電験三種 機械 問83：電気機器（直流機）

電験三種「機械」の「電気機器（直流機）」に関する問題（令和5年度上期 問1）。正答は(3)です。

【基本公式】直流発電機の種類：他励式（外部電源で界磁を励磁）と自励式（自身の発電電力で界磁を励磁）。

正答(3)「直流発電機には他励式と自励式がある。他励式には分巻発電機、直巻発電機などがある」→誤り。

正しくは：分巻発電機・直巻発電機・複巻発電機は「自励式」に属する（界磁を自分の出力で励磁）。

他励式には分巻・直巻の分類はなく、界磁を外部電源で励磁する方式のみ。

→選択肢(3)の「他励式には分巻・直巻が含まれる」が誤り。

【電気機器（直流機）構造の解法と要点】（令和5年度上期 問1）

【直流発電機の分類】

他励式：界磁電源が外部→機器の出力電圧に依存しない安定した励磁。

自励式：界磁電源が自己の発電出力→分巻（並列励磁）・直巻（直列励磁）・複巻に細分。

分巻発電機：界磁巻線が電機子と並列→端子電圧で励磁。

直巻発電機：界磁巻線が電機子と直列→電機子電流で励磁。

複巻発電機：分巻+直巻の合成。

【各選択肢の正誤】

(1)正しい：固定子=界磁、回転子=電機子+整流子の構造→正しい。

(2)正しい：電機子鉄心→交番磁束→積層鉄心で渦電流損対策→正しい。

(3)誤り：「他励式には分巻・直巻が含まれる」→他励式に分巻/直巻の分類はない。

分巻/直巻/複巻は「自励式」の分類。他励式は一種類（外部励磁）。

(4)正しい：電機子反作用→補償巻線・補極で対策→正しい。

(5)正しい：電動機の電機子反作用方向は発電機と逆→補償巻線等の接続は同じで可→正しい。

→正答(3)

【電気機器（直流機）構造の深層解析と電験三種合格戦略】（令和5年度上期 問1）

【核心論点と正答根拠】

「他励式に分巻・直巻が含まれる」が誤り→分巻/直巻は自励式の分類→正答(3)。

【直流機の励磁方式と特性比較】

他励電動機：Φ=const（外部電源制御）→速度特性が精密。大型可変速ドライブに使用。

分巻電動機：並列接続→V一定ならΦほぼ一定→ほぼ定速（ドロープ小）。

直巻電動機：Φ∝Ia→T∝Ia²（大始動トルク）・無負荷で危険速度→クレーン・牽引。

複巻電動機：分巻+直巻の合成→適度な始動トルクと定速性。

【起電力と効率の違い】

他励発電機：E=kΦN（Φは外部で完全制御）→端子電圧制御が自由→実験・検査用電源に適。

自励分巻発電機：残留磁気必要→起動確認。低励磁時の自励限界→端子電圧が安定な範囲が狭い。

自励直巻発電機：負荷特性が不安定→単独電源には不向き（特殊用途）。

【電験二種への接続】

電験二種：直流機の全特性（電圧/速度特性）・4象限制御・過渡特性（立ち上がり時間）が出題。