こんにちは！今回は、電験3種 機械科目の平成27年度 問3で出題された「誘導機」に関する知識問題を取り上げます。
この問題は、三相かご形・巻線形・単相・深溝かご形・二重かご形といった主要な誘導電動機の特徴を横断的に問う良問です。それぞれの違いを正確に理解できているかを確認するのに最適です。
この記事では、図解スライドを使いながら各選択肢を一つひとつ丁寧に解説していきます。読み終わる頃には、誘導機マスターに一歩近づいているはずです！それでは早速見ていきましょう。
【問題文】誘導機に関する正誤問題（平成27年度 問3）
まずは問題文を確認しましょう。「誤っているものを選ぶ問題」であることに注意してください。
📝 問題文（平成27年度 機械 問3）
誘導機に関する記述として，誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ．
(1) 三相かご形誘導電動機の回転子は，積層鉄心のスロットに棒状の導体を差し込み，その両端を太い導体環で短絡して作られる．これらの導体に誘起される二次誘起電力は，導体の本数に応じた多相交流である．
(2) 三相巻線形誘導電動機は，二次回路にスリップリングを通して接続した抵抗を加減し，トルクの比例推移を利用して滑りを変えることで速度制御ができる．
(3) 単相誘導電動機はそのままでは始動できないので，始動の仕組みの一つとして，固定子の主巻線とは別の始動巻線にコンデンサ等を直列に付加することによって回転磁界を作り，回転子を回転させる方法がある．
(4) 深溝かご形誘導電動機は，回転子の深いスロットに幅の狭い平たい導体を押し込んで作られる．このような構造とすることで，回転子導体の電流密度は定常時に比べて始動時は導体の外側（回転子表面側）と内側（回転子中心側）で不均一の度合いが増加し，等価的に二次導体のインピーダンスが増加することになり，始動トルクが増加する．
(5) 二重かご形誘導電動機は回転子に内外二重のスロットを設け，それぞれに導体を埋め込んだものである．内側（回転子中心側）の導体は外側（回転子表面側）の導体に比べて抵抗値を大きくすることで，大きな始動トルクを得られるようにしている．
【登場する誘導機の種類】5種類の特徴を一覧で整理する
本格的な解説に入る前に、今回の問題に登場する5種類の誘導電動機の特徴を一覧で確認しておきましょう。この表のキーワードを頭に入れておくだけでも、正解に大きく近づくことができます。
| 種類 | キーワード |
|---|---|
| 三相かご形 | 棒状導体＋短絡環（エンドリング） |
| 三相巻線形 | スリップリング＋外部抵抗、比例推移で速度制御 |
| 単相誘導電動機 | 始動巻線＋コンデンサで回転磁界を作る |
| 深溝かご形 | 表皮効果 → 始動時に二次抵抗が増加 → 始動トルク増大 |
| 二重かご形 | 外側：高抵抗（始動用）、内側：低抵抗（運転用） |
【各選択肢の解説】正しい記述と誤った記述を見極める
選択肢(1)：三相かご形誘導電動機の構造と二次誘起電力
三相かご形誘導電動機の回転子は、積層鉄心のスロットに棒状の導体（導体棒）を差し込み、その両端を「短絡環（エンドリング）」と呼ばれる太い導体環で短絡した構造です。この形状がリスのかご（squirrel cage）に似ていることから「かご形」と呼ばれます。
この導体棒に誘起される二次誘起電力は、固定子の回転磁界によって生じる交流であり、導体の本数に応じた多相交流となります。
✅ 選択肢(1)は正しい記述
選択肢(2)：三相巻線形誘導電動機のスリップリングと比例推移による速度制御
三相巻線形誘導電動機の最大の特徴は、回転子巻線がスリップリングを介して外部に引き出されている点です。これにより、二次回路に外部抵抗を接続できます。
誘導電動機のトルク特性は、二次抵抗の値に比例して滑り方向にシフトする性質（比例推移）があります。この性質を利用して、外部抵抗の大きさを変えることで始動トルクを大きくしたり、速度を制御したりすることが可能です。
✅ 選択肢(2)は正しい記述
選択肢(3)：単相誘導電動機のコンデンサ始動による回転磁界の生成
単相誘導電動機は、単相の交流磁界は交番磁界（脈動磁界）しか作れず、回転トルクを発生させることができません。そのため、何らかの方法で回転磁界を作り出す必要があります。
