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過負荷と過電流について

機械保全 設計 > 電気設計
電気初心者ですいません。

過負荷と過電流の関係について教えてください。

負荷が過負荷になるとそれを動かすために電流もたくさん必要なので電流値も上がるというのは理解できますが、ただ、電流というのは昔ならったオームの法則できまるんですよね?? すると電圧があがるか、抵抗値がさがらない限り
電流は変わらないんじゃないんでしょうか?

電圧が変わるというのは考えにくいので、やはり抵抗がかわるのですか?

モーター等が過負荷による過電流になる際、抵抗値がかわるのですか?

基本的なことですみませんが、ご指導おねがいします。
2009-03-29 00:52

>> 元記事を見る

この質問への回答は締め切られました

回答(8) [アドバイス] [自信あり]

機械屋が、仕事量を計算する時には、
◆ 直線運動は
  力(kg)と速度(m/sec)の積を
◆ 回転運動は
  トルク(kg・m)と回転数(rpm)の積を
使用します。
また、予定した仕事量より大きな仕事量が発生した時、過負荷となります。
これは、直線運動時の力(kg)か速度(m/sec)が大きくなった、又は
両方が大きくなった事です。

電気屋が、仕事量を計算する時には、電圧(V)と電流(A)の積を使用
します。そして、また予定した仕事量より大きな仕事量が発生した時、
過負荷となり、電圧(V)か電流(A)が大きくなった、又は両方が大きく
なった事になります。
ですが、電圧(V)は実用使用では一定なので、電流(A)が大きくなった
となり、結論的には、過負荷で過電流が流れたとなります。

尚、モータ等は容量に関係なく、負荷に応じて電流が流れるため、
モータが焼き付いたり、過電流防止回路があればモータがダンマリ停止
する事になります。と言った観点で考察下さい。

貴殿の質問内容は、ウサギとカメの競争で、
ウサギは5m/min、カメは1m/minで歩く能力があります。
カメはウサギの先5mからスタートします。
1min(分)後、ウサギは5m進んでカメに追いついたと思ったが、
カメは1m前に進んでいました。
12sec(秒)後、ウサギは5m進んでカメに追いついたと思ったが、
カメは0.2m前に進んでいました。
       ・
       ・
       ・
       ・
で、ウサギはカメに永遠に追い付けない。
二ッチなエリアでの考察をしている事と同じです。

2009-04-01 17:28

▼回答者からの追記

納得したら、もう閉じましょう。
2009-04-01 17:28

●質問者からのお礼

回答ありがとうございます。

皆さんのおかげで納得しました。
いろいろ勉強してみます。
今後もよろしくおねがいします。
2009-04-01 21:58


回答(7) [自信あり]

概回答が寄せらたようですがこれらをきっちと理解するには高専か大学で基礎から勉強する必要があるでしょう。
質問者の経歴が判りませんので極大雑把な話をさせてもらいます。
電動機など電磁気変換を伴うものでは直流的オームの法則以外に。
エネルギーとして力を取り出すと比例して電流が流れる性質があります。
電動機では定格以下でも取り出すエネルギー「力」に比例した電流が負荷電流として流れ過負荷になると低格電流以上になりますがいずれもオームの法則とは無関係。
等価回路的に見ると取り出す力に反比例する可変抵抗のようなもの

CEのユーザーさん 2009-03-30 09:16

●質問者からのお礼

回答ありがとうございます。

やはりすべりによる可変抵抗的な考え方がいいみたいですね。
基礎から少しずつ理解を深めていきたいとおもいます。

今後もよろしくおねがいします。
2009-04-01 21:55


回答(6) [自信あり]

基本的な考え方です。
過負荷というのは
負荷を多く繋ぎ過ぎることをいいます。

負荷は特別な理由がない限り電源に対して並列に接続するため
いっぱい機器(負荷)を使用すると電気抵抗が下がる。
結果として電流が多く流れるようになります。
定格以上の電流が流れてしまうことを過負荷、過電流といいます。

モーターについては既に良回答がありますので割愛します。

2009-03-30 08:37

●質問者からのお礼

回答ありごとうございます。

並列に接続するため
いっぱい機器(負荷)を使用すると電気抵抗が下がるというのはわかりますが、機器の数ではなく、その機器に対する過負荷による電流の変化の原理で悩んでいましたが、先生のおっしゃるように皆さんから大変参考になる回答をいただいたので大分解決しました。

今後もよろしくおねがいします。
2009-04-01 21:50


回答(5) [答え] [専門家] [自信あり]

回答(2)さんご紹介の↓を全頁読破される事をお勧めします
http://www.jeea.or.jp/course/
ホーム > 音声付き電気技術解説講座

合わせて↓も
http://nippon.zaidan.info/seikabutsu/2005/00130/mokuji.htm
船舶電気装備技術講座 〔電気計算編〕 (中級)

lumiheartさん 2009-03-29 13:04

●質問者からのお礼

回答ありがとうございます。

また勉強になるサイト教えていただきありがとうございます。

今後もよろしくおねがいします。
2009-04-01 21:38


回答(4) [自信あり]

モーターの基本はフレミングの法則です
コイルに流す電流の向きを切り替えることで連続運動(回転)させています

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%83%AC%E3%83%9F%E3%83%B3%E3%82%B0%E5%B7%A6%E6%89%8B%E3%81%AE%E6%B3%95%E5%89%87

