概要
誘導電動機の固定子と回転子に関する論説問題です。
構造についてある程度理解していれば回答できるような選択肢であるため、難しくはない問題だと思われます。
キーワード
単相誘導電動機（交番磁界）、三相誘導電動機（回転磁界）、巻線形回転子（スリップリング・ブラシ・外部抵抗）、かご形回転子（導体棒・短絡環）
問題
次の文章は、誘導電動機の分類における、固定子と回転子に関する事項に関する記述である。
ａ．固定子の分類
三相交流を三相巻線に流すと \(\fbox{（ア）}\) 磁界が発生する。この磁界で運転される誘導電動機を三相誘導電動機という。
一方、単相交流では \(\fbox{（イ）}\) 磁界が発生する。この \(\fbox{（イ）}\) 磁界は、正逆両方向の \(\fbox{（ア）}\) 磁界が合成されたものと説明される。
したがって、コンデンサ始動形単相誘導電動機では、コンデンサで位相を進めた電流を始動巻線に短時間流すことによって始動トルクの発生と回転方向の決定が行われる。
ｂ．回転子の分類
巻線形誘導電動機では、回転子溝に巻線を納め、その巻線を \(\fbox{（ウ）}\) とブラシを介して外部抵抗回路に接続し、 \(\fbox{（エ）}\) 電流を変化させて特性制御を行う。
かご形誘導電動機では、回転子溝に導体棒を納め、 \(\fbox{（オ）}\) に導体棒を接続する。
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。
| （ア） | （イ） | （ウ） | （エ） | （オ） | |
| （１） | 回転 | 交番 | スリップリング | 二次 | 短絡環 |
| （２） | 交番 | 回転 | 整流子 | 二次 | 継鉄 |
| （３） | 交番 | 回転 | スリップリング | 一次 | 継鉄 |
| （４） | 回転 | 交番 | 整流子 | 一次 | 短絡環 |
| （５） | 交番 | 固定 | スリップリング | 二次 | 継鉄 |
答え
（１）
解説テキスト リンク
回答解説
\(\fbox{（ア）}\)：回転
三相交流を三相巻線に流すと\(\fbox{（ア）}\)回転磁界が発生する。この磁界で運転される誘導電動機を三相誘導電動機という。
120°ずつ位相がずれた三相交流電流（R相・S相・T相）を固定子の三相巻線に流すと、R・S・T相の各相の磁界の向きを合成することで、回転する磁界を得ることが出来ます。
小さい矢印が各相の磁界、大きい赤矢印を合成磁界として図示すると、下図のようになります。
\(\fbox{（イ）}\)：交番
一方、単相交流では\(\fbox{（イ）}\)交番磁界が発生する。この\(\fbox{（イ）}\)交番磁界は、正逆両方向の\(\fbox{（ア）}\)回転磁界が合成されたものと説明される。
単相交流が作り出す交番磁界は、交流電流波形と同じくsin波状です。
一定間隔で①～⑧の番号を振って、磁界の向きを表すと、下図のように交番磁界と、正相回転する磁界と、逆相回転する磁界に分解することが出来ます。
下図の各矢印の意味は次の通りです。
・緑色矢印：交番磁界のベクトル
・青色矢印：正相回転する回転磁界のベクトル
・赤色矢印：逆相回転する回転磁界のベクトル
\(\fbox{（ウ）}\)：スリップリング ／ \(\fbox{（エ）}\)：二次
巻線形誘導電動機では、回転子溝に巻線を納め、その巻線を\(\fbox{（ウ）}\)スリップリングとブラシを介して外部抵抗回路に接続し、\(\fbox{（エ）}\)二次電流を変化させて特性制御を行う。
巻線形回転子の三相巻線は、軸上に絶縁して設けた3 個のスリップリングに接続し、ブラシを介して外部抵抗回路（可変抵抗器）に接続されています。
可変抵抗器の抵抗値を操作することで、二次抵抗値を操作することができます。
二次抵抗値を操作することで、二次電流を変化させることができます。
二次抵抗値が大きいと、始動電流を抑えながら大きなトルクを得ることが出来るので、始動特性を改善することが出来ます。
また、二次抵抗値に比例してトルク特性曲線が推移する比例推移を利用することで、速度制御をすることができます。
\(\fbox{（オ）}\)：短絡環
かご形誘導電動機では、回転子溝に導体棒を納め、\(\fbox{（オ）}\)短絡環に導体棒を接続する。
➡
かご形誘導電動機は、鉄心の回転子溝に導体棒を納めて短絡環に接続すると、図のような形で組み合わさります。
出典元
一般財団法人電気技術者試験センター （https://www.shiken.or.jp/index.html）
令和３年度 第三種電気主任技術者試験 機械科目問題問４
参考書
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