交流モーターの複巻き線はどのように動作しますか

複合巻線（Compound Winding）は、特に起動性能と動作効率の向上が必要な用途でよく使用されるACモーター用の特殊な巻線です。複合巻線は、主巻線（Main Winding）と補助巻線（Auxiliary Winding）の特徴を組み合わせて、より良い性能を達成します。以下に複合巻線の動作と特性について詳しく説明します。

1. 複合巻線の構造

複合巻線は通常、以下の2つの部分から構成されています：

• 主巻線：これはモーターの主要な巻線で、通常時の磁界とトルクの大部分を提供します。主巻線は通常、星形（Y）または三角形（Δ）の接続方式で接続されます。

• 補助巻線：これは二次巻線で、モーターの起動性能と動作特性を改善するために使用されます。補助巻線は通常、起動時に接続され、モーターが一定の速度に達すると切り離されます。

2. 動作原理

起動時

• 起動中：モーターが起動するとき、主巻線と補助巻線の両方が接続されます。補助巻線は追加の磁界を提供し、モーターが静止摩擦と慣性を克服し、より速く定格速度に達するのを助けます。

• 起動電流：補助巻線の存在により、起動電流が制御され、モーターまたは電力網を損傷する可能性のある過大なスージング電流を防ぎます。

運転時

• 定格速度に達した後：モーターが予定された動作速度に達すると、補助巻線が切断され、主巻線のみが動作します。これによりエネルギー消費が減少し、モーターの動作効率が向上します。

• 磁界の重ね合わせ：起動時、主巻線と補助巻線によって生成された磁界が重なり合い、結果としてより強い合成磁界が生じ、起動トルクが増加します。

3. 補助巻線の種類

補助巻線にはいくつかの種類があります：

• コンデンサスタータ巻線：起動時には、補助巻線がコンデンサーを通じて接続され、電流の位相をシフトして起動トルクを増加させます。起動後、補助巻線は遠心スイッチによって切断されます。

• コンデンサラン巻線：補助巻線は動作全体を通じて接続され続け、コンデンサーが位相を調整してモーターの動作特性を改善します。

• 抵抗スタータ巻線：補助巻線は抵抗を通じて接続され、起動電流を制限します。起動後、補助巻線は遠心スイッチによって切断されます。

4. 利点

• 起動性能の向上：複合巻線はモーターの起動トルクを大幅に向上させ、起動を容易にします。

• 起動電流の制御：補助巻線とコンデンサーの組み合わせにより、起動電流が効果的に制御され、電力網への影響が減少します。

• 動作効率の向上：起動後に補助巻線を切断することで、エネルギー消費が減少し、モーターの動作効率が向上します。

• 力率の改善：コンデンサーの使用により、モーターの力率が向上し、無効電力消費が減少します。

5. 応用分野

複合巻線は、良好な起動性能と動作効率が必要なACモーターに広く使用されており、例えば：

• 家庭用電化製品：冷蔵庫、エアコン、洗濯機など。

• 産業設備：ファン、ポンプ、圧縮機など。

まとめ

複合巻線は、主巻線と補助巻線の特徴を組み合わせることで、起動時と運転時の両方においてACモーターの性能を最適化します。起動時には補助巻線が追加の磁界を提供して起動抵抗を克服し、運転時には補助巻線が切断されてエネルギー消費が減少し、効率が向上します。