2026年版・2-2

電気機器:誘導電動機と始動・速度制御の一問一答

2級電気工事施工管理技士(第一次検定)「電気工学(電気機器・照明など)」から、電気機器:誘導電動機と始動・速度制御に関する4択問題を10問。「答えと解説を見る」を開くと、正解とその理由がその場で読めます。会員登録は不要です。

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問題

上から順に解いてみてください。答えは各問の下で確認できます。本試験には五肢択一の問題も含まれますが、ここでは4択で出題しています。

問12-2

極数4の三相誘導電動機を、周波数60Hzの電源で運転したときの同期速度の値として、正しいものはどれか。

  • ①1,800min⁻¹
  • ②1,500min⁻¹
  • ③3,600min⁻¹
  • ④900min⁻¹
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正解 ①1,800min⁻¹
解説
同期速度は Ns=120f/p で求めます。
Ns=120×60÷4=1,800min⁻¹ です。
誘導電動機の実際の回転速度は、同期速度よりわずかに遅くなります(滑り)。

他の選択肢について
・1,500min⁻¹:周波数を50Hzとして計算した値です。
・3,600min⁻¹:極数を2として計算した値です。
・900min⁻¹:60を掛けて計算した値(60×60÷4)です。

覚え方のポイント
4極の同期速度は「50Hzで1,500、60Hzで1,800」。よく使う組合せなので、数字そのものを覚えておくと検算に役立ちます。
問22-2

同期速度1,500min⁻¹の三相誘導電動機が、1,440min⁻¹で回転しているときの滑りの値として、正しいものはどれか。

  • ①96%
  • ②4%
  • ③0.04%
  • ④40%
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正解 ②4%
解説
滑りは s=(Ns−N)÷Ns×100〔%〕で求めます(Ns:同期速度、N:回転速度)。
s=(1,500−1,440)÷1,500×100=60÷1,500×100=4% です。

他の選択肢について
・96%:回転速度÷同期速度(1,440÷1,500)の値で、滑りではありません。
・0.04%:小数(0.04)を百分率に直し忘れた値です。
・40%:桁を1つ誤った値です。

覚え方のポイント
一般的な誘導電動機の滑りは、全負荷で数%程度です。停止中(始動の瞬間)は s=1(100%)、同期速度では s=0 になります。
問32-2

三相誘導電動機の回転方向を逆にする方法として、最も適当なものはどれか。

  • ①電源の3本の線を、順番にずらして入れ替える。
  • ②電源の周波数を、50Hzから60Hzに変更する。
  • ③電源の3本の線のうち、任意の2本を入れ替える。
  • ④電源の電圧を、定格電圧より低くして運転する。
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正解 ③電源の3本の線のうち、任意の2本を入れ替える。
解説
三相誘導電動機は、三相交流がつくる回転磁界の向きに回転します。電源の3本の線のうち任意の2本を入れ替えると相回転が逆になり、回転磁界の向きが逆になるため、電動機の回転方向が逆になります。

他の選択肢について
・3本を順番にずらして入れ替える:相回転の順序は変わらないため、回転方向は変わりません。
・周波数を変える:回転速度が変わるだけで、回転方向は変わりません。
・電圧を下げる:トルクが小さくなるだけで、回転方向は変わりません。

覚え方のポイント
「逆転は2本入替え」。試運転のときに回転方向を確認し、逆回転していれば2本を入れ替えて直します。ポンプやファンの逆回転は、性能が出ないだけでなく故障の原因になります。
問42-2

かご形三相誘導電動機を始動させる方法として、最も不適当なものはどれか。

  • ①スターデルタ始動法
  • ②リアクトル始動法
  • ③全電圧始動法
  • ④二次抵抗始動法
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正解 ④二次抵抗始動法
解説
二次抵抗始動法は、巻線形誘導電動機で、回転子の巻線にスリップリングを通じて外部の抵抗をつなぎ、始動電流を抑えながら大きな始動トルクを得る方法です。かご形の回転子は導体が短絡されていて外部に引き出せないため、この方法は使えません。

他の選択肢について
・スターデルタ始動法:始動時にY結線、運転時にΔ結線とする、かご形の代表的な始動法です。
・リアクトル始動法:一次側にリアクトルを入れて電圧を下げて始動します。
・全電圧始動法(じか入れ始動):小容量の電動機で、定格電圧をそのまま加えて始動します。

覚え方のポイント
「かご形=一次側(電源側)で電圧を下げる始動」「巻線形=二次側(回転子)の抵抗で始動」。このほか、かご形には始動補償器(単巻変圧器)やインバータによる始動もあります。
問52-2

かご形三相誘導電動機のスターデルタ始動に関する記述として、最も適当なものはどれか。

  • ①始動電流は、全電圧始動の約1/3になる。
  • ②始動電流は、全電圧始動の約3倍になる。
  • ③始動トルクは、全電圧始動の約3倍になる。
  • ④始動トルクは、全電圧始動と変わらない。
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正解 ①始動電流は、全電圧始動の約1/3になる。
解説
スターデルタ始動では、始動時に巻線をY結線にして、各巻線にかかる電圧を1/√3に下げます。その結果、電源から流れる始動電流と始動トルクは、どちらも全電圧(Δ結線)で始動したときの約1/3になります。

他の選択肢について
・始動電流が約3倍:始動電流は小さくなります。
・始動トルクが約3倍:始動トルクも約1/3に小さくなります。
・始動トルクが変わらない:電圧を下げると、トルクは電圧の2乗に比例して小さくなります。

