【電験三種：機械】令和７年度下期　問３

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 \(\fbox{（ア）}\) 付近になるようにする。具体的には、二次回路を \(\fbox{（イ）}\) 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。

トルクの比例推移とは
左図のような、滑りートルクの特性曲線において、二次抵抗\(r’_2[Ω]\)がｍ倍になると、トルク特性曲線は横にm倍に引き伸ばされた形になります。

二次抵抗に比例してトルク特性曲線が推移するので、比例推移と呼ばれます。

本問では、始動時（ア） \(s=1\) にトルクが欲しいので、比例推移を利用してトルクが最大値となる点が（ア） \(s=1\) 付近になるように外部抵抗を接続します。

巻線形誘導電動機

トルクの比例推移は、巻線形誘導電動機でしか利用できません。
その理由は、二次回路の巻線を（イ）スリップリングで引き出して抵抗を接続する必要があるためです。
かご形誘導電動機には二次巻線が無く、引き出すことができないため、比例推移は利用できません。

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、 \(\fbox{（ウ）}\) 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 \(\fbox{（エ）}\) を用いて電圧と周波数の両者を下げる方法がある。

（ウ）の選択肢は、始動補償器です。
始動補償器による始動は、単巻変圧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て始動します。
単巻変圧器のタップを切り換えることで、始動電流・始動トルク共に任意に操作をすることができます。

電動機が加速したら、電磁接触器（MC）を接続して定格運転に切り替えます。

（エ）の選択肢は、インバータです。
インバータは、電源の電圧と、周波数を制御できる装置です。
インバータを使用し、電圧と周波数の比（\(\frac{V}{f}\)）が一定になるように制御することで、二次電流・トルクを一定に保ったまま速度を制御することができます。

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 \(\fbox{（オ）}\) 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。

単相誘導電動機は、始動時に正相回転のトルクと、逆相回転のトルクが釣り合うため、単純に電源を投入しただけでは始動しません。
そのため、主コイルとは（オ）位相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を作って始動します。

異動が異なる電流が流れる補助コイルを使用する方式を分相始動と呼びます。

固定子に主巻線（運転巻線）と補助巻線（始動巻線）の2つを、固定子鉄心の円周方向に空間的に90°ずらして配置した方式です。

補助巻線電流\(\dot{I_s}\)は抵抗が大きくリアクタンスが小さいため、主巻線よりも位相が20°～30°程度進みます。そのため、主磁束\(\dot{φ_m}\)よりも位相が進んでいる補助磁束\(\dot{φ_s}\)を発生します。

擬似的な回転磁界が作られ、回転子に誘導電流が生じて始動トルクが発生し、モーターが回転を始めます。