第二種電工 令和6年度下期 問14｜電気機器・配線器具・配線

誘導電動機の回転磁界の速さ（同期速度）は、「120×周波数÷極数」で求めます。極数6、周波数60 Hz なら、120×60÷6＝1200 min⁻¹ です。実際の回転速度は、この同期速度より少しだけ遅くなりますが、選択肢の中で最も近いのは1 200 です。600 は極数12、1 800 は極数4、3 600 は極数2 のときの同期速度なので、いずれも違います。正答は（イ）。

同期速度は N＝120f／p［min⁻¹］（f：周波数［Hz］、p：極数）で求めます。

f＝60 Hz、p＝6 のとき、N＝120×60÷6＝1 200 min⁻¹。

誘導電動機の実際の回転速度は、すべり s の分だけ同期速度より遅く、N'＝N(1－s) です。すべりは数％程度なので、実際の回転速度は 1 200 より少し小さい値（たとえば s＝0.04 なら 1 152 min⁻¹）になります。問題の「最も近い回転速度」とは、この近似を許す表現で、選択肢のうち1 200 が最も近いと判断します。

他の選択肢は、60 Hz の別の極数に対応する同期速度です。ア 600（極数12）、ウ 1 800（極数4）、エ 3 600（極数2）。極数と周波数の組合せで覚えておきましょう。

本問は、同期速度の式と、「最も近い回転速度」という表現の意味を確かめる問題です。

【計算】N＝120f／p＝120×60÷6＝1 200 min⁻¹。実際の定格回転速度は、すべり（一般に数％）を考慮して 1 200 より少し小さくなります。選択肢のうち最も近いのは 1 200 です。

【極数と同期速度の対応表（暗記推奨）】

本問の誤答選択肢は、すべてこの表の60 Hz の列にある別の極数の値です。式 N＝120f／p を使えば、表を暗記していなくても確かめられます。

【式の意味】極数は磁極の数で、2極なら磁極（N極とS極）が1対です。回転磁界は、電源の1周期で1対の磁極ぶんだけ回転します。したがって、2極のときの回転数は1秒あたり f 回転、1分あたり 60f 回転で、p 極なら 2/p 倍、すなわち 120f／p となります。極数が多いほど回転速度は遅くなります。

【周波数が変わった場合】同じ電動機を50 Hz の地域で使うと、同期速度は 1 200 から 1 000 min⁻¹ に下がります。電圧が同じで周波数が低いと、鉄心の磁束が増えて、鉄損や発熱が増える傾向があります。そのため、電動機は使用する周波数に合ったものを選ぶか、インバータで電圧と周波数を合わせて運転します。

【すべり】誘導電動機は、回転子が回転磁界に追いつかない（同期速度と同じになると回転子の導体に誘導電流が流れず、トルクが出ない）ため、必ず同期速度より少し遅く回ります。すべり s＝(N－N')／N で表され、定格出力付近では数％程度です。正答は（イ）です。