令和8年度上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3
機械
速度制御に関する問題
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次の文章は，誘導電動機の速度制御に関する記述である。電源周波数f を変えて速度を制御する方式の一つに［(ア)］一定制御がある。これは，f を変化させたときに［(イ)］の強さを一定に保つように入力電圧V も変化させる方式であり，二次抵抗制御方式と比べて効率が高いので小容量機から大容量機まで広く用いられてきた。周波数の可変装置には［(ウ)］電源装置やサイクロコンバータなどがある。［(ア)］一定制御には低速回転時に回転速度や負荷トルクが急変した直後の速度を正確に制御できないという課題があり，この点を改善した速度制御法として［(エ)］制御がある。［(エ)］制御は，速度とトルクを精密に制御でき，始動トルクが［(オ)］，負荷変動の大きなクレーンや工作機械などに用いられる。上記の記述中の空白箇所(ア)～(オ)に当てはまる組合せとして，最も適切なものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
| (ア) | (イ) | (ウ) | (エ) | (オ) | |
|---|---|---|---|---|---|
| (1) | V/f | 回転磁界 | VVVF | ベクトル | 大きく |
| (2) | V/f | 回転電界 | CVCF | ベクトル | 小さく |
| (3) | V·f | 回転磁界 | VVVF | ベクトル | 小さく |
| (4) | V·f | 回転電界 | CVCF | スカラー | 大きく |
| (5) | V/f | 回転磁界 | CVCF | スカラー | 小さく |
- 1(ア) V/f (イ) 回転磁界 (ウ) VVVF (エ) ベクトル (オ) 大きく
- 2(ア) V/f (イ) 回転電界 (ウ) CVCF (エ) ベクトル (オ) 小さく
- 3(ア) V·f (イ) 回転磁界 (ウ) VVVF (エ) ベクトル (オ) 小さく
- 4(ア) V·f (イ) 回転電界 (ウ) CVCF (エ) スカラー (オ) 大きく
- 5(ア) V/f (イ) 回転磁界 (ウ) CVCF (エ) スカラー (オ) 小さく
答えと解説
✓ これが正解1(ア) V/f (イ) 回転磁界 (ウ) VVVF (エ) ベクトル (オ) 大きく
解説
V/f一定・回転磁界・VVVF・ベクトル・大きくの組合せです。
誘導電動機の回転速度は同期速度 Ns＝120f／p（p は極数）に近いので、電源周波数 f を変えると速度を変えられます。ただし f だけを下げると、電圧 V が同じままでは磁束が増えて鉄心が飽和し、f を上げると磁束が減ってトルクが出にくくなります。そこで V と f の比を一定に保ち、回転磁界の強さ（磁束）を一定にするのが V/f 一定制御です。よって(ア)は V/f、(イ)は回転磁界です。
電圧と周波数を同時に変えられる電源装置は VVVF（可変電圧可変周波数）電源装置なので、(ウ)は VVVF です。V/f 一定制御が苦手な低速時や急な負荷変動時の応答を改善したのがベクトル制御で、電動機の電流を磁束をつくる成分とトルクをつくる成分に分けて別々に制御します。これにより速度とトルクを精密に扱え、始動トルクも大きくできるので、(エ)はベクトル、(オ)は大きくです。
以上から、V/f・回転磁界・VVVF・ベクトル・大きく の組合せが正解です。周波数を変えるなら電圧も比例して変える、と覚えると(ア)(イ)(ウ)がまとめて決まります。
ほかの選択肢の解説
- 2…電界 (ウ) CVCF (エ) ベクトル (オ) 小さく：(イ)を回転電界、(ウ)を CVCF、(オ)を小さくとしている点が誤りです。誘導電動機で一定に保つのは磁界の強さであり、CVCF は電圧と周波数を一定に保つ装置なので、周波数を変える用途には合いません。
- 3…磁界 (ウ) VVVF (エ) ベクトル (オ) 小さく：(ア)を V·f、(オ)を小さくとしている点が誤りです。電圧と周波数の積を一定にすると、周波数を下げたときに電圧を上げることになり、磁束を一定に保てません。精密な制御の方式は始動トルクも大きくとれます。
- 4…電界 (ウ) CVCF (エ) スカラー (オ) 大きく：(ア)の V·f、(イ)の回転電界、(ウ)の CVCF、(エ)のスカラーと、(オ)以外の空白がすべて違います。周波数を変える電源は VVVF で、低速時の課題を改善した精密な方式はベクトル制御です。
- 5…磁界 (ウ) CVCF (エ) スカラー (オ) 小さく：(ウ)を CVCF、(エ)をスカラー、(オ)を小さくとしている点が誤りです。周波数を変えるには可変周波数の VVVF 電源装置が必要で、速度とトルクを精密に制御できるのは電流を成分に分けて扱うベクトル制御です。
出典：令和8年度上期第三種電気主任技術者試験 機械 問3（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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