その代表的な方法が「コンデンサ始動形」です。主巻線とは電気的に90°ずらして配置した始動巻線にコンデンサを接続することで、2つの巻線に流れる電流に位相差が生まれ、擬似的な二相交流となり回転磁界を発生させます。
✅ 選択肢(3)は正しい記述
選択肢(4)：深溝かご形誘導電動機の表皮効果と始動トルク増大の仕組み
深溝かご形は、始動トルクを大きくするための特殊かご形電動機の一つです。ポイントは「表皮効果」です。
電動機の始動時は、滑り
であり、回転子周波数
が電源周波数と同じで最も高くなります。交流電流は周波数が高いほど導体の表面近くに集中して流れる性質（表皮効果）があるため、深いスロットの導体では電流が回転子の外側（表面側）に偏って流れます。
これにより、見かけ上の導体の断面積が小さくなり、等価的に二次抵抗が大きくなったのと同じ効果が得られます。二次抵抗が大きいと始動トルクが大きくなります。定常運転時は滑りが小さく周波数が低いため、表皮効果は減少し、電流は導体全体に流れて抵抗が小さくなります。
✅ 選択肢(4)は正しい記述
選択肢(5)：二重かご形誘導電動機の構造と始動・運転時の電流経路
二重かご形誘導電動機は、材質の異なる2種類の導体を使い、始動時と運転時で電流が流れる経路を変化させます。
始動時（滑りが大きいとき）：回転子周波数が高いため、スロットの奥にある内側導体は漏れリアクタンスが非常に大きくなります。そのため、電流はリアクタンスの小さい外側の導体に主に流れます。この外側導体にはあえて抵抗値の高い材料（黄銅など）が使われており、大きな始動トルクを発生させます。
運転時（滑りが小さいとき）：回転子周波数が低くなると、リアクタンスの影響はほぼ無視できるようになります。そのため、電流は単純に抵抗値の低い経路、つまり内側の低抵抗な導体（銅など）に主に流れます。これにより、運転中の二次銅損が減り、高効率な運転が可能になります。
【正解の導出】誤っている記述はどれか？
❌ 選択肢(5)の誤りの箇所
「内側（回転子中心側）の導体は外側（回転子表面側）の導体に比べて抵抗値を大きくすることで，大きな始動トルクを得られるようにしている．」
→ 内側と外側の関係が逆です。
✅ 正しい知識
二重かご形誘導電動機では：
- 外側（回転子表面側）の導体 → 高抵抗（始動用）
- 内側（回転子中心側）の導体 → 低抵抗（運転用）
【まとめ】誘導機の種類と特徴を完全マスターする試験対策ポイント
| 誘導機の種類 | キーワード | 正誤 |
|---|---|---|
| 三相かご形 | 棒状導体＋短絡環、多相交流 | ✅ 正しい |
| 三相巻線形 | スリップリング＋外部抵抗、比例推移 | ✅ 正しい |
| 単相誘導電動機 | 始動巻線＋コンデンサ、回転磁界 | ✅ 正しい |
| 深溝かご形 | 表皮効果、始動時に二次抵抗増加 | ✅ 正しい |
| 二重かご形 | 外側：高抵抗、内側：低抵抗 | ❌ 問題文は逆！ |
試験合格のための3つの重要暗記ポイント
① 二重かご形の鉄則
「外側＝高抵抗（始動用）、内側＝低抵抗（運転用）」を絶対に覚えましょう。始動と運転で役割が違う、と覚えるのがコツです。
② 深溝かご形の原理
「表皮効果 → 始動時に二次抵抗増加 → 始動トルク増加」という一連の流れを理解しましょう。始動時は回転子周波数が高く（
\( f_2 = s \cdot f_1 \)）、表皮効果が顕著になります。
③ 巻線形の特徴
「スリップリング → 外部抵抗 → 比例推移で速度制御」この3点セットで覚えましょう。
お疲れ様でした！今回は、電験3種 機械 平成27年度 問3の解説を行いました。誘導機の種類と特徴は覚えることが多く混乱しがちですが、一つひとつの構造と原理を関連付けて図でイメージできるようになると、記憶に定着しやすくなります。
特に、特殊かご形である「深溝形」と「二重かご形」は、始動トルクを大きくするための工夫であり、その違いを明確に説明できるようにしておくことが合格への鍵となります。このブログが、あなたの学習の助けになれば幸いです。
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