磁界を生成します。モーターが一定速度に達すると、補助巻線は切断されます。

キャパシタ運転：運転中にキャパシタを使用して補助巻線に位相差を与え、常に回転磁界を生成します。

永久分割キャパシタ（PSC）：永久分割キャパシタを使用して、補助巻線が常に接続されたままとなり、継続的に回転磁界を生成します。

まとめ

三相誘導電動機：三相電源がステータ内で回転磁界を生成できるため、ロータが回転を開始することができます。

単相誘導電動機：単相電源は脈動磁界しか生成できず、回転磁界を生成することはできません。キャパシタ起動や永久分割キャパシタなどの方法が必要となり、回転磁界を生成し、自己起動を可能にします。

以上のように、三相誘導電動機と単相誘導電動機の起動メカニズムについて理解していただければと思います。