4-1「 電 気 機 器 」 1. 変圧器の原理・タップ電圧 利用率＝ (1) 巻数 比(電圧 比)と電流比 Ｎ１ Ｅ１ Ｖ１ 巻数比α＝ ＝ ≒ Ｎ２ Ｅ２ Ｖ２ 1 Ｉ １ Ｎ２ Ｅ２ ＝ 電流比＝ ＝ ＝ Ｉ ２ Ｎ１ Ｅ１ α (2) 電力の伝達 タ ッ プ 値 E１＝ 一 次 側 の 巻 数 N１ 二次側の巻数N ２ ＝定格二次電圧値 E ２ 変圧器の結線 (1) Δ−Δ結線 2Ｓ ＝ 2 ＝0.866(86.6％) (3) Δ結 線 → Ｖ 結線 に した と きの 減少 す る 出力 比 Ｖ 結線の出力 Ｓ ＝ 出力比＝ ＝ ＝0.577(57.7％) Δ結線の出力 3Ｓ 3 Ｐ ： 三 相 負 荷 の 消 費 電 力 [kW] 求 め る タ ッ プ 電 圧 E１＝ 2. Ｓ (4) Ｖ結線 変 圧 器１ 台 の 所要 容 量 Ｐ １ 台の所要容量Ｓ ＝ [kVA] cosθ 変圧器のタップによる電圧調整 変圧器の定格二次電圧E２ × ＝ (2) V結線 → Δ 結線 に し たと き の 増 加 でき る 出力 比 3Ｓ 3 Δ結線の出力 出力比＝ ＝ ＝ ＝(1.73倍) Ｖ 結線の出力 Ｓ Ｖ １Ｉ １＝ Ｖ ２Ｉ ２ (変 圧 器 の 励 磁 電 流 と 損 失 を 無 視 ) (3) Ｖ 結線の出力 2台の容量の和 変圧器一次側の線路電圧V１ 4. 変圧器二次側の端子電圧V２ (1) cosθ ： 負 荷 の 力 率 変圧器の損失 無負荷損 鉄損＋励磁電流による巻線の抵抗損＋誘電体損 ≒ 鉄 損 (ヒ ス テ リ シ ス 損 ＋ う ず 電 流 損 ) ・線間電圧＝相電圧 ヒステリシス損：電圧の２乗に比例し，周波数に反比例する ・線電流＝×相電流 う ず 電 流 損 ： 電圧の２乗に比例し，周波数に無関係である (2) ・三相出力 銅 損 ＋ 漂 遊 負 荷 損 (負 荷 電 流 に よ る 漏 れ 磁 束 に ・三相出力 Ｐ Δ ＝ Ｖ ２ Ｉ ２ × 10 −３ ＝ Ｅ ２ × ｉ ２ × 10 ＝ 3Ｅ ２ｉ ２× 10−３＝ 3Ｓ [kVA] より生じる損失) −３ ≒ 銅 損 (負 荷 電 流 に よ る 巻 線 の Ｓ ：１ 台 の 容 量 抵抗損) ・特長：１台故障してもＶ結線で運転できる． (2) 銅損は負荷電流の２乗に比例する Ｙ−Ｙ結線 ・線間電圧＝×相電圧 5. ・線電流＝相電流 (1) ・三相出力 変圧器の効率 全負荷時の効率 全負荷時の効率η＝ Ｐ Ｙ ＝ Ｖ ２ Ｉ ２ × 10 −３ ＝ × Ｅ ２ × ｉ ２ × 10 ＝ 3Ｅ ２ ｉ ２ × 10 − ３ ＝ 3Ｓ [kVA] −３ 全 負 荷 時の 銅 損：Ｐ ｃ [kW] (2) 間 電 圧 の 1/ で ， 絶 縁 が 容 易 で あ る ． ＊第３調波を生じ誘導障害を与える． α負荷時の効率ηα＝ (3) ・一次側 Ｖ １＝ Ｅ １ Ｉ １＝ ｉ １ Ｉ ２＝ ｉ ２ (4) ・三相出力 Ｐ V ＝ Ｖ ２ Ｉ ２ × 10 −３ ＝ × Ｅ ２ × ｉ ２ × 10 ＝ Ｅ ２ ｉ ２ × 10 −３ −３ 負 荷力 率 ： cosθ αＳ cosθ αＳ cosθ＋Ｐ ｉ ＋α２ Ｐ ｃ α＝ (1) 電 圧 と 電 流 の 関 係 Ｖ ２＝ Ｅ ２ ×100[％] α負荷時の効率 Ｖ−Ｖ結線 ・二次側 Ｓ cosθ Ｓ cosθ＋Ｐ ｉ ＋Ｐ ｃ 変 圧 器 の 定 格容 量 ：Ｓ [kVA]，鉄 損 ：Ｐ ｉ [kW] Ｓ ：１ 台 の 容 量 ・特長と欠点：中性点の接地ができ，対地電圧が線 (3) 負荷損 ×100[％] 負荷容量[kVA] 定格容量[kVA] 効率が最大になる条件 Ｐｉ Ｐ ｉ ＝α２ Ｐ ｃ よ り 、 α＝ Ｐｃ 全日効率 全日効率ηｄ ＝ ＝ Ｓ [kV A] Ｓ ： １ 台 の 容 量 Ｗ Ｗ＋Ｗｉ ＋Ｗｃ ×100[％] １ 日 中 の 全 出 力 電 力 量 ： Ｗ [kWh] ・特長と欠点 負荷増加の場合，１台増設してΔ−Δ結線できる． １ 日 中 の 鉄 損 電 力 量 ： Ｗ ｉ [kWh] ＊ ２ 台 で ( １ 台 容 量 Ｓ )の 倍 し か 使 用 で き な い の で 利 用 １ 日 中 の 銅 損 電 力 量 ： Ｗ ｃ [kWh] 率 は /2と 悪 い ． 6. 