令和7年度下期第三種電気主任技術者試験 機械（電気技術者試験センター）問5
機械
制動巻線に関する問題
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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。上記の記述中の空白箇所(ア)～(エ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
| (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 | 巻線形誘導電動機 | 界磁巻線 | 交流 |
| (3) | 制動巻線 | かご形誘導電動機 | 界磁巻線 | 直流 |
| (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 |
- 1(ア) 補償巻線 (イ) 巻線形誘導電動機 (ウ) 界磁巻線 (エ) 交流
- 2(ア) 制動巻線 (イ) 巻線形誘導電動機 (ウ) 界磁巻線 (エ) 交流
- 3(ア) 制動巻線 (イ) かご形誘導電動機 (ウ) 界磁巻線 (エ) 直流
- 4(ア) 制動巻線 (イ) かご形誘導電動機 (ウ) 固定子巻線 (エ) 直流
- 5(ア) 補償巻線 (イ) かご形誘導電動機 (ウ) 固定子巻線 (エ) 直流
答えと解説
✓ これが正解3(ア) 制動巻線 (イ) かご形誘導電動機 (ウ) 界磁巻線 (エ) 直流
解説
制動巻線・かご形誘導電動機・界磁巻線・直流の組合せです。
停止している同期電動機に三相電圧を加えると回転磁界は同期速度で回りますが、回転子の磁極はついていけず、引き合う力と反発する力が交互に働いて平均トルクが零になります。そこで回転子の磁極面に、かご形の導体である制動巻線を施します（ア）。制動巻線には回転磁界によって電流が誘導され、かご形誘導電動機（イ）と同じ原理の誘導トルクで回転子が回り始めます。
起動中は、巻数の多い界磁巻線に回転磁束で高い電圧が誘導され、絶縁が破壊されるおそれがあるので、界磁巻線（ウ）を抵抗で短絡しておきます。同期速度の近くまで加速したら短絡を切り放し、界磁巻線に直流（エ）を流して磁極をつくると、回転子は回転磁界に引き込まれて同期速度で回ります。
補償巻線は直流機で電機子反作用を打ち消すための巻線で、起動に使うものではありません。また、固定子巻線は三相電圧を加えて回転磁界をつくる側なので、短絡するのは回転子の界磁巻線です。
磁極面の制動巻線はかご形の導体、同期機の界磁は直流で励磁、と結び付けておくと選べます。
ほかの選択肢の解説
- 1(ア) 補償巻線 (イ) 巻線形誘導電動機 (ウ) 界磁巻線 (エ) 交流：(ア)の補償巻線は直流機で電機子反作用を打ち消す巻線で、起動用の導体ではありません。(イ)を巻線形、(エ)を交流とする点も、かご形の原理で起動して直流で励磁する仕組みに合いません。
- 2(ア) 制動巻線 (イ) 巻線形誘導電動機 (ウ) 界磁巻線 (エ) 交流：(ア)の制動巻線と(ウ)の界磁巻線は合っていますが、制動巻線は回転子にかご形の導体を設けたものなので(イ)はかご形誘導電動機です。同期速度に引き込むには磁極を直流で励磁するので、(エ)の交流も誤りです。
- 4(ア) 制動巻線 (イ) かご形誘導電動機 (ウ) 固定子巻線 (エ) 直流：(ウ)を固定子巻線としている点が誤りです。固定子巻線は電源から三相電圧を加えて回転磁界をつくる巻線で、これを短絡すると起動できません。高い電圧が誘導されるので抵抗で短絡するのは回転子側の界磁巻線です。
- 5(ア) 補償巻線 (イ) かご形誘導電動機 (ウ) 固定子巻線 (エ) 直流：(ア)を補償巻線、(ウ)を固定子巻線としている2か所が誤りです。磁極面に施して誘導トルクを生むのは制動巻線で、起動中に抵抗で短絡しておくのは回転子の界磁巻線です。
出典：令和7年度下期第三種電気主任技術者試験 機械 問5（電気技術者試験センター）。1問ずつ解ける形に加工しています（B問題の共通の文と図を小問ごとに複写・図と式を問題冊子から切り出して画像で掲載・1行で書ける式を字に書き直し）。解説は当サイト独自のもので、電気技術者試験センターとは関係ありません。
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