第二種電工 電気機器・配線器具・配線 問19：電気機器・配線器具・配線

三相誘導電動機の回転速度は電源の周波数によって変わる。周波数が高いほど速く回る。50Hzで動かしていた電動機を60Hzに変えると、同期速度（最大回転速度）が20%上がる。無負荷運転では実際の回転速度も同期速度にほぼ等しいため、60Hzにすると「回転速度が増加する」（正答エ）。1秒間に50回か60回かで磁界の回転速度が変わるイメージ。

三相誘導電動機の同期速度Ns=120f/P（f：周波数、P：極数）。50Hz→60Hzへの変更でNs_60=120×60/P=Ns_50×(60/50)=1.2×Ns_50。無負荷運転ではすべりs≒0のため実際の回転速度≒同期速度。よって60Hzではほぼ1.2倍（20%増加）の速度で回転する。選択肢ア「変化しない」（周波数変化で速度は変わるので誤）、イ「回転しない」（起動に問題なければ回転するので誤）、ウ「減少する」（周波数増加→速度増加なので逆）、エ「増加する」（正答）。OCRで選択肢エに誤情報が混入しているが正答はエ（回転速度が増加する）。

三相誘導電動機の速度特性は同期速度Ns=120f/Pに支配される（f：周波数Hz、P：極数）。

【50Hz→60Hzへの変更効果】50Hzで運転時の同期速度Ns50=120×50/P。60Hzでは Ns60=120×60/P=Ns50×1.2。無負荷時はすべりs=(Ns-N)/Ns≒0なので実回転速度N≒Ns。よって回転速度は約20%増加する（正答エ）。

【すべりと負荷の関係】負荷をかけるとすべりが増加し実回転速度はNs以下になるが、周波数が増加した場合はNs自体が上がるため、無負荷・有負荷ともに回転速度は増加する。逆にkiki_20（60Hz→50Hz）では同期速度が1/1.2倍に低下し「減少する」が正答になる。

【インバータ制御との関係】現代の三相誘導電動機ではVVVF（可変電圧可変周波数）インバータで任意の周波数を供給することで、任意の速度を連続的に制御できる。V/f一定制御（電圧と周波数を比例変化させる）により、フラックスを一定に保ちながらトルクを確保する。この原理は50Hz→60Hzの変化の延長線上にある。

【第一種・電験三種への展開】電験三種「機械」では誘導電動機の等価回路・すべり・電力（一次銅損＋鉄損＋二次銅損＋機械出力）の詳細計算が出題される。特に二次銅損P₂=s×P_gap（ギャップ電力×すべり）の公式と、効率η=1－s（近似）の関係は頻出。周波数変化による速度変化は電験三種「機械」のインバータ制御の問題にも直結する。第一種電気工事士では三相誘導電動機の始動方式（全電圧・スターデルタ・自動変圧器始動）と組み合わせた問題が出る。