第二種電工 令和5年度上期午前 問14｜電気機器・配線器具・配線

三相誘導電動機の同期速度はNs=120×周波数÷極数で計算する。「同期速度」とは回転磁界の速度（理論上の最大回転速度）のこと。極数P=4、周波数f=60Hzを代入するとNs=120×60÷4=1800min⁻¹（正答ウ）。実際の回転速度はこれより少し遅いが、試験では同期速度を計算する。

三相かご形誘導電動機の同期速度Ns=120f/P。f=60Hz、P=4を代入：Ns=120×60/4=1800min⁻¹（正答ウ）。選択肢ア1200（6極・60Hzの値）、イ1500（4極・50Hzの値）、ウ1800（正解・4極・60Hz）、エ3000（2極・50Hzの値）。同期速度は周波数に比例し極数に反比例する。4極・60Hzは1800min⁻¹が同期速度で、実際の回転速度は1750〜1780min⁻¹程度（すべり1〜3%）。工場の汎用ポンプ・コンプレッサー等に多用される回転数帯。

本問は三相誘導電動機の同期速度計算。60Hz・4極→1800min⁻¹（正答ウ）。

【計算】Ns=120×60/4=1800min⁻¹。

【極数・周波数別同期速度の系統整理（第二種必須）】

• P=2：50Hz→3000、60Hz→3600
• P=4：50Hz→1500、60Hz→1800（本問）
• P=6：50Hz→1000、60Hz→1200
• P=8：50Hz→750、60Hz→900

【4極電動機の実務応用】4極・60Hz（1800rpm）は北米・中南米・西日本60Hz地区で最もよく使われる電動機。ポンプ・圧縮機・コンベヤ等の駆動源として産業分野で広く使われる。実際の電動機銘板には「1750rpm」（60Hzで4極、すべり約2.8%）と記載されることが多い。

【すべりの計算（本問の発展）】すべりs=(Ns-N)/Ns=(1800-1750)/1800≒0.028（2.8%）。二次銅損P₂=s×P_gap。定格出力での効率η=P_output/P_input≒1-s（近似）。すべりが大きいほど効率が低下するため、大容量電動機では低すべり設計（0.5〜1%）が採用される。

【電験三種「機械」への展開】電験三種「機械」の誘導電動機問題は二次銅損・機械出力・一次入力の関係（P_gap=P₂/s=P_mech/(1-s)）の計算が最頻出。すべり・等価回路・トルク特性（比例推移）の3テーマを組み合わせた計算問題が毎年出題される。同期速度の計算はその入口にすぎず、実際の試験では数式変形・連立方程式が必要になる。第一種電気工事士では電動機選定（出力・効率・力率・始動電流）の計算が出題される。