参考書や試験問題でアイキャッチの図のような電動機と負荷の特性が交差する点での安定、不安定の問題をみることがあります。
この図の場合、右側の点が安定、左側の点が不安定というのが答えとなるのですが、第3種電気主任技術者を勉強していたころの私は理解できませんでした。。
今回は、安定/不安定動作となるイメージを説明したいと思います。
それではいってみましょう。
考え方
みなさんはミニ四駆のモータの回転部を指でさわったりしたことはありますか?
こんな感じです
指で回転部を強く握ると回転数が落ちますよね。
指で回転部を軽く握ると強く握った時よりも回転数が上昇します。
つまり、指で回転部を握る強弱により回転数が変化します。
指=負荷として考えて、先ほどの図の安定/不安定動作を考えていきます。
安定動作点のイメージ
図はトルク-速度特性になります。青色の点が安定点です。
青点では、”負荷のトルク”=”電動機のトルク”となっています。
先ほどのイメージで言うと、指でモータの回転部をある力で握っている感じです。
青点から電動機の速度が上昇した場合の電動機の振る舞いを考えてみます。
図より青点より右側では、”負荷のトルク”＞”電動機のトルク”となっていることが分かります。
先ほどの考え方でいうと、モータの回転部を指で強く握っているイメージです。
指でモータの回転部を強く握っているので、モーターの回転数は落ちます。
よって、電動機の回転数は青点に落ち着きます。
それでは、電動機を減速した場合はどうでしょうか。
図より青点より左側では、”負荷のトルク”<“電動機のトルク”となっていることが分かります。
先ほどの考え方でいうと、モータの回転部を指で軽くイメージです。
指でモータの回転部を握っている力を弱めたため、モーターの回転数は上昇します。
つまり、安定動作点では、電動機の速度が上昇しても減速しても安定点に落ち着きます。
不安定動作点のイメージ
図は先ほどと同じ図のトルク-速度特性になります。赤点が不安定点です。
赤点では、”負荷のトルク”=”電動機のトルク”となっています。
先ほどのイメージで言うと、指でモータの回転部をある力で握っている感じです。
赤点から電動機の速度が上昇した場合の電動機の振る舞いを考えてみます。
図より赤点より右側では、”負荷のトルク”<“電動機のトルク”となっていることが分かります。
先ほどの考え方でいうと、モータの回転部を指で軽く握っているイメージです。
指でモータの回転部を握っている力を弱めたため、モーターの回転数は上昇します。
電動機の回転数を上昇させることにより、さらに上昇させることになります。
これでは、動作点が赤点に落ち着きません。。
それでは、電動機を減速した場合はどうでしょうか。
図より安定点より左側では、”負荷のトルク”>”電動機のトルク”となっていることが分かります。
先ほどの考え方でいうと、モータの回転部を指で強く握っているイメージです。
指でモータの回転部を強く握っているので、モーターの回転数はさらに減速します。
つまり、不安定動作点では、電動機の速度が上昇しても減速しても赤点に落ち着きません。
本日はここまでです、毎度ありがとうございます。
