電験三種 令和5年度下期 機械 問3｜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3）。正答は(5)です。

【基本公式】誘導機回転速度n=120f(1-s)/P[min⁻¹]。同期速度Ns=120f/P。実速度N=Ns(1-s)。

正答(5)「(1-s)f/p・VVVF・極数・一次電圧・二次抵抗」の根拠：

(ア)n=120f(1-s)/P→選択肢では「(1-s)f/p」（120は暗算で含む形式）。

(イ)VVVF（可変電圧可変周波数）：かご形誘導機の周波数制御用インバータの総称。

(ウ)極数：固定子巻線の接続変更で極数切換（段階的速度変化）。

(エ)一次電圧：電圧変化でトルクが変化→速度制御（効率悪い）。

(オ)二次抵抗：巻線形誘導機の二次抵抗値調整（比例推移を利用）。

【電気機器（誘導機）速度制御の解法と要点】（令和5年度下期 問3）

【基本公式・定義】

回転速度：n=120f(1-s)/P [min⁻¹]（s:滑り, f:周波数, P:極数）

速度制御の3方法：①周波数制御（f変化）②極数切換（P変化）③二次抵抗制御（s変化）

【各空白の解析】

(ア)n=(1-s)×120f/P→「(1-s)f/p」形式→正答確認

(イ)VVVF（Variable Voltage Variable Frequency）：かご形誘導機のインバータ制御用語

※CVCF（定電圧定周波数）はUPS等で使用するが速度制御には使わない

(ウ)極数：接続変更で極数を段階的に変更→速度が段階的に変化（例：4極→8極で速度1/2）

(エ)一次電圧：電圧低下→最大トルク減少→速度制御可能だが効率低下・範囲狭い

(オ)二次抵抗：巻線形のみ適用・外部抵抗で滑り増加→速度低下（銅損増大・効率低下）

→正答(5)

【電気機器（誘導機）速度制御の深層解析と電験三種合格戦略】（令和5年度下期 問3）

【核心論点と正答根拠】

(ア)n=120f(1-s)/P、(イ)VVVF、(ウ)極数、(エ)一次電圧、(オ)二次抵抗→選択肢(5)正答。

【速度制御方式の定量比較】

①VVVF（周波数制御）：効率η≒1-s→s小さく保つ→高効率。速度範囲広（0〜最大）。

②極数切換：η高い・段階制御のみ・特殊巻線が必要。

③二次抵抗（巻線形）：銅損=s×P₁→低速になるほど損失増大（η=1-s↓）。簡易制御可。

④一次電圧制御：最大トルク∝V²→低電圧で大幅に最大トルク減少。不安定領域発生。

【ベクトル制御（FOC）の原理と優位性】

d軸（磁束方向）電流：磁束制御成分（界磁制御相当）。

q軸（トルク方向）電流：トルク制御成分（電機子電流相当）。

d-q独立制御→直流機同等の高速応答→VVVF単純制御より大幅に高性能。

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電験二種：誘導機ベクトル制御の理論（座標変換・電流調節器設計）・電力回生が出題。