直流機30【電験3種 機械】励磁方式（他励・自励）とは？令和4年度下期 A問題1 完全解説

電験3種の機械科目で問われる直流機の構造と励磁方式。本記事では、令和4年度下期 A問題1で出題された、構造・励磁方式・電機子反作用に関する論説問題を解説します。

カギは励磁方式の分類。「他励式＝界磁を別電源で励磁」「自励式＝自分の発電電力で励磁（分巻・直巻・複巻）」です。

令和4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4年度下期 A問題1

　直流機の構造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) 直流機は固定子と回転子からなる。界磁は固定子にあり、電機子及び整流子は回転子にある。

(2) 電機子鉄心には、交番磁束による渦電流損を少なくするため、電磁鋼板を層状に重ねた積層鉄心が用いられる。

(3) 直流発電機には他励式と自励式がある。他励式には、分巻発電機、直巻発電機などがある。

(4) 電機子電流による起磁力がエアギャップの磁束分布に影響を与える作用を電機子反作用といい、この影響を防ぐために補償巻線や補極が用いられる。

(5) 直流電動機に生じる電機子反作用の向きは発電機の場合とは反対であるが、電機子電流の向きが反対であるので補償巻線や補極の接続方法は発電機の場合と同じでよい。

出題のポイント：構造と励磁方式を切り分ける

この問題は、直流機の構造、損失対策、電機子反作用、そして発電機の励磁方式が一度に問われています。まず固定子と回転子に属する部品を整理し、次に界磁電源が別電源か自己の発電電力かを確認します。「分巻」の「分」は分路、つまり並列接続を表す点が重要です。

ポイント解説：他励と自励（分巻・直巻・複巻）

他励式は界磁巻線を別電源で励磁する方式。自励式は自分の発電した電力で界磁を励磁する方式で、界磁の接続によって分巻（並列）・直巻（直列）・複巻（両方）に分かれます。

問題の解説：誤りは (3)「分巻・直巻は他励式」

分巻発電機は界磁回路の電源を自己の発電電力からとる方式、直巻発電機は界磁回路を電機子巻線と直列接続する方式。どちらも別電源（他励回路）を持たないので自励式です。「他励式には、分巻発電機、直巻発電機などがある」は誤りで、正解は (3) です。

選択肢	正誤	ポイント
(1)	正しい	固定子＝界磁／回転子＝電機子・整流子
(2)	正しい	交番磁束 → 渦電流損 → 積層鉄心
(3)	誤り	分巻・直巻は自励式。他励式は界磁が別電源
(4)	正しい	電機子反作用 → 補償巻線・補極で抑制
(5)	正しい	電動機は反作用も電流も逆向き → 接続はそのままで有効

まとめ：直流発電機の励磁方式

方式	界磁の電源	接続
他励式	別電源	界磁回路が独立
分巻（自励）	自己の発電電力	界磁が電機子と並列
直巻（自励）	自己の発電電力	界磁が電機子と直列
複巻（自励）	自己の発電電力	分巻＋直巻の両方

構造の穴埋め問題は【機械】平成24年度A問題1と【機械】令和5年度上期A問題1をどうぞ。