交流電動機と可変電圧可変周波数制御

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交流電動機と可変電圧可変周波数制御の違い

交流電動機 vs. 可変電圧可変周波数制御

交流電動機（こうりゅうでんどうき）は、交流を入力とする電動機（モーター）である。. JR東日本209系電車 JR西日本281系電車のVVVFインバータ部 山積されている使用済みのVVVF装置（東京総合車両センター） 可変電圧可変周波数制御（かへんでんあつかへんしゅうはすうせいぎょ）とは、インバータ装置などの交流電力を出力する電力変換装置において、その出力交流電力の実効電圧と周波数を任意に制御する手法である。 日本では、鉄道車両の交流モータ駆動方式として、可変電圧可変周波数を英語に直訳した語の頭文字をとって、'''VVVF制御'''（ブイブイブイエフせいぎょ、もしくは、スリーブイエフせいぎょ）と呼ぶが、鉄道分野以外で一般に「電動機の可変速駆動制御」などと呼ばれるものに含まれる。家電分野ではインバータ・エアコンなどに使われる。 なお、概要の項で示される通りVVVFは和製英語であり、英語圏では主にVFD（鉄道車両などではTraction inverter）などと言われることが多い。.

かご形三相誘導電動機

かご形三相誘導電動機 かご形三相誘導電動機（かごがたさんそうゆうどうでんどうき）とは三相交流で回転磁界を生成し、導体の両端を総て短絡した「かご型構造」のかご形回転子を利用した電動機（すなわち三相誘導電動機）である。 総磁束が鉄心の飽和磁束に規定されるので、巻線の誘起電圧は回転数に比例し、これに負荷電流による巻線の電圧降下を加えたものが端子電圧になる。 この特性に合わせて、瞬時の回転数に比例した電圧と周波数の交流で運転すれば、高効率で優れた特性の速度制御が可能である。このような制御方式を可変電圧可変周波数制御と呼ぶ。しかし、従前は任意の周波数と電圧を自由に生成することが極めて困難であったため、商用周波数電源で運転されていた。そのため、起動トルクが低く大きなモータを使うなど様々の制約を受けていた。 大電力半導体素子の出現した現在では、インバータによる可変電圧可変周波数制御が容易に利用できるようになり、従前の制御方式よりも小型高効率のため、急速にこの制御方式に切り替えられている。現在の教科書・専門書の解説・解析はほとんど従前の固定周波数を前提に記述されているので、可変周波数動作ではスベリ率をスベリ周波数に直して考察するなど適切な変換が必要となる。.

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単相誘導電動機

単相誘導電動機（たんそうゆうどうでんどうき）は、単相交流電力を入力とする誘導電動機である。.

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同期電動機

同期電動機（どうきでんどうき）は、シンクロナスモーター (Synchronous motor, SM) とも呼ばれ、同期速度で回転する電動機である。加えられる交流電流が作る周囲の回転磁界によって回転子が吸引されて追従し回転する。.

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巻線形三相誘導電動機

巻線形三相誘導電動機（まきせんがたさんそうゆうどうでんどうき）は、三相結線の巻線形回転子をスリップリング・ブラシ（英語版）を経て外部回路に接続した三相誘導電動機である。 回転子巻線に接続された外部回路を二次側回路といい、短絡接続や抵抗接続することでトルク・速度制御が可能である。.

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交流

三角波、鋸歯状波 交流（こうりゅう、）とは、時間とともに周期的に向きが変化する電流（交流電流）を示す言葉であり、「交番電流」の略。また、同様に時間とともに周期的に大きさとその正負が変化する電圧を交流電圧というが、電流・電圧の区別をせずに交流または交流信号と呼ぶこともある。 交流の代表的な波形は正弦波であり、狭義の交流は正弦波交流（）を指すが、広義には周期的に大きさと向きが変化するものであれば正弦波に限らない波形のものも含む。正弦波以外の交流は非正弦波交流（）といい、矩形波交流や三角波交流などがある。.

