電験三種 機械 問38：電気機器（誘導機）

電験三種「機械」の「電気機器（誘導機）」に関する問題（令和6年度下期 問4）。正答は(3)です。

【基本公式】6極誘導機の同期速度：Ns=120f/P=120×66/6=1320min⁻¹（f=66Hz, P=6）。

実回転速度：N=Ns(1-s)=1320×(1-0.05)=1320×0.95=1254min⁻¹。

正答(3)「1254」が正解。

V/f一定制御とは：誘導機の磁束密度を一定に保つため、周波数fを変えるとき電圧Vも比例して変える制御法。

V/f=4（V[V]/f[Hz]）一定→f=66Hzのとき端子電圧V=4×66=264V（定格から変更）。

【電気機器（誘導機）V/f制御の解法と要点】（令和6年度下期 問4）

【基本公式・定義】

同期速度：Ns=120f/P [min⁻¹]（f:周波数, P:極数）

実回転速度：N=Ns(1-s) [min⁻¹]（s:滑り）

V/f一定制御：V/f=const→磁束Φ≒V/f=一定に保つ

【計算過程】

極数P=6、周波数f=66Hz（V/f=4一定制御）、滑りs=0.05（5%）

同期速度：Ns=120×66/6=7920/6=1320 [min⁻¹]

実回転速度：N=1320×(1-0.05)=1320×0.95=1254 [min⁻¹]→選択肢(3)

【V/f一定制御の特徴】

・磁束密度一定→発生トルクが周波数によらずほぼ一定

・低速（低f）域では電圧降下分を補正が必要（ブースト）

・かご形誘導電動機の汎用インバータ制御として最も広く使われる

【VVVFとCVCFの違い】

VVVF（可変電圧・可変周波数）：速度制御用→インバータ制御の総称。

CVCF（定電圧・定周波数）：UPS等で系統周波数に関係なく安定出力を供給する装置。

【電気機器（誘導機）V/f制御の深層解析と電験三種合格戦略】（令和6年度下期 問4）

【核心論点と正答根拠】

P=6, f=66Hz→Ns=120×66/6=1320min⁻¹, s=5%→N=1320×0.95=1254min⁻¹→(3)正答。

【V/f一定制御の詳細設計】

トルクT∝Φ²∝(V/f)²：V/f=const→トルク定格維持。

低速ブースト：低f時は抵抗降下の割合が大きいためVをブースト（電圧補正）。

最大トルク（ブレイクダウントルク）：Tmax∝V²/f²（V/f一定時はTmax一定）。

【高性能制御への展開】

ベクトル制御（FOC：界磁方向制御）：磁束成分電流と無効トルク成分電流を独立制御→直流機同等の高速応答。

電流形ベクトル制御（直接・間接）、電圧形ベクトル制御。

ダイレクトトルク制御（DTC）：磁束・トルクを直接演算→スイッチング信号決定→応答高速・演算シンプル。

【最新インバータ技術（2024〜）】

SiCインバータ：スイッチング損失1/3↓、冷却器小型化→EV・産業機器で普及急拡大。

マルチレベルインバータ：高圧大容量（NPC型・CHB型）→高調波低減・EMI対策。

電験二種：誘導機ベクトル制御の数学的導出（dq変換）・インバータ制御シミュレーションが出題。