第一種電工 電気機器・蓄電池・配線器具 問32：電気機器・蓄電池・配線器具

誘導電動機の速度制御方法の問題。正答エ「電動機の極数を切り換えることによって速度を制御する」は「極数切替法」の説明として誤り（極数切替は段階的速度制御で連続制御ではない）と問題が「誤っているもの」を選ぶ形式なら正答エ。あるいは「正しい速度制御方法はどれか」の問題でエが「周波数変換法に該当しない」として誤りの選択肢かもしれない。インバータは周波数を変えて速度制御する（ア）が最も一般的な現代の速度制御法。正答エ（極数切替は連続速度制御ではなく段階的切替）。

誘導電動機の速度制御法の問題（正答エ）。各制御法の解説：ア（入力周波数を変えて速度制御）：インバータ（VVVF）制御。同期速度ns=120f/Pにおいてfを変化させ、速度を連続かつ精密に制御。最も効率的・現代の標準。イ（周波数を変えず電圧のみ変えて速度制御）：電圧変動制御法。電圧を下げるとトルクが低下し、同一負荷では速度が低下する。滑りが増大するため銅損が増え効率が悪い。エアコン・ファン等の軽負荷用途向け。ウ（滑りを変えて速度制御）：巻線形電動機の二次抵抗制御に相当。滑りを増大させる→速度低下。エネルギー的には効率が低い（二次抵抗で熱損失）。エ（極数を切り換えて速度制御）：固定子巻線の結線変更で極数を切替（2P→4P等）。同期速度が段階的に変わる（60Hzで4P→1800rpm、8P→900rpm）。連続ではなく段階的制御のみ可能。「誤り」または「インバータ制御ではないもの」として正答エ。

【誘導電動機の速度制御方式の体系的比較】速度制御は現代の省エネ技術の核心。インバータ普及で電力消費の大幅削減が実現されている。第一種電気工事士から電験三種まで共通する最重要論点。

【速度制御法の物理的根拠】誘導電動機の実回転数n=ns×(1-s)=120f/P×(1-s)。制御する変数：f（周波数）→インバータ制御。P（極数）→極数切替制御。s（滑り）→二次抵抗制御・電圧変動制御。

【各制御法の詳細と実用性評価】インバータ（VVVF）制御（ア）：f=0から定格まで連続可変。V/f一定制御（ベクトル制御・DTC等で更に高精度化）。変換効率98%以上（最新インバータ）。省エネ効果：ポンプ・ファンでは速度n低下でP∝n³なので50%速度で電力は12.5%まで削減可能。電圧制御（イ）：滑りが増大して熱損失増大→効率悪化。ファン・ポンプの軽負荷時に小規模で使用。二次抵抗制御（ウ）：巻線形電動機専用。クレーン・ホイストの低速制御用。二次抵抗での熱損失が問題で回生制動との組合せで対応。極数切替制御（エ）：段階的な速度切替のみ可能（連続制御不可）。単純・堅牢・安価。電動ポンプの2段速切替など固定された速度ステップが必要な用途に使用。

【インバータ普及と省エネの現実】IEA推計では電動機関連機器（ポンプ・ファン・圧縮機）が電力消費の23%を占める。インバータ導入で20〜50%の省エネが可能。日本では省エネ法に基づくエネルギー管理の観点からインバータ導入が推進されている。電験三種「機械」では速度制御方式の特性比較、電験二種では速度トルク特性の詳細解析が出題される。