V特性曲線について
今回はV特性曲線（またはV曲線）について説明しよう．以下がV曲線である．
図1.V特性曲線
V特性曲線というのは，横軸を励磁電流\(I_{f}\)としたときの電機子電流\(I_{a}\)の変化をプロットしたもので，V字のカーブを示す．そして機械的負荷（発電機の場合は機械的入力）を大きくしていくとV字カーブは丸みを帯びながら上にシフト（\(I_{a}\)が増大）していく．逆に無負荷の場合は図1の黒線のようにもっとも鋭利なV字を描く．なぜこのようなカーブになるのか，ベクトル図を用いて直感的に示していこう．
V字カーブは機械的出力（ないしは入力）が一定の場合のカーブなので，下記のように\(P\)一定のベクトル図を考えてみるとよさそうである．
図2.有効電力\(P\)一定の場合の起電力\(\dot{E}\)の軌跡
図2の左側に示すように，ベクトル図上では有効電力\(P\)一定と無効電力\(Q\)一定の等値線は格子状になる（電機子コイルの抵抗を無視した場合）．V特性曲線の場合は\(P\)一定なので，起電力\(\dot{E}\)は同図右側に示すように水平に移動する．励磁電流\(I_{f}\)を変化させると，このベクトル図はどのように変化するだろうか．次の図3で考えてみよう．
図3.励磁電流\(I_{f}\)を変化させたときのベクトル図
この図3で示しているのは，励磁電流\(I_{f}\)が小さい場合①と中程度②，大きい場合③とで，ベクトル図がどのように推移するかを表したものである．励磁電流の大きさは起電力の大きさ\(E\)に比例（磁気飽和がない場合）するので，①→②→③の順に\(E\)が大きくなっている．そして３つの場合で機械的出力は一定なので，\(\dot{E}\)は水平に並ぶ．
この図で示したかったことは，①と③において電機子電流\(I_{a}\)は比較的大きく，②で\(I_{a}\)は最小になるという点である．図3の右側の点線で示した矢印は\(jX_{s}\dot{I}_{a}\)なので，この矢印の長さの大小は\(I_{a}\)の大小により決まる．そして点線の長さが②で最小となるので，\(I_{a}\)が最小になるのも②のときである．
これにより，励磁電流\(I_{f}\)の増加により電機子電流\(I_{a}\)が下がって上がる（②で最小）というV字形のイメージが湧いたことと思う．
この項の内容に関する，より詳細で完全な解説は，
【徹底解説 電動機・発電機の理論】のP.187～P.189にて展開されています．是非ご参照を!!
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