機械科目の解説

【図解で完全理解】トルクと出力の関係|P₂:P:Pc = 1:(1-s)😒 を完全マスター

💭 こんな悩みはありませんか?

  • P₂とかPとかPcとか、記号が多すぎて混乱する...
  • 1:(1-s):s って何?どう使うの?
  • トルクと出力の関係がイメージできない

✅ この記事の結論

二次入力P₂は「お給料」、出力Pは「手取り」、銅損Pcは「税金」と考えれば一発で理解できます!

📚 誘導機シリーズ(全8回)

2-1 原理 → 2-2 滑り → 2-3 比例推移2-4 トルクと出力 → 2-5 等価回路 → 2-6 始動法 → 2-7 速度制御 → 2-8 単相誘導電動機

💰 お給料で理解する!P₂・P・Pcの関係

まず、3つの記号の意味をお給料に例えて理解しましょう。

お給料のたとえ

💵

P₂(二次入力)

= お給料(総支給額)

会社からもらう金額

👛

P(出力)

= 手取り

実際に使えるお金

🏛️

Pc(銅損)

= 税金

引かれてしまうロス

つまり、こういうことです。

📐 基本の関係式

P₂ = P + Pc

お給料 = 手取り + 税金

お給料から税金を引いたら手取りになる。当たり前ですよね!

誘導電動機も同じで、二次入力から銅損(熱ロス)を引いたら出力(実際の仕事)になるのです。

⚖️ 黄金比!P₂:P:Pc = 1:(1-s):s

ここからが超重要!3つの量のを覚えましょう。

魔法の比を覚えよう!

🌟 超重要公式 🌟

P₂ : P : Pc = 1 : (1-s) : s

二次入力 : 出力 : 銅損 = 1 : (1-滑り) : 滑り

この比を使えば、どれか1つがわかれば残り2つが計算できます!

具体例で理解しよう

滑り s = 0.05(5%)の場合を考えてみましょう。

📝 s = 0.05 のとき

P₂ : P : Pc = 1 : (1-0.05) : 0.05

P₂ : P : Pc = 1 : 0.95 : 0.05

→ 二次入力の95%が出力、5%が銅損(熱ロス)になる!

💰 お給料でイメージ!

お給料が100万円で、税率が5%だとすると...

P₂(お給料) 100万円 (100%)
P(手取り) 95万円 (95% = 1-s)
Pc(税金) 5万円 (5% = s)

滑り = 税率 と考えると覚えやすい!

なぜこの比になるの?

実は、この比は速度の比から来ています。

速度との関係
P₂(二次入力) 1 同期速度 Ns に対応
P(出力) 1-s 回転速度 N に対応
Pc(銅損) s 速度差 Ns-N に対応

🔄 変形公式をマスターしよう

比の公式から、いろんな計算式が導けます。

出力を求める公式

📐 出力 P の公式

P = P₂(1 - s)

出力 = 二次入力 ×(1 - 滑り)

💡 イメージ:手取り = お給料 ×(1 - 税率)

銅損を求める公式

📐 銅損 Pc の公式

Pc = P₂ × s = P × s/(1-s)

銅損 = 二次入力 × 滑り

トルクと出力の関係

ここでもう一つ重要な公式があります。

📐 出力とトルクの関係

P = T × ω [W]

P 出力 [W]
T トルク [N·m]
ω 角速度 [rad/s] = 2πN/60

🚴 自転車でイメージ!

出力 P = どれだけ仕事をしているか

トルク T = ペダルを踏む力

角速度 ω = ペダルの回転速度

強く踏んで(T大)、速く回す(ω大)ほど、たくさん仕事(P大)ができる!

公式まとめ

求めたいもの 公式
出力 P P = P₂(1-s) = T×ω
銅損 Pc Pc = P₂×s
二次入力 P₂ P₂ = P + Pc = P/(1-s)
トルク T T = P/ω = P₂/ωs

📝 計算例|実際に解いてみよう!

例題1:出力と銅損を求める

📋 問題

三相誘導電動機の二次入力が P₂ = 10 kW、滑りが s = 0.04(4%)のとき、出力 P と二次銅損 Pc を求めよ。

✏️ 解答

Step 1:比を確認

P₂ : P : Pc = 1 : (1-s) : s = 1 : 0.96 : 0.04

Step 2:出力 P を計算

P = P₂ × (1-s) = 10 × 0.96 = 9.6 kW

Step 3:銅損 Pc を計算

Pc = P₂ × s = 10 × 0.04 = 0.4 kW(400 W)

💡 検算:P + Pc = 9.6 + 0.4 = 10 kW = P₂ ✓

例題2:二次入力とトルクを求める

📋 問題

4極、50Hzの三相誘導電動機が、滑り s = 0.05 で運転し、出力が P = 5.7 kW である。二次入力 P₂ とトルク T を求めよ。

✏️ 解答

Step 1:二次入力 P₂ を計算

P = P₂(1-s) より

P₂ = P / (1-s) = 5.7 / 0.95 = 6 kW

Step 2:回転速度 N を計算

Ns = 120f/p = 120×50/4 = 1500 min⁻¹

N = Ns(1-s) = 1500×0.95 = 1425 min⁻¹

Step 3:角速度 ω を計算

ω = 2πN/60 = 2π×1425/60 = 149.2 rad/s

Step 4:トルク T を計算

T = P/ω = 5700/149.2 = 38.2 N·m

⚡ エネルギーの流れを理解しよう

最後に、誘導電動機の中でエネルギーがどう流れるかを見てみましょう。

エネルギーフロー図

P₁

一次入力

一次銅損
鉄損

P₂

二次入力

Pc
二次銅損

P

機械出力

電気エネルギーが段階的に機械エネルギーに変換される

💡 ポイント:今回の記事で扱ったのは、P₂(二次入力)から先の部分です!

🧠 覚え方のコツ

🎵 語呂合わせ:「給料から税金引いたら手取り」

P₂(二次入力) = 給料(100%)
Pc(銅損) = 税金(s%)
P(出力) = 手取り((1-s)%)

📝 まとめ

🏆 これだけ覚えて帰ろう!

基本の関係 P₂ = P + Pc
黄金比 P₂ : P : Pc = 1 : (1-s) : s
出力の公式 P = P₂(1-s) = T×ω
イメージ 給料 = 手取り + 税金

🚀 次の記事へ進もう!

次は等価回路です。誘導電動機を電気回路で表現する方法を学びます。ちょっと難しいけど、図解でわかりやすく解説します!

2-5. 等価回路を学ぶ →
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機械科目の全体像|学習ロードマップ →

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