$n_s = 120f/p\ [\mathrm{rpm}]$, $\omega_s = 2\pi n_s/60$
三相誘導電動機の等価回路パラメータを設定し、トルク-速度特性と効率・力率のグラフをリアルタイム計算。最大トルク・始動トルク・同期速度を自動算出します。
$n_s = 120f/p\ [\mathrm{rpm}]$, $\omega_s = 2\pi n_s/60$
産業用モーター設計:ファン、ポンプ、コンベアなど、負荷特性に応じた最適なモーターを設計します。シミュレーターでR₂を調整し、始動トルクと定格効率のトレードオフを確認する作業は、実際の設計現場でも行われます。
電気自動車の駆動モーター:広い速度域で高い効率とトルクが要求されます。特に低速域(高すべり域)での発熱(銅損)を抑えるため、パラメータ最適化は極めて重要です。
家電製品:洗濯機(特に攪拌始動時)やエアコンのコンプレッサーなど、始動時に高トルクが必要な機器では、回転子の構造(かご形 vs 巻線形)や抵抗値の設計が性能を左右します。
故障診断と状態監視:経年劣化により巻線の抵抗が増加すると、T-N曲線が変化します。シミュレーターでR₁やR₂を意図的に大きくしてグラフがどう変わるか確認することは、故障モードの理解に役立ちます。
このシミュレーターを使い始めるとき、いくつか勘違いしやすいポイントがあるよ。まず第一に、「リアクタンスをゼロにすれば性能が無限に上がる」と思いがちだが、それは誤りだ。現実のコイルには必ず漏れ磁束が発生するため、漏れリアクタンスをゼロにすることは物理的に不可能。例えば、X₁とX₂を両方0に設定すると、最大トルクが計算上は無限大になるが、これは鉄心の磁気飽和や機械的強度を無視した非現実的な結果だ。第二に、パラメータは独立に変化しないこと。例えば、巻線の巻き数を増やして起磁力を上げようとすると、必然的にコイルの長さが増え、抵抗R₁も大きくなってしまう。このトレードオフを理解することが設計の肝だ。第三の落とし穴は、「定格点」はグラフ上のただの一点でしかないということ。例えば、出力1kWのモーターを設計するとき、すべり3%で効率94%の点が定格だ。しかし、実際の装置は常にその点で動くわけではなく、負荷変動に伴って曲線上を移動する。そのため、定格点だけでなく、広い運転域で特性を評価する必要がある。
4極3相200V 50Hz誘導電動機:R1=2.5Ω、R2=2.8Ω、X1=3.2Ω、X2=3.2Ω、Xm=95Ωの場合、同期速度ns=1500rpm、始動トルク≒95Nmで計算。最大トルク(breakdown torque)は最大トルクすべり sm=(R2+√(R2²+X1+X2)²)/(X1+X2) で決定され、20kW級モータでは約150Nm付近に発生。定格運転時(s≒0.04)の効率は92%、力率は0.88程度