電験三種 令和5年度下期 機械 問4｜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5年度下期 問4）。正答は(5)です。

【基本公式】Y-Δ始動：Y始動時の始動トルクはΔ全電圧始動の1/3。

正答(5)「75」の計算：

Y-Δ始動トルク=60N·m（題意）。Δ全電圧始動トルク=60×3=180N·m。

Δ全電圧始動トルクは定格トルクの240%→定格トルク=180/2.4=75N·m。

Y-Δ始動の原理：Y結線時の電圧は1/√3倍→電流・トルクは1/3倍（トルク∝電圧²）。

起動電流もΔ全電圧の1/3に抑制できる→大型かご形誘導機の始動法として定番。

【電気機器（誘導機）Y-Δ始動トルク計算の解法と要点】（令和5年度下期 問4）

【基本公式・定義】

始動トルク∝電圧² →Y始動時の電圧=電源電圧/√3（各相に1/√3倍の電圧）

Y-Δ始動の始動トルク=(1/√3)²×Δ全電圧始動トルク=（1/3）×Δ始動トルク

【計算過程】

Y-Δ始動時始動トルク=60N·m（問題より）

Δ全電圧始動始動トルク=60×3=180N·m

Δ全電圧始動の始動トルク=定格トルクの240%→定格トルク=180/2.4=75N·m→選択肢(5)

【Y-Δ始動の利点と欠点】

利点：始動電流を1/3に抑制→系統の電圧降下・フリッカー低減。

欠点：始動トルクも1/3に低下→負荷が重い場合は起動できない。

適用条件：無負荷または軽負荷で起動する機器（ポンプ、ファン等）。

【他の始動法との比較】

全電圧直入れ：最大始動トルク・最大始動電流→小容量機。

Y-Δ始動：始動電流/トルクを1/3→中容量機（7.5kW〜）。

インバータ起動（VVVF）：任意の始動電流・トルク制御→大容量・精密制御。

【電気機器（誘導機）Y-Δ始動の深層解析と電験三種合格戦略】（令和5年度下期 問4）

【核心論点と正答根拠】

Y始動トルク=Δ始動の1/3→60N·m×3=180N·m（Δ全電圧始動）。

180/2.4=75N·m（定格トルク）→(5)正答。

【始動法の詳細比較】

直入れ始動：Ist≒(5〜7)×In→系統電圧降下が許容できない場合はNG。

Y-Δ始動：Ist_YΔ=Ist/3（電流1/3）、Tst_YΔ=Tst/3（トルク1/3）。

コンドルファ（補償器）始動：タップ比でより細かく制御可能。

リアクトル始動：リアクトルで電圧降下→始動電流抑制（始動後短絡）。

ソフトスタータ：位相制御（サイリスタ）で始動電流を連続的に制御→滑らかな始動。

インバータ起動：最も柔軟→ベクトル制御で0回転から最大トルク・最小電流始動可能。

【始動電流と電力系統への影響】

電圧変動率：ΔV/V=（始動電流×系統インピーダンス）/V×100[%]→一般に3%以内が目安。

フリッカー：照明ちらつき→IEC/JIS規格（10Hz以下の電圧変動）→3Hz付近が人眼最敏感。

電験二種：大容量電動機の始動時過渡解析・電力系統の電圧安定性への影響評価が出題。