同期機45【電験3種 機械】各種電動機の始動法の穴埋め！令和3年 A問題7 完全解説

今回は令和3年度 機械科目 A問題7を解説します。直流分巻・かご形誘導・巻線形誘導・同期の各電動機で、始動電流を抑える工夫を問う穴埋め問題です。

直流分巻＝直列の始動抵抗、かご形＝Y-△始動、巻線形＝二次抵抗、同期＝始動電動機。始動電流の抑え方を電動機ごとに整理します。

問題文と選択肢

　電源の電圧や周波数が一定の条件下，各種電動機では，始動電流を抑制するための種々の工夫がされている。

　a. 直流分巻電動機：電機子回路に(ア)抵抗を接続して電源電圧を加え始動電流を制限する。回転速度が上昇するに従って抵抗値を減少させる。

　b. 三相かご形誘導電動機：(イ)結線の一次巻線を(ウ)結線に接続を変えて電源電圧を加え始動電流を制限する。回転速度が上昇すると(イ)結線に戻す。

　c. 三相巻線形誘導電動機：(エ)回路に抵抗を接続して電源電圧を加え始動電流を制限する。回転速度が上昇するに従って抵抗値を減少させる。

　d. 三相同期電動機：無負荷で始動電動機（誘導電動機や直流電動機）を用いて同期速度付近まで加速する。次に，界磁を励磁して(オ)発電機として，三相電源との並列運転状態を実現する。そののち，始動用電動機の電源を遮断して同期電動機として運転する。空白箇所（ア）〜（オ）に当てはまる組合せとして正しいものを一つ選べ。

	（ア）	（イ）	（ウ）	（エ）	（オ）
(1)	直列	△	Y	二次	同期
(2)	並列	Y	△	一次	誘導
(3)	直列	Y	△	二次	誘導
(4)	並列	Y	△	一次	同期
(5)	直列	△	Y	二次	誘導

出題のポイント：電動機の構造ごとに始動法を対応させる

直流分巻電動機は電機子回路の直列始動抵抗、通常Δ運転のかご形誘導電動機は始動時Yから運転時Δへ切替、巻線形誘導電動機は二次回路の外部抵抗を用います。同期電動機は始動電動機で同期速度付近まで加速してから界磁を励磁し、同期投入します。

ポイント解説：始動電流を抑える理由と切替手順

始動電流は電動機の種類ごとに抑え方が違います。直流分巻＝電機子に直列の始動抵抗、三相かご形＝Y-△始動（始動時Y→運転時△）、三相巻線形＝二次抵抗（スリップリング）、三相同期＝始動電動機で同期速度付近まで回してから並列します。

問題の解説：5空欄を電動機の始動法から確定する

STEP1　（ア）直流分巻電動機

電機子回路に直列（ア）抵抗を接続して始動電流を制限。

STEP2　（イ）（ウ）三相かご形誘導電動機

△（イ）結線の一次巻線をY（ウ）結線に変えて電圧を下げる（Y-△始動）。

STEP3　（エ）（オ）巻線形・同期電動機

巻線形は二次（エ）回路に抵抗を接続。同期電動機は界磁を励磁して同期（オ）発電機として並列。よって組合せは(1)。

答え：(1)

まとめ

（ア）	直列
（イ）	△
（ウ）	Y
（エ）	二次
（オ）	同期
答え	(1)

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