誘導機37【電験3種 機械】三相誘導機の動作原理と運転モードとは？令和6年上期 A問題3 完全解説

電験3種（第三種電気主任技術者試験）の機械科目において、「誘導機の動作原理と運転モード」はトルクの向きと滑りの関係を問う基礎テーマです。本記事では、令和6年度上期 A問題3を、はじめての方でも確実に解けるように丁寧に解説します。

前半2つは定番（三相→回転磁界、巻線形→スリップリング）。後半は「同期速度より遅ければ電動機、速ければ発電機」——滑りの符号で運転モードが決まります。

令和6年度上期 機械科目 A問題3：問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

出典：一般財団法人 電気技術者試験センター「令和6年度上期 第三種電気主任技術者試験」機械科目 A問題3

電験3種 機械科目 【誘導機】 令和6年度上期 A問題3（要約）

固定子の励磁電流による同期速度の（ア）と回転子との速度の差によって回転子に電圧が発生し電流が流れる。巻線形誘導機では回転子巻線の回路をブラシと（イ）で外部に引き出して二次抵抗値を調整する。1＞s＞0 の運転状態では回転子の回転方向にトルクが発生するので誘導機は（ウ）となる。回転子の速度が同期速度より高速の場合、回転方向とは逆の方向にトルクが発生し、誘導機は（エ）となる。

(1) 交番磁界・スリップリング・電動機・発電機　(2) 交番磁界・整流子・発電機・電動機　(3) 回転磁界・スリップリング・電動機・発電機　(4) 回転磁界・スリップリング・発電機・電動機　(5) 交番磁界・整流子・電動機・発電機

出題のポイント：トルクの向きが運転モードを教えてくれる

この問題文は「トルクがどちら向きに出るか」だけで運転モードを判定させています。滑りの値を覚えていなくても、向きから論理的に決まります。

回転方向にトルクが出ている＝回転を助けている＝電気エネルギーを機械エネルギーに変えている＝電動機。回転と逆向きにトルクが出ている＝回転にブレーキをかけている＝機械エネルギーを受け取って電気に変えている＝発電機。

滑り s	回転子の速度	トルクの向き	エネルギーの流れ	運転モード
s ＜ 0	同期速度より速い	回転と逆向き	機械 → 電気	発電機
s ＝ 0	同期速度ちょうど	なし	なし	理想無負荷
1 ＞ s ＞ 0	同期速度より遅い	回転と同じ向き	電気 → 機械	電動機
s ＞ 1	磁界と逆向きに回っている	回転と逆向き	電気も機械も熱へ	制動（逆相制動）

空欄を確定する

(ア)：同期速度を持てるのは回転磁界だけ

問題文は「同期速度の(ア)」と書いています。同期速度とは「磁界が回る速さ」ですから、回転しない交番磁界に同期速度という概念はありません。(ア)＝回転磁界。

この一語で(1)(2)(5)が消えます。「交番磁界」を含む選択肢は、日本語として成立していない——用語の意味を知っていれば、選択肢を読む前に3つ削れます。

(イ)：外部へ引き出す部品はスリップリング

巻線形の回転子巻線をブラシとともに外部へつなぐのはスリップリングです。(イ)＝スリップリング。整流子は直流機の部品で、誘導機には存在しません。

(ウ)(エ)：向きから決める

「1＞s＞0 の運転状態では、回転子の回転方向にトルクが発生する」——回転を助けているのだから電動機。(ウ)＝電動機。

「同期速度より高速の場合、回転方向とは逆の方向にトルクが発生」——回転を妨げる向きです。それでも回り続けているということは、外から機械的に回されている——その仕事を電気に変えているので発電機。(エ)＝発電機。

(4)を選んでしまう人が多い理由

(3)と(4)は「電動機」と「発電機」が入れ替わっているだけです。ここで迷うのは、「トルクの向き」と「エネルギーの向き」が結びついていないからでしょう。

	電動機	発電機
回転子の速度	同期速度より遅い（1＞s＞0）	同期速度より速い（s＜0）
磁界との関係	磁界に引きずられている	磁界を追い越している
トルクの向き	回転と同じ向き（助ける）	回転と逆向き（妨げる）
エネルギー	電気 → 機械	機械 → 電気
軸の役割	仕事を出す	仕事を受け取る

「助けるなら電動機、妨げるなら発電機」——自転車のペダルを漕ぐ（電動機）か、ダイナモを回して重くなる（発電機）かを思い浮かべると間違えません。発電機のトルクが回転を妨げるからこそ、回し続けるには外から力が要るのです。

なぜ「速度の差」がすべてを生むのか

問題文の冒頭「同期速度の(ア)と回転子との速度の差（相対速度）によって回転子に電圧が発生し」——ここに誘導機の原理が全部書かれています。

相対速度 → 起電力 → 電流 → トルクという4段の連鎖です。入口の相対速度がゼロなら、あとは全部ゼロ——だから同期速度ちょうどでは何も起きません。

連鎖の段階	根拠	s＝0 のとき
① 相対速度	ns−n＝sns	0
② 誘導起電力	磁界を切る速さに比例	0
③ 二次電流	起電力÷インピーダンス	0
④ トルク	磁束×二次電流	0

誘導機が同期速度に到達できないのは、この連鎖の必然です。到達した瞬間にトルクが消えて減速し、また相対速度が生まれる——必ず滑りが残るので、非同期機とも呼ばれます。

逆に外から回して同期速度を超えさせると、相対速度の符号が逆転します。起電力も電流もトルクも符号が反転し、発電機になる——(エ)はこの符号反転を日本語で述べたものです。

★同一問題：平成22年度 A問題3の再出題（番号が違う）

この問題は平成22年度 A問題3と、文面までほぼ同一の再出題です。ところが正解の番号が違います。

	平成22年度 A問題3	令和6年度上期 A問題3（本問）
(ア)(イ)	回転磁界・スリップリング	回転磁界・スリップリング（同じ）
(ウ)(エ)	電動機・発電機	電動機・発電機（同じ）
正解の番号	(2)	(3)

答えの中身は完全に同じなのに、選択肢が並べ替えられて正解が (2) から (3) へ移動しています。14年ぶりの再出題で、番号だけをずらす——過去問を「答えは(2)」と番号で覚えていた人を落とすための、典型的な作りです。

覚えるべきは「回転磁界・スリップリング・電動機・発電機」という4語の並びであって、番号ではありません。同じ問題で番号が動く例は直流機にも複数あり、なかには選択肢を完全に逆順にした例まであります。

14年空けても文面ごと再出題されるということは、「滑りの符号と運転モード」が誘導機の基礎として一貫して重視されているということです。s＜0 発電機／1＞s＞0 電動機／s＞1 制動の3点セットを、確実に固めておきましょう。