質問: 電機子巻線抵抗と界磁巻線抵抗について 直流機の問題ではよく電機子巻線抵抗と界磁巻線抵抗を使う計算があります。その中で、電機子巻線抵抗はいつも0.何ωであるに対して、界磁巻線抵抗は何十ωもあります。同じ巻線だと思いますが、なぜそんなに抵抗値の差が出ますか。使用する量もそれほど差がないだと思いますが、なぜですか。 ご教授よろしくお願いいたします。
回答: 直流機の電機子巻線と界磁巻線は,機能が違います。 電機子巻線は, 回転することで逆起電力(誘導起電力)を発生するとともに, トルクを出すために大きな電機子電流を流し込みます。 直流機の出力と同じ大電力を扱う巻線です。 界磁巻線は機内に直流磁界を作るだけですから,逆起電力は生じず, わずかな励磁電力を消費するだけです。 分巻直流電動機で,例えば電源が100v,出力が2kwとしましょう。 電機子巻線は2kw÷100v=20aもの電流を流すのですから, 0.2ωとかの低い抵抗にしておかないと, モータではなくて ヒータになってしまいます。 電機子巻線抵抗で0.2ω×20a=4vの電圧降下, ブラシで2vの電圧降下があるとして, 残りの94vが逆起電力とバランスします。 逆起電力×電機子電流= 94v×20aの電力が機械的出力となり,電動機として軸を回します。 一方,分巻界磁巻線は,例えば1aとかの励磁電流を流すだけです。 界磁電流調整用の可変抵抗が外付けされるとしても,例えば50v÷1a=50ωとか 巻線抵抗があっても構いません。 むしろ,分巻機の界磁巻線であれば, 可変抵抗が短絡されて電源電圧が直接かかったとしても, 焼ききれない界磁電流に抑える程度に, 抵抗値を大きくしておく必要があります。