このページでは
ソレノイド(コイル)の
インダクタンスについて
書いています。
(ソレノイドについては
以下を参考ください。
ソレノイドとは）
後述しますが
インダクタンスは
自己インダクタンスと
相互インダクタンスがあります。
このページで紹介している
コイルの不思議な現象は
様々な電気製品で
応用されています。
1.インダクタンスとは
インダクタンスは
コイルが持つ値で
交流に対する抵抗です。
インダクタンスが高いほど
交流電流を流しにくくなります。
なぜかについては
後述します。
インダクタンスの記号は
Lです。
この記号はよく使われますし
会話中でインダクタンスと
丁寧に言わず、
Lとか
L成分ということもあるので
記号は覚えておいた方がいいです。
インダクタンスは
自己インダクタンスと
相互インダクタンスがあります。
2.自己インダクタンス
コイルに磁束が発生上絵のようにコイルの両端に
電源を接続して電流を流すと、
磁束が発生します。
(磁束については
以下を参考ください。
→磁束とは）
コイルの不思議な現象は
電流(磁束)の変化を
妨げるような力が
働くことです。
交流は常に変化しています。
常に電流は変化し
それに伴いコイルで
発生する磁束も変化します。
コイルは逆方向の電圧を
発生させ、その変化を
妨たげています。
そうですよね。
逆方向の力をぶつければ
邪魔になりますよね。
この電圧を一般に
自己誘電起電圧とか逆起電圧
と呼ばれます。
自己インダクタンスとは
その逆方向に力が働く度合いと
考えてください。
この逆起電圧は
単位時間あたりの電流(磁束)の
変化量が多い方が、
そして
自己インダクタンスが
大きい方が大きくなります。
式は以下になります。
e＝L×(di/dt)
スイッチング電源は
このコイルの性質を利用して
スイッチングするにも
関わらず
安定電源を出力
しています。
三相誘導電動機や変圧器は
鉄心にコイルを巻き
交流を電源としています。
この逆起電圧により
電流値は抑制されています。
3.相互インダクタンス
2つのコイルを巻く上絵は
1つの磁性体にコイルを
2つ巻いています。
ここでコイル1に
交流電源を接続すると
コイル1に電流が流れ
磁性体に磁束が発生します。
磁束が2つのコイルに通り電圧発生上絵のように
この磁束はコイル2も
通り、コイル2の両端には
電圧が発生します。
この現象を
相互誘導といいます。
発生する電圧は
単位時間あたりの電流の
変化量と相互インダクタンスの
積になります。
e=M×(di/dt)
Mが相互インダクタンスです。
相互インダクタンスは
コイル1、コイル2の巻数や
2つのコイルの
幾何学的配置で決まります。
この相互誘導を使っている
電気機器は変圧器(トランス)です。
変圧器は交流電圧を
変換する電気機器です。
コイルの巻き数を
変えるだけなので
結構簡単に変換できます。
家電製品の内部は
直流電源で動作しています。
それなのに、家庭コンセントは
交流です。
理由は、直流を変換するより
変圧器で電圧を変えれる
交流の方が送電時の
メリットが多いからです。
柱上変圧器は6600Vを
200V/100Vに変圧して
家庭に供給されています。
4.インダクタンスは変化します
インダクタンスLは
一定値ではなく変動します。
電流を増加させていき
最大磁束密度に達しても
電流を増加させると
磁気飽和します。
そのとき、インダクタンスは
下がっていきます。
インダクタンスが下がるので
コイルに流れる電流は
増加します。
磁気飽和については
以下のページを参考ください。
このページで説明したインダクタンスや
磁気飽和などは
モーターでも関わります。
このサイトでは、
初心者のためのモーターの基礎講座も
ありますのでご参考ください。
また
当方では、三相誘導電動機が
関わる機械設備の故障対処法に
関する教材も扱っております。
興味があれば、以下のボタンをクリックして
内容を確認してください。
【保全マンの14時間で分かる
機械設備モーター部の電気故障対処法とは】
