第二種 電気工事士の過去問 | 予想問題の解説つき無料問題集

三相誘導電動機について

試験で出題されるのは三相誘導電動機です。電気の業界でいうと、パワーエレクトロニクスという分野になります。これを学習することで大きな差が出てきます。

三相誘導電動機とは?

電動機( モーター )には直流と交流があります。直流は、おもちゃに使わます。

交流での電動機には以下のものがあります。

この誘導電動機には単相と三相があります。このうちの三相が

三相誘導電動機

です。

三相誘導電動機の動き方

磁石を思い出してください。
N極とN極、S極とS極は反発します。N極とS極は引き合います。

この仕組みを利用しています。

有名なのはリニアモーターカーですね。すべるように進むものです。

フレミングの左手法則より、電流・磁界・力の向きが分かります。
フレミングの右手の法則により、磁界・誘導電流・動きの向きが分かります。
したがって

三相誘導電動機では、フレミングの右手・左手の法則を利用していることになります。

単相でも三相でも交流であれば、電流の向きが正方向や逆方向になります。
電流の向きが正方向から逆方向になったときに、引き合ったとします。
同じように逆方向から正方向になれば、反発します。

これを繰り返して回転する仕組みです。

簡単なイラストを掲載します。

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三相誘導電動機の始動方法

三相誘導電動機の始動には、動かすための電流を流します。
その電流は大きいです。

これを突入電流と言ったり、ラッシュ電流とも言います。

大きな電流が流れれば、電圧降下が発生し、電圧が下がり過ぎて、場合によっては動かないことがあります。また、違う製品と一緒に使っていれば、電流が引っ張られて不足し、動かなくなることもあります。最悪のケースは故障です。

従って始動する場合には、突入電流を抑制することをします。

それが

Y-Δ( スターデルタ )始動

です。

これは、三相誘導電動機にY接続の負荷と、Δ 接続の負荷をかける方法です。
スイッチで切り替える訳ですが、これはだいたいコンピューターがやってくれます。

p7588301489859572116.jpg

Y( スター )接続に接続し、その後決められた回転数で Δ( デルタ )接続にするという方法です。

Y接続時の相電流は、Δ 接続時の相電流の 1/3 倍です。始動時の電流は 1/3 まで落とすことができます。

このような方法で、突入電流を避け、トラブルを未然に防ぐことが可能となります。

三相誘導電動機の回転向きと回転速度

三相誘導電動機の回転の向きの変え方

仮に、三相誘導電動機の回転が右回りだったとします。
左回りに変えたい場合には、三相なので 3本線があります。

3本のうち 2本を入れ替えれば回転の向きを変えられます。


三相誘導電動機の回転速度について

極数について、説明をします。
三相誘導電動機の極数は、磁極の数です。
もっと簡単に説明すると、1つの磁石はS極とN極がありますが、この極数は 2です。
コイルも磁界が発生しますので極数と見なします。

次にサイクルの説明ですが、1サイクルとは、1つの波形と思ってください。
これを当てはめると、1サイクルごとの回転数が分かります。

となります。

極数を p とすると 2/p 回転します。
毎秒fサイクル( 周波数は 1 秒間に何回波形が通過するかなので f [ Hz ]とします )で 2/p ✕ f 回転することになります。

回転数の単位はrpmで表示されます。1分間で何回転するかです。
したがって毎分の回転数は、

2/p ✕ f ✕ 60 = 120 f/p [ rpm ]

となります。これは負荷がかかっていない速度で、同期速度と言います。

同期速度を Ns とします。
負荷がかかった回転速度を N とします。
当然ですが、負荷がかかっている方が負荷がかかていない同期速度より遅くなります。
この速度低下をすべりと言い sとします。
このすべりsの割合は以下の式になります。

p142583014899177051763.png

となります。

この2つの式に、回転速度 N を算出するよう式を作ります。

N = Ns × ( 1-s )
N = 120 f/p × ( 1-s )

このように計算をし、回転速度を算出できます。

三相誘導電動機の力率について

三相電力 P は √3 × V × I × 力率です。

力率を視点にすると、力率 = P/ ( √3 × V × I )となります。
力率が下がると、電流が多く流れることになります。

そのため、負荷側( 2次側 )に各相ごとに平行にコンデンサを入れ、力率を上げる方法があります。

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