電験三種 令和4年度下期 機械 問2｜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4年度下期 問2）。正答は(1)です。

【基本公式】二次銅損P_c2＝s×P_gap（P_gap：エアギャップ電力＝二次入力）。機械出力P_m＝(1－s)×P_gap。軸出力P_out＝P_m－機械損。

s＝0.025，P_c2＝188W より、P_gap＝188÷0.025＝7520W。

機械出力P_m＝(1－0.025)×7520＝7332W。

問題文に「機械損は0.2kWとし，負荷に無関係に一定」とあるので、軸出力P_out＝7332－200＝7132W≒7.1kW。正答は(1)7.1です。

注意：機械損を引き忘れて7.33kWとすると(2)7.3を選んでしまいます。「軸出力」は機械出力から機械損を引いたものです。

【電気機器（誘導機）軸出力計算の解法と要点】（令和4年度下期 問2）

【基本公式・定義】

エアギャップ電力：P_gap＝P_c2/s＝188/0.025＝7520W

機械出力：P_m＝(1－s)P_gap＝0.975×7520＝7332W

軸出力：P_out＝P_m－機械損＝7332－200＝7132W≒7.1kW → 選択肢(1)

【代替計算法】

P_m＝(1－s)/s×P_c2＝(0.975/0.025)×188＝39×188＝7332W としても同じ結果です。

【誤答の型】

(2)7.3：機械損0.2kWを引かずに機械出力7.33kWをそのまま答えた場合。

(3)7.5：エアギャップ電力7.52kWをそのまま軸出力とした場合。

【電力フローまとめ】

電気入力P₁→(鉄損＋一次銅損)→P_gap→(二次銅損＝s×P_gap)→機械出力(1－s)P_gap→(機械損)→軸出力P_out

【電気機器（誘導機）軸出力計算の深層解析と電験三種合格戦略】（令和4年度下期 問2）

【核心論点と正答根拠】

P_gap=188/0.025=7520W。P_out=(1-s)P_gap-機械損≒7.1kW→(1)正答。

【誘導機の損失分布の実例】

典型的なかご形誘導機（s=0.04、η=91%）の損失分布：

P_c2=s×P_gap=4%×P_gap（二次銅損→滑りに比例）

P_c1（一次銅損）≒3%×P₁

P_fe（鉄損）≒2%×P₁

P_mec（機械損）≒1%×P₁

P_str（漂遊負荷損）≒0.5%×P₁

【高効率運転のための最適制御】

損失最小化制御：軽負荷時に励磁電流を減らして鉄損を低減（効率最大化制御）。

磁束弱め制御（定出力領域）：基底速度以上でVを一定保ちfを増加→Φ低下→鉄損低減。

【誘導機とPMSMの効率比較（2024年）】

IEF（IE3）誘導機（90kW）：η=94.5%。

PMSM同容量：η=96〜97%（銅損・鉄損とも低い）。

IE5超高効率誘導機：η≒95.5%（銅製ロータ+高精度鉄心）。

電験二種：誘導機の損失分離試験・等価回路パラメータ同定（JIS C 4034対応）が出題。