(電流の向きを切り替える方法で DCモータ、ACモータなどの種類ある)




電流が切り替わらずに流れる最大の電流が
過負荷のときの電流です


このときはコイルの物理的な抵抗によって
電流の流れる量が決まります
質問のオームの法則とおりです



以降DCモータの方が考えやすいのでDCモータで考えてください


回転してるときは
on-off 時間が変ります

正確には向き 
向きがまで説明すると右手の法則と左手の法則が絡み説明が難しくなる

off時間は見かけ上の抵抗になります(流れないので抵抗になる)


そのためモーターの抵抗は 
コイルの物理的な抵抗 + 見かけ上の抵抗(OFFの時の抵抗)
になります

DCモータの場合 メカ的に電流の向きをかえているので
負荷が大きくなればなるほど ON時間が長くなります(OFF時間が短くなる)

すると

見かけ上の抵抗は少なくなります

全体の抵抗が少なくなるので
電流が多く流れる と言うことです


電流が大きくなると 磁界が生む力も大きくなり 発熱も大きくなります



負荷が大きくなると
抵抗も大きくなるように思われがちですが
反対なんです

はははさん 2009-03-29 10:45

●質問者からのお礼

回答ありがとうございます。

皆さんの回答から、やはり抵抗、電圧どちらも深くかかわっているのだと、理解しました。フレミングの法則などの基礎からもっと勉強してみます。

たいへん参考になりました。今後もよろしくおねがいします。
2009-03-29 12:26


回答(3) [アドバイス] [専門家] [自信あり]

この問題は抵抗値の変化ではありません

テーマはモーター(誘導電動機)で、電流に相当する駆動力が発生しているもので、負荷を大きくすると電流が増えます

原理的には難しくなりますので、トランスに置き換えて考えて見ましょう
モーターの負荷を大きくするとトランスの巻き線比が大きくなって、2次側の電圧が大きくなり同じ抵抗が付いていても2次側の電流が大きくなります
2次側の電流が増えれば1次側の電流が増えます
これが電流が大きくなる理由です
1次側の電圧は変わらないが、2次側の電圧が大きくなっていたんですよ!! 
電流が大きくなるとトルクが大きくなります
では巻線比はどうして大きくなるのでしょう?
モーターに負荷をかけると回転数が少し小さくなります
回転数が小さくなることによって巻線比が大きくなります

こんなふうに考えてください

2009-03-29 10:06

●質問者からのお礼

回答ありがとうございます。

すべりによる抵抗の変化だけではなく、巻き線比による電圧も関係してくるんですね。
どちらも関係してくるんだと個人的に理解させてもらいました。

電気は本当に奥が深くてむずかしいです(汗

たいへん参考になりました。今後もよろしくお願いします。
2009-03-29 12:14


回答(2) [自信あり]

ちょっと難しくなりますが,誘導電動機を等価回路で表すと,参考URLの
第1図のようになります。

この図の中のr2’/sと示された素子は,負荷状態によって抵抗値が
変化する可変抵抗器です。もう少し細かくみると,負荷状態によって変化する
のは,r2’ではなくsの方です。
sを「すべり」と呼び,同期回転数からどれほど回転が低下したかを表します。
負荷か掛かっていない状態では,すべりsはほとんどゼロであり,r2’/s
の値は大きくなり,全体としての消費電流は最小限の値となります。
負荷に応じてすべりsは増加し,r2’/sの値が低下して,全体としての消
費電流が負荷に応じて増加します。

一般の誘導電動機において,定格負荷が掛かった場合のすべりは数%程度の
値です。

モータが停止した状態では,すべりsの値は1であり,始動電流が定常運転
電流よりも極めて大きくなることもこの等価回路を使えば説明できます。

■参考URL

http://www.jeea.or.jp/course/contents/07102/
2009-03-29 05:02

●質問者からのお礼

回答ありがとうございます。

すべりというのが大きく関係しているんですね。すべりに応じて抵抗値がかわるので、電流値も変化しているということですね。

非常に参考になりました。
今後もよろしくおねがいします。

2009-03-29 12:00


回答(1) [アドバイス] [関係者] [自信あり]

こんばんは。

私も電気は初心者なのですが、
以前3相交流モーターの負荷と電流の関係について
自分で納得できる理屈を考えたことがあるので、それを書きます。

3相交流モーターに60Hzの電気を流した場合、
そのモーターにとっての定常状態は、
3600rpmで回転している状態となるらしい。
だから、負荷の有無に関係なくモーターは3600rpmで回転しようとする。
そのため、モーターに負荷がかかった場合は、
その回転数を維持するためにより多くの電力(電流)を必要とするのだ。

と言うように考えて、自分で納得していました。
前提条件や、モーターの仕様など、細かなところは忘れましたが、
だいたいこんなイメージで考えてました。
もうすこしまとめると、
「電動機等にはある定常状態があり、
それを維持するために負荷に応じて消費電力が増減する」
とでもいうのでしょうか?
てきとうですが、交流モータに関してはこの考えでそれほど矛盾は
なかったと思います。

2009-03-29 01:41

●質問者からのお礼

回答ありがとうございます。

私もイメージとしてはそのような感じでとらえています。

ただもう少し理屈がわかればと思っているところです。

自分でももう少し調べてみようとおもいます。

今後もよろしくおねがいします。
2009-03-29 11:50


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