円筒形と突極形の横軸/直軸リアクタンスの違いとは(機械)

同期機の回転子が円筒形と突極形があります。

円筒形の場合、横軸リアクタンス≒直軸リアクタンスとなるのですが、

突極形の場合、横軸リアクタンス<直軸リアクタンスとなります。

こんな問題や参考書をみることがあるのですが、理由は書いていないようです。

第3種電気主任技術者の勉強をしている限りでは、この分野はあまりふれることがないと思います。

将来2種の勉強をされる方のために今回は説明することにしました。

それではいってみましょう。

横軸リアクタンスとは

磁束が磁極間を通るときのリアクタンスです。

直軸リアクタンスとは

磁束が磁極方向を通るときのリアクタンスです。

円筒形の構造

図が円筒形です。

円筒形の直軸リアクタンス、横軸リアクタンスはこの部分になります。

図より、磁極方向、磁極間共に鉄心を磁束が通るため、

横軸リアクタンス≒直軸リアクタンスとなります。

突極形の構造

図が突極形です。

突極形の直軸リアクタンス、横軸リアクタンスはこの部分になります。

図より、直軸リアクタンスについて、鉄心上を磁束が通ります。

しかし横軸リアクタンスについては、空気中を磁束が通ります。

理論の科目で磁気抵抗について勉強したことを思い出してみましょう。

磁気抵抗R=L/μS        (L:磁路長、S:磁界が通る面積,μ:透磁率)

でしたね。

空気中の透磁率は鉄心のそれよりも小さいため、空気中の磁気抵抗は大きくなります。

また、インダクタンスLはこのように表すことができます。

L=N^2/R     (N:巻数)

よって、空気中のインダクタンスは鉄心中のインダクタンスよりも小さくなることがわかります。

以上より、横軸リアクタンス<直軸リアクタンスとなります。

本日はここまでです、毎度ありがとうございます。