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誘導電動機

誘導電動機（ゆうどうでんどうき、Induction Motor、IM）は、交流電動機の代表例である。 固定子の作る回転磁界により、電気伝導体の回転子に誘導電流が発生し滑りに対応した回転トルクが発生する。 入力される交流電源の種類によって、単相誘導電動機と三相誘導電動機に大別され、一般的には特別な工夫なしで回転磁界を得ることができる三相交流を用いる。 同じ交流電動機である同期電動機と比較して脱調することがないため、トルク変動の大きい負荷に向いているとされるが、滑りによりトルクを得る原理上、過去においては回転速度の制御が困難になる点が欠点となったいた。ただし、この点については近年のパワーエレクトロニクスの発展により、インバータ回路で回転数を自在に制御可能となったことで、欠点は解消されている。.

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電動機

様々な電動機。006P型電池との比較。 電動機（でんどうき、Electric motor）とは、電気エネルギーを力学的エネルギーに変換する電力機器、原動機の総称。モーター、電気モーターとも呼ばれる「モーター」というカタカナ表記に関して、電気学会に於いては「モータ」という表記方を定めている他、電動機メーカーによっては「モーター」のドイツ語表記“Motor”の20世紀前半までドイツ語発音の模範とされた「舞台発音」に基づいた発音方に倣って「モートル」（或いは「モトール」）という表記方を用いているところが見られる《日本電産Webサイト内『』ページ後半に掲載されているコラム『モーターの語源』より；なお「モートル」という表記は、現在、少なくとも日立系列の日立産機システムと東芝系列の東芝産業機器システムに於いて、主にブランド名の中で用いられている》。 一般に、磁場（磁界）と電流の相互作用（ローレンツ力）による力を利用して回転運動を出力するものが多いが、直線運動を得るリニアモーターや磁場を用いず超音波振動を利用する超音波モータなども実用化されている。静電気力を利用した静電モーターも古くから知られている。 なお、本来、「モータ(ー)」("motor")という言葉は「動力」を意味し、特に電動機に限定した用語ではない。それゆえ、何らかの動力の役割を果たす装置は、モーターと形容されることもよくある（ロケットモーターなど）。 以下では、電磁力により回転力を生み出す一般的な電動機を中心に説明し、それ以外のリニアモーターや超音波モータは末尾で簡単に説明する。.

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電磁石同期電動機

電磁石同期電動機（でんじしゃくどうきでんどうき）は、回転子（界磁）に電磁石を用いた同期電動機である。.

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電車

電車（でんしゃ）とは、動力源に電力を用いる鉄道車両（電気車）のうち、それ自身に旅客や貨物を載せる設備を持つ車両の総称である。電車のうち、動力を持つ車両は電動車、動力を持たず電動車と編成を組む車両は付随車と称する。 電動機を駆動する電力は、集電装置により外部から取り込む場合と、車載の蓄電池から供給する場合の2通りがある。車上の内燃機関で発電機を稼動させ、得られた電力で電動機を駆動する車両は電気式気動車と呼ばれ「電車」には含まれない。 もともと「電車」は、自走式の「電動機付き客車（電動客車）」、および事業用車を含む「電動機付き貨車（電動貨車など）」の略称だったが、現在では一般名詞となり、各省庁をはじめ、運輸事業者や車両製造会社でも正式に用いられている。更に最近では気動車も含め、列車または鉄道に対する一般名詞として「電車」が用いられることも多くなっている。 英名については本文#「EC」と「EMU」で詳述する。中華人民共和国における中国語では、「電車（电车）」と表記した場合はトロリーバスを指すことが一般的であり、日本語の「電車」は「電力動車組（电力动车组）」、あるいは「動車組（动车组）」などと表記される。台湾では「電聯車」あるいは「電車組」と表記して、香港では「電氣化火車」と表記する。.

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電気機関車

EF81形電気機関車 電気機関車（でんききかんしゃ）は、電気を動力源とする機関車のこと。 EL (Electric Locomotive) や、電関（でんかん）、電機（でんき。日本国有鉄道（国鉄）での電気機関車の略称）とも呼ばれる。.

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永久磁石同期電動機

永久磁石同期電動機（えいきゅうじしゃくどうきでんどうき、Permanent Magnet Synchronous Motor; PMSM）は、回転子（界磁）に永久磁石（強磁性体）を使用した同期電動機である。.

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