(ア) 1:始動の瞬間は回転子が静止しているため滑り s = 1 である。巻線形誘導電動機では、最大トルクを生じる滑り sₘ は二次抵抗 r₂ にほぼ比例し(比例推移)、最大トルクの値そのものは r₂ によらない。そこで二次抵抗を大きくして sₘ を 1 付近に移すと、始動時に最大トルクに近い大きな始動トルクが得られ、同時に始動電流も抑えられる。滑り 0 は同期速度に相当し、始動時の状態ではない。
令和7年度 下期 第三種電気主任技術者 機械 問3
次の文章は,誘導電動機の始動に関する記述である。
a.三相巻線形誘導電動機は,二次回路を調整して始動する。トルクの比例推移特性を利用して,トルクが最大値となる滑りを (ア) 付近になるようにする。具体的には,二次回路を (イ) で引き出して抵抗を接続し,二次抵抗値を定格運転時よりも大きな値に調整する。
b.三相かご形誘導電動機は,一次回路を調整して始動する。具体的には,始動時は Y 結線,通常運転時はΔ結線にコイルの接続を切り替えてコイルに加わる電圧を下げて始動する方法,(ウ) を電源と電動機の間に挿入して始動時の端子電圧を下げる方法,及び (エ) を用いて電圧と周波数の両者を下げる方法がある。
c.三相誘導電動機では,三相コイルが作る磁界は回転磁界である。一方,単相誘導電動機では,単相コイルが作る磁界は交番磁界であり,主コイルだけでは始動しない。そこで,主コイルとは (オ) が異なる電流が流れる補助コイルやくま取りコイルを固定子に設けて,回転磁界や移動磁界を作って始動する。
上記の記述中の空白箇所(ア)〜(オ)に当てはまる組合せとして,正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
選択肢
解説
結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成
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解説
結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成
詳細Layer 2展開閉じる
(イ) スリップリング:巻線形回転子の三相巻線は、回転子軸上のスリップリングとブラシを通して外部へ引き出され、外部の可変抵抗に接続される。整流子は直流機や整流子電動機の部品であり、巻線形誘導電動機の二次回路の引き出しには用いない。
補足Layer 3展開閉じる
(ウ) 始動補償器:かご形誘導電動機の減電圧始動として、Y-Δ始動のほかに、単巻変圧器を用いた始動補償器を電源と電動機の間に挿入し、始動時の端子電圧を下げる始動補償器始動(コンドルファ始動を含む)がある。公式正答 (4) の組合せから、本問で (ウ) に想定されている語句はこの単巻変圧器による始動補償器である。なお、かご形誘導電動機には、電源と電動機の間に抵抗を挿入してその電圧降下で端子電圧を下げる一次抵抗始動という方法も実在する。そのため、(ウ) の文言だけでは「始動抵抗器」を明確に誤りと断定する決め手にはならない。本問の正答は、(ウ) に依存せず (ア)・(イ)・(エ)・(オ) の判定によって一つに定まる(下記参照)。
(エ) インバータ:インバータ(VVVF)を用いると、電圧と周波数を同時に下げて始動できる。V/f をほぼ一定に保つことで磁束を確保しつつ、始動電流を抑えて始動トルクを得られる。始動コンデンサは単相誘導電動機のコンデンサ始動形で補助コイルに直列に入れる部品であり、電圧と周波数を下げる装置ではない。
(オ) 位相:単相の交番磁界だけでは始動トルクが生じないため、主コイルと電流の位相が異なる補助コイル(分相始動形・コンデンサ始動形など)や、誘導電流の位相が遅れるくま取りコイルを設けて、回転磁界や移動磁界を作る。補助コイルにも同じ単相電源から給電されるため、周波数は主コイルと同じであり、周波数の違いで回転磁界を作るわけではない。
正答の絞り込み:(ア) = 1 により (2)・(3) が除外される。(イ) = スリップリングにより (5) が除外される。(エ) = インバータ、(オ) = 位相により (1) が除外される。残る (4) が正答であり、この判定は (ウ) の語句に依存しない。
したがって、(ア) 1、(イ) スリップリング、(ウ) 始動補償器、(エ) インバータ、(オ) 位相 の組合せである (4) が正しい。
各選択肢の解説
- (1)
(ア) 1 (イ) スリップリング (ウ) 始動抵抗器 (エ) 始動コンデンサ (オ) 周波数
誤り。(ア) 1 と (イ) スリップリングは正しい。(ウ) 始動抵抗器は正答肢の始動補償器とは異なる。ただし、かご形には一次抵抗始動も実在するため、(ウ) 単独ではこの肢を否定する決め手にならない。決め手は (エ) と (オ) である。(エ) 始動コンデンサは単相誘導電動機の始動用部品であり、電圧と周波数を下げる装置ではない。(オ) 補助コイルの電流は主コイルと周波数が同じで位相が異なるので「周波数」は誤り。
- (2)
(ア) 0 (イ) 整流子 (ウ) 始動抵抗器 (エ) 始動コンデンサ (オ) 位相
誤り。(ア) 始動時の滑りは 1 であり、0 は同期速度に相当する。(イ) 巻線形回転子の二次回路はスリップリングで引き出し、整流子ではない。(ウ) 始動抵抗器は正答肢の始動補償器とは異なるが、一次抵抗始動も実在するため、(ウ) 単独では正誤判定の決め手にならない。(エ) 始動コンデンサは電圧と周波数を下げる装置ではないので誤り。(オ) 位相は正しい。(ア)・(イ)・(エ) の誤りによりこの肢は除外される。
- (3)
(ア) 0 (イ) スリップリング (ウ) 始動補償器 (エ) インバータ (オ) 周波数
誤り。(イ) スリップリング、(ウ) 始動補償器、(エ) インバータは正しい。しかし、(ア) 最大トルクとなる滑りは始動時の滑り 1 付近に合わせるので、0 は誤り。(オ) 補助コイルとの違いは位相であり、周波数は誤り。
- (4)
(ア) 1 (イ) スリップリング (ウ) 始動補償器 (エ) インバータ (オ) 位相
正しい。(ア) 1、(イ) スリップリング、(ウ) 始動補償器、(エ) インバータ、(オ) 位相のすべてが記述内容に合致する。
- (5)
(ア) 1 (イ) 整流子 (ウ) 始動抵抗器 (エ) インバータ (オ) 位相
誤り。(ア) 1、(エ) インバータ、(オ) 位相は正しい。しかし、(イ) 巻線形回転子の二次回路を引き出すのは整流子ではなくスリップリングであり、この誤りによってこの肢は除外される。(ウ) 始動抵抗器は正答肢の始動補償器とは異なるが、一次抵抗始動も実在するため、(ウ) 単独では正誤判定の決め手にならない。
分野「機械」の学習ポイント
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