電験三種 機械 問5：電動機応用

電験三種「機械」の「電動機応用」からの出題（令和7年度上期 問10）。正答は(3)です。

誘導電動機の始動方法の問題。かご形は全電圧・Y-Δ・リアクトル・コンドルファ始動。巻線形は二次抵抗始動（外部抵抗で始動電流を抑えつつ始動トルクを確保）。

各始動法の特徴（始動電流・始動トルク・用途）を正誤判定する。正答(3)の記述が正しい内容で、他の選択肢は特徴の説明が誤っている。

【電動機応用（誘導電動機の始動方法）の解法】（令和7年度上期 問10）

【かご形誘導電動機の始動方法】

• 全電圧始動: 小容量。始動電流=定格の5〜8倍、始動トルク大
• Y-Δ始動: 始動電流=全電圧の1/3、始動トルク=全電圧の1/3
• リアクトル始動: 電圧xで始動→電流x倍低減、トルクx²倍低減
• コンドルファ始動: 変圧器で電圧を下げて始動

【巻線形誘導電動機の始動方法】

• 二次抵抗始動: スリップリングから外部抵抗を接続→始動電流を抑えつつ始動トルクを大きくできる（トルクの比例推移利用）
• 始動完了後は外部抵抗を段階的に0まで減少させる

【正答(3)の根拠】

本問の設問文の正誤判定で、(3)の記述が誘導電動機の特性を正確に述べている内容。

(1)(2)(4)(5)には特性の誤り（Y-Δ始動時のトルク関係など）が含まれる。

【電動機応用（誘導電動機の始動法・比例推移）の深層解析】（令和7年度上期 問10）

【正答(3)の根拠と全選択肢検討】

誘導電動機始動法の核心は「始動電流抑制」と「始動トルク確保」のトレードオフ。

【各始動法の定量的特性】

(1) 全電圧始動: I_start≈(5〜8)×I_n, T_start≈(0.5〜2.0)×T_n

(2) Y-Δ始動: V→V/√3 → I_start=全電圧の1/3, T_start=全電圧の1/3

※電流は線電流基準で1/3、トルクは電圧²に比例するため1/3

(3) リアクトル始動（電圧x倍）: I_start=x倍, T_start=x²倍（電圧↓でトルク大幅減）

(4) コンドルファ始動（補償器タップ比x）: I_start=x²倍（電源側）, T_start=x²倍

(5) 巻線形・二次抵抗始動: 二次回路に抵抗R₂'を挿入

- 最大トルク発生スリップ: s_m = r₂'/√(r₁²+(x₁+x₂')²)

- 始動時（s=1）にR₂'を調整してs_m=1とすると最大トルクが始動時に発生

【比例推移の原理】

巻線形誘導電動機でスリップs₁におけるトルクTは、二次抵抗をk倍にするとスリップks₁で同じトルクを発生する（トルク-速度曲線が横方向に相似移動）。これを比例推移という。

【インバータ始動（VVVF）との比較】

現代では大容量電動機の始動に汎用インバータを使用するケースが主流。

V/f一定制御で電圧と周波数を比例変化させ、磁束一定のまま低速から加速。始動電流を定格電流以下に抑えられる最大のメリット。

【電験二種・実務への接続】

電験二種では誘導電動機の等価回路（T形回路）から起動特性を解析する問題が出題。

実務では工場の大型圧縮機（75kW〜500kW）の始動時の電圧降下計算（%Zから短絡電流→電圧降下）を実施し、系統への影響を評価する。