変圧器のパーセントインピーダンス 3. V結 線 変 圧 器 の 各 種 計 算 (1) (1) V結 線 変 圧 器 の 利 用 率 パ ー セ ン ト イ ン ピ ー ダ ン ス (％ Z) ％Z＝ - 6 - イ ン ピ ーダン ス 電圧I１ ｎ Z１ 定格一次電圧V１ ｎ ×100[％] (2) 二 次 側 の 短 絡 電 流 I２S I２ S＝定格二次電流I２ ｎ × 7. 変圧器の平行運転 (1) 平行運転の条件 ・ 全 電 圧 始 動 (じ か 入 れ 始 動 ) 100 ％Z 電源電圧を直接加えて始動するため，始動電流は大 [A] き く な る ． そ の た め 定 格 出 力 5[kW]以 下 の 電 動 機 に 適 用 さ れ る ． 始 動 電 流 は 定 格 電 流 の 5∼ 8倍 程 度 と な る ． ・Ｙ−Δ始動 ・各変圧器の極性が等しいこと． 電動機の固定子巻線をＹ結 ・各変圧器の変圧比が等しいこと． 線にして始動し，全負荷速度 ・各変圧器の抵抗とリアクタンスの比が等しいこと 近くになったときΔ結線に切り 三相変圧器ではこの他に相順と各変位が等しい 換える．始動時には固定子各 こと 8. 相 の 巻 線 に 定 格 電 圧 の 1/ 倍 三相誘導電動機の特性計算 (1) の電圧が加わるので，Δ結線 回転速度とすべり １２０ ｆ ・ 同期速度 NS＝ [min−１ ] ｐ ・ すべり ｓ ＝ Nｓ −N NS で全電圧始動した場合に比 ｆ：周波数 べ ， 始 動 電 流 ， 始 動 ト ル ク と も に 1/3に 低 下 す る ． ｐ：極数 ・始動補償器法 始動時に，定格電圧 ×100[％] の 40∼ 80％ の 低 電 圧 で ・ 回 転 速 度 N＝ N S (1− ｓ /100)[min − １ ] (2) 始 動 さ せ る ． 15[kW]以 電動機出力Ｐ 上に適用される．始動電 Ｐ ＝ 電 動 機 入 力 （ Ｖ cosθ )× 効 率 (η ) 流，始動トルクともに電 ＝ Ｖ cosθ ・ η [W] (3) 出力とトルク (2) ・ 出力 Ｐ ＝ωＴ ＝ ・ ト ルク Ｔ ＝ 9. 圧の２乗に比例して低下する． 2πＮ 60 2πＮ 60 Ｔ [Ｗ] Ｐ [N･m] ω ： 回転子導体の 巻線形誘導電動機の回転 角 速 度 [rad/ s] 子巻線に始動抵抗器を接続 し，始動時には抵抗を最大 Ｔ ＝ｋ Ｖ ２ にして始動電流を抑制し，全 三相誘導電動機の特性 (1) 巻線形誘導電動機の始動法 負荷速度付近に達したとき， 速度特性曲線 短絡装置によってスリップリ A： 一 次 電 流 曲 線 ングを短絡し，ブラシを引き B： ト ル ク 特 性 曲 線 上げて運転状態にはいる． C： 出 力 曲 線 始 動 電 流 の 大 き さ は ， 定 格 電 流 の 1.1∼ 1.5に 制 限 し て D： 効 率 曲 線 いる． (2) 電源異常時の特性変化 11. 同期機 (1) 同期電動機のＶ曲線 ・電圧の降下 端子電圧および負荷を一定 電動機のトルクは電圧の２乗に比例するから，始動ト にした場合の励磁電流と電機子 ルクは著しく減少する．また，負荷トルクが一定である 電流との関係を示す位相特性 と，負荷電流が増して回転子抵抗損は大きくなり効率 曲線である．励磁電流を加減す が低下する．さらに電動機は過熱され，すべりは大き ることにより電機子電流を可変 くなって速度は低下する． でき力率１で運転すると電機子電流が最小となり，効率 ・周波数の低下 がよくなる． 回転速度は周波数に比例するから，周波数が低下す (2) 同期電動機の始動法 ① 自 己 始 動 法 ：制 動 巻 線 を 利 用 し て 誘 導 電 動 機 と し ると，回転速度は減少する．力率も悪くなる． て始動する． ・単相運転 ② 始 動 電 動 機 法 ：誘 導 電 動 機 等 を 始 動 用 電 動 機 と し 運転中に１相が欠相した場合，単相誘導電動機とし て利用する． て回転を続けるが，同一の負荷に対するすべり，電流 ともに増大して電動機は過熱され，焼損のおそれが (3) 同期発電機の平行運転に必要な条件 ① 起電力の大きさ，波形が等しいこと． 10. 三相誘導電動機の始動法 ② 起電力の位相が等しいこと． (1) かご形誘導電動機の始動法 ③ 起電力の周波数，相順が等しいこと． ある． - 7 - - 8 -
© Copyright 2024 Paperzz
