今回は令和7年度下期 機械科目 A問題1を解説します。直流分巻電動機の速度特性（回転速度 n）とトルク特性（トルク T）を表すグラフとして正しいものを、5つの図から選ぶ問題です。
分巻電動機は界磁巻線が電機子と並列で、端子電圧と界磁調整器の抵抗が一定なら界磁電流も一定＝磁束φが一定になります。この「φ一定」を出発点にすると、T と n の形はすぐに決まります。
出題のポイント
令和7年度下期 機械科目 A問題1：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。
電験3種 機械科目 【直流機】 令和7年度下期 A問題1
直流電動機などの原動機では，負荷の増減によって，回転速度やトルクが変化する．直流分巻電動機の速度特性とトルク特性を示す正しい図に最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ．
ただし，図の負荷電流は電機子電流と界磁電流の和であり，I0は無負荷電流の値である．端子電圧と界磁調整器の抵抗値は一定であるとする．
直流電動機などの原動機では、負荷の増減によって、回転速度やトルクが変化する。直流分巻電動機の速度特性とトルク特性を示す正しい図に最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
ただし、図の負荷電流は電機子電流と界磁電流の和であり、I0は無負荷電流の値である。端子電圧と界磁調整器の抵抗値は一定であるとする。
ポイント解説：分巻は「φ一定」からTとnが決まる
分巻電動機は界磁巻線が電機子と並列に接続されています。問題文に「端子電圧と界磁調整器の抵抗値は一定」とあるので、界磁電流 If は負荷によらず一定、したがって磁束 φ も一定です。この1点がすべての出発点になります。
トルク特性：直流機のトルクは T ＝ k φ Ia。φが一定なので T は電機子電流 Ia に比例し、グラフは原点付近（無負荷電流 I0）から右上へ伸びる直線になります。
速度特性：回転速度は n ＝ (V − IaRa) / (k φ)。φ一定で分子の IaRa（電機子抵抗降下）はごく小さいため、n はほぼ一定で、負荷が増えるとわずかに下がる（垂下する）だけです。つまり「ほぼ水平でやや右下がり」の線になります。
したがって求める図は、T が右上がりの直線・n がほぼ水平でわずかに下降する組合せです。選択肢のうちこの形になっているのは(5)です。
問題の解説
STEP1 分巻の前提を確認する
界磁巻線は電機子と並列。端子電圧 V と界磁調整器抵抗が一定 ⇒ 界磁電流 If 一定 ⇒ 磁束 φ 一定。
STEP2 トルク T の形を決める
T ＝ k φ Ia で φ 一定 ⇒ T ∝ Ia。負荷電流の増加に対して直線的に増加する。
STEP3 回転速度 n の形を決める
n ＝ (V − IaRa) / (k φ)。φ 一定・Ra が小さいので、負荷が増えても n はほぼ一定でわずかに垂下するだけ。
STEP4 選択肢を照合する
「T が右上がりの直線」かつ「n がほぼ水平でやや右下がり」を満たすのは(5)。
なお(2)(3)のように n が大きく下降し T が急カーブで立ち上がる形は直巻電動機の特性で、分巻ではありません。
答え：(5)
💡 覚え方
分巻電動機はφ一定がすべての起点。T＝kφIa ⇒ T は負荷電流に比例（直線）、n＝(V−IaRa)/(kφ) ⇒ n はほぼ一定でわずかに垂下。「分巻＝定速度電動機」と覚え、直巻（n が大きく下降・T は電流の2乗的に増加）と対比して整理する。
⚠️ よくある間違い
分巻と直巻の特性図を取り違えないこと。直巻は φ ∝ Ia なので T ∝ Ia2（急カーブ）・n は負荷とともに大きく低下する。分巻は φ 一定なので T は直線・n はほぼ水平。また T と n のラベルの取り違えにも注意（(4)は T と n が逆）。
まとめ
| 前提 | 端子電圧・界磁抵抗一定 ⇒ 界磁電流一定 ⇒ φ一定 |
| トルク特性 | T＝kφIa ⇒ 負荷電流に比例（右上がりの直線） |
| 速度特性 | n＝(V−IaRa)/(kφ) ⇒ ほぼ一定でわずかに垂下 |
| 分巻の呼び名 | 定速度電動機 |
| 直巻との違い | 直巻は T∝Ia2・n は大きく低下 |
| 答え | (5) |
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