第一種電工 令和6年度 問11｜電気機器・蓄電池・配線器具

トップランナー方式の電動機（高効率形）は、損失を減らすために巻線や鉄心を増やしているので、従来の電動機と比べて「始動電流が大きくなる」「回転速度が少し上がる」「トルクが大きくなる」「外形が大きくなることがある」という違いがある。ウは「始動電流が小さくなる」としているが、実際は大きくなる方向なので誤り。始動電流が増えると、配線用遮断器や電磁開閉器が始動時に動作してしまわないかを見直す必要がある。正答はウ。

「誤っているもの」を選ぶ問題。トップランナーモータは、損失（銅損・鉄損）を減らすために巻線の断面積や鉄心を増やし、すべりを小さくした高効率の電動機である。

ア（電動機が大きくなる場合がある）：材料を増やす分、同じ容量でも外形寸法や取付寸法が大きくなる機種がある。正しい。

イ（回転速度が増す）：すべりが小さくなると、同じ負荷でも回転速度がわずかに上がる。ファンやポンプは回転速度が上がると風量・流量や軸動力が増えるので、負荷機器の運転能力への注意が要る。正しい。

ウ（始動電流が小さくなる）：巻線の抵抗が小さくなるため、始動電流は大きくなる傾向がある。遮断器などの見直しが要るのは確かだが、理由が逆。誤り。

エ（発生トルクが大きくなるおそれ）：始動トルクなどが大きくなる場合があり、減速機と直結していれば機械強度の確認が要る。正しい。

したがって正答はウ。

【なぜ特性が変わるのか】三相誘導電動機の効率を上げるには、一次・二次の銅損と鉄損を減らす。具体的には巻線の断面積を増やして抵抗を下げ、鉄心の材質や量を見直す。二次抵抗が下がるとすべり s が小さくなり、回転速度 N＝Ns(1−s)（Ns は同期速度）がわずかに上がる。巻線のインピーダンスが下がるため、始動時（s＝1）の電流は従来機より大きくなりやすい。

【更新時に確認すること（各選択肢との対応）】

ア：材料が増える分、枠番号や取付寸法が変わる機種がある。据付台や配管・カップリングの寸法を確認する（正しい）。

イ：ファンやポンプは相似則により、流量は回転速度に比例し、軸動力は回転速度の3乗に比例する。回転速度がわずかに上がるだけでも軸動力が増え、省エネの効果が小さくなったり、過負荷になったりすることがある。負荷側の能力の見直しが要る（正しい）。

ウ：始動電流は「小さく」ではなく「大きく」なる傾向がある。そのため、配線用遮断器が始動時に不要動作しないか、電磁開閉器や熱動継電器の選定が適正かを見直す（記述は誤り）。

エ：始動トルクや最大トルクが大きくなる場合があり、減速機・軸継手などの機械強度の確認が要る（正しい）。

【試験での見分け方】「高効率化＝電流が減る」という連想でウを正しいと思いやすい。定格運転時の効率が上がっても、始動電流は巻線の抵抗が下がる分かえって大きくなる。始動電流が増える→保護装置の見直し、という因果の向きを押さえておく。正答はウ。