同期機48【電験3種 機械】回転界磁形同期電動機の始動の穴埋め！令和6年上期 A問題5 完全解説

今回は令和6年度上期 機械科目 A問題5を解説します。回転界磁形同期電動機の始動（制動巻線による自己始動）を問う穴埋め問題です。

平均トルクが零で起動しないため、回転子磁極面に制動巻線を施し、かご形誘導電動機と同じ原理で起動。界磁巻線は抵抗で短絡し、同期速度付近で直流励磁します。

問題文と選択肢

　回転界磁形同期電動機が停止している状態で，固定子巻線に対称三相交流電圧を印加すると回転磁界が生じる。しかし，励磁された回転子磁極が受けるトルクは，同じ大きさで向きが交互に変わるので，その平均トルクは零になり電動機は起動しない。これを改善するために，回転子の磁極面に(ア)を施す。これは，(イ)と同じ起動原理を利用したもので，誘導トルクによって電動機を起動させる。

　起動時には，回転磁束によって誘導される高電圧によって絶縁が破壊するおそれがあるので，(ウ)を抵抗で短絡して起動する。回転子の回転速度が同期速度に近づくと，この短絡を切り放し(エ)で励磁すると，回転子は同期速度に引き込まれる。空白箇所（ア）〜（エ）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）
(1)	補償巻線	巻線形誘導電動機	界磁巻線	交流
(2)	制動巻線	かご形誘導電動機	界磁巻線	直流
(3)	制動巻線	巻線形誘導電動機	界磁巻線	交流
(4)	制動巻線	かご形誘導電動機	固定子巻線	直流
(5)	補償巻線	かご形誘導電動機	固定子巻線	直流

出題のポイント：誘導始動から直流励磁までを時系列で追う

同期電動機は停止状態のまま界磁を与えても平均始動トルクが得られません。そこで磁極面の制動巻線をかご形誘導電動機のように働かせて加速し、同期速度近くで起動時の界磁巻線短絡を外して直流励磁し、同期へ引き込みます。

ポイント解説：制動巻線と界磁巻線の役割を分ける

回転界磁形同期電動機は、固定子に回転磁界ができても回転子の平均トルクが零で起動しません。そこで回転子磁極面に制動巻線を施し、かご形誘導電動機と同じ原理（誘導トルク）で起動します。起動中は界磁巻線を抵抗で短絡して高電圧を防ぎ、同期速度付近で直流励磁して同期に引き込みます。

問題の解説：同期電動機の始動手順から4空欄を確定する

STEP1　（ア）（イ）自己始動の原理

回転子磁極面に制動巻線（ア）を施し、かご形誘導電動機（イ）と同じ起動原理で誘導トルクを得る。

STEP2　（ウ）起動時の界磁巻線

高電圧で絶縁破壊しないよう界磁巻線（ウ）を抵抗で短絡して起動。

STEP3　（エ）同期引き込み

同期速度付近で直流（エ）励磁すると同期速度に引き込まれる。よって組合せは(2)。

答え：(2)

まとめ

（ア）	制動巻線
（イ）	かご形誘導電動機
（ウ）	界磁巻線
（エ）	直流
答え	(2)

▼あわせて解きたい関連問題
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