同期機54【電験3種 機械】電機子巻線法(分布巻・短節巻)の穴埋め!令和4年下期 A問題7 完全解説

電験3種 機械科目【同期機】令和4年度下期 A問題7 電機子巻線法(分布巻・短節巻)

今回は令和4年度下期 機械科目 A問題7を解説します。交流機の電機子巻線法(分布巻・短節巻)を問う穴埋め問題です(令和6年度下期A問題7とほぼ同一の再出題)。

分布巻は各極各相のスロット数が2以上。短節巻はコイルピッチ<極ピッチで、誘導起電力は低くなりますが電圧波形が改善されます。

🔁 この問題は繰り返し出題されています
ほぼ同じ問題が 【機械】令和6年度下期A問題7 でも出題されています。出題パターンが固定なので、セットで解けば確実な得点源になります。
目次

問題文と選択肢

 次の文章は,交流機における電機子巻線法に関する記述である。

 電機子巻線法には,1相のコイルをいくつかのスロットに分けて配置する(ア)と,集中巻がある。(ア)の場合,各極各相のスロット数は(イ)となる。

 (ア)において,コイルピッチを極ピッチよりも短くした巻線法を(ウ)と呼ぶ。この巻線法を採用すると,(エ)は低くなるが,コイル端を短くできることや,(オ)が改善できるなどの利点があるため,一般的によく用いられている。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)分布巻2以上短節巻誘導起電力電圧波形
(2)分散巻2未満全節巻励磁電流力率
(3)分布巻2未満短節巻励磁電流力率
(4)分布巻2未満短節巻励磁電流電圧波形
(5)分散巻2以上全節巻誘導起電力力率

出題のポイント:分布巻と短節巻の定義・効果を5空欄へ対応させる

分布巻のスロット数と短節巻のコイルピッチ、誘導起電力と電圧波形への効果を示す図
分布巻は各極各相2スロット以上、短節巻はコイルピッチが極ピッチより短い巻線です。

分布巻は、同一相のコイル辺を複数のスロットへ分散して配置する巻き方で、各極各相のスロット数は2以上です。その分布巻でコイルピッチを極ピッチより短くしたものが短節巻です。誘導起電力は少し低下しますが、コイル端を短くでき、特定高調波を抑えて電圧波形を正弦波に近づけられます。

ポイント解説:分布巻と短節巻は高調波を抑えて電圧波形を改善する

分布巻のベクトル合成と短節巻による高調波低減・電圧波形改善を示す図
分布巻と短節巻は高調波を抑え、誘導起電力を少し下げる代わりに電圧波形を改善します。

本問は令和6年度下期A問題7とほぼ同一の再出題です。1相を複数スロットに分ける分布巻(各極各相のスロット数が2以上)と、コイルピッチを極ピッチより短くする短節巻を問います。

短節巻にすると誘導起電力は低くなりますが、電圧波形が正弦波に近づき、コイル端も短くできるため一般的です。選択肢の並びが違うだけで、正解の語句は令和6年度下期と同じです。

問題の解説:分布巻・2以上・短節巻・誘導起電力・電圧波形を選ぶ

令和4年下期機械A問題7の空欄を分布巻、2以上、短節巻、誘導起電力、電圧波形と確定する図
5空欄の組合せから、正解は(1)です。

STEP1 (ア)(イ)分布巻とスロット数

1相を複数スロットに分けるのが分布巻(ア)。各極各相のスロット数は2以上(イ)

STEP2 (ウ)短節巻

コイルピッチを極ピッチより短くするのが短節巻(ウ)

STEP3 (エ)(オ)効果

短節巻では誘導起電力(エ)は低くなるが、電圧波形(オ)が改善。よって組合せは(1)

答え:(1)

💡 覚え方
分布巻=スロット2以上。短節巻=誘導起電力↓・電圧波形改善・コイル端短縮。令和6下期A7と同じ内容。

⚠️ よくある間違い
選択肢の並びが令和6下期と違う(答えは(1))。改善するのは力率でなく電圧波形。

まとめ

(ア)分布巻
(イ)2以上
(ウ)短節巻
(エ)誘導起電力
(オ)電圧波形
答え(1)

▼あわせて解きたい関連問題
・電機子巻線法(令和6下期):【機械】令和6年度下期A問題7
・永久磁石同期モータ:【機械】令和4年度下期A問題6

📚 次に解くべき関連問題
【機械】令和4年度下期A問題6(同期機52)
【機械】令和7年度上期A問題7(同期機51)
【機械】令和4年度上期A問題6(同期機50)
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