覚え方のポイント
「スターデルタ=電流もトルクも1/3」。始動トルクが小さくなるので、重い負荷がかかったままの始動には向きません。ファンやポンプなどに使われる方法です。
問62-2

コンデンサ始動形の単相誘導電動機において、補助巻線にコンデンサを直列に接続する主な目的として、最も適当なものはどれか。

  • ①巻線に加わる電圧を下げ、始動電流を抑えるため。
  • ②補助巻線の電流位相をずらし、回転磁界をつくるため。
  • ③回転子の抵抗を見かけ上大きくし、滑りを増やすため。
  • ④電源側の高調波を吸収し、巻線の過熱を防止するため。
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正解 ②補助巻線の電流位相をずらし、回転磁界をつくるため。
解説
単相交流を1つの巻線に流しただけでは、磁界は向きが入れ替わる(交番する)だけで回転しないため、単相誘導電動機はそのままでは自分で始動できません。コンデンサ始動形では、主巻線とは別の補助巻線にコンデンサを直列に入れ、補助巻線の電流の位相を主巻線の電流より進めます。位相のずれた2つの電流が回転磁界をつくり、大きな始動トルクが得られます。回転が上がったら、遠心力スイッチなどで補助巻線の回路を切り離す方式が一般的です。

他の選択肢について
・電圧を下げて始動電流を抑える:三相誘導電動機のスターデルタ始動やリアクトル始動の考え方で、始動用コンデンサを入れる目的ではありません。
・回転子の抵抗を見かけ上大きくして滑りを増やす:巻線形三相誘導電動機の二次抵抗始動の考え方で、かご形回転子の単相誘導電動機には当てはまりません。
・高調波を吸収して巻線の過熱を防ぐ:高調波対策に使うのは直列リアクトルやフィルタで、始動用コンデンサの目的ではありません。

覚え方のポイント
単相誘導電動機の始動法には、分相始動形・コンデンサ始動形・くま取りコイル形・反発始動形があります。分相・コンデンサ・くま取りは、いずれも「電流の位相や磁束をずらして、回転する磁界をつくる」工夫です。スターデルタ始動や二次抵抗始動は三相誘導電動機の始動法なので、区別して覚えます。
問72-2

インバータによる三相誘導電動機の速度制御に関する記述として、最も適当なものはどれか。

  • ①電動機の極数を切り換えて、回転速度を制御する。
  • ②回転子の巻線に抵抗を接続して、回転速度を制御する。
  • ③電源の周波数と電圧を変えて、回転速度を制御する。
  • ④電源の電圧だけを変えて、回転速度を大きく変える。
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正解 ③電源の周波数と電圧を変えて、回転速度を制御する。
解説
インバータは、商用電源の交流をいったん直流に変換し、それを任意の周波数・電圧の交流に変換して電動機に供給する装置です。同期速度は周波数に比例するので、周波数を変えることで回転速度を連続的に制御できます。周波数と電圧の比を一定に保つ方式をVVVF(可変電圧可変周波数)制御といいます。

他の選択肢について
・極数の切換え:極数変換による制御で、速度は段階的にしか変えられません。
・回転子に抵抗を接続:巻線形誘導電動機の二次抵抗制御です。
・電圧だけを変える:誘導電動機は電圧だけでは速度を大きく変えられません。

覚え方のポイント
インバータは省エネ効果が大きく、ポンプやファンの回転数を必要な分だけに抑えられます。一方で、高調波やノイズを発生させるため、対策が必要になる点もあわせて覚えます。
問82-2

三相誘導電動機の特性に関する記述として、最も不適当なものはどれか。

  • ①負荷が増加すると、回転速度は少し低下する。
  • ②始動時には、定格電流の数倍の電流が流れる。
  • ③軽負荷で運転すると、力率が低くなる。
  • ④負荷が増加すると、滑りは小さくなる。
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正解 ④負荷が増加すると、滑りは小さくなる。
解説
誘導電動機は、負荷が増えると回転速度が少し低下し、その分だけ滑りが大きくなって、必要なトルクを発生させます。負荷が増加すると滑りが小さくなるというのは逆です。

他の選択肢について
・回転速度は少し低下:負荷の増加で滑りが増えるためです。
・始動時に定格電流の数倍の電流:全電圧で始動すると、定格電流の5〜7倍程度の始動電流が流れるため、始動法の工夫が必要になります。
・軽負荷では力率が低い:励磁電流(無効電流)の割合が大きくなるためです。電動機の容量を大きく選びすぎると、力率と効率が悪くなります。

覚え方のポイント
「負荷↑ → 速度↓ → 滑り↑」。誘導電動機の速度変化は小さいので、ほぼ一定の速度で回る電動機として扱われます。
問92-2

三相誘導電動機を、線間電圧200V、線電流30A、力率0.85、効率0.9で運転しているときの出力に最も近い値として、適当なものはどれか。

  • ①8.0kW
  • ②8.8kW
  • ③10.4kW
  • ④4.6kW
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正解 ①8.0kW
解説
電動機への入力は P=√3VIcosθ で、出力は入力に効率を掛けて求めます。
入力=1.73×200×30×0.85≒8,830W、出力=8,830×0.9≒7,950W≒8.0kW です。

他の選択肢について
・8.8kW:効率を掛け忘れた値(入力)です。
・10.4kW:力率も効率も掛けていない値(皮相電力)です。
・4.6kW:√3を掛け忘れた値(200×30×0.85×0.9)です。

覚え方のポイント
電動機の定格出力は「軸から取り出せる機械的な出力」です。入力(電気)→ 力率 → 効率 の順に掛けていく流れを押さえておきましょう。
問102-2

巻線形三相誘導電動機に関する記述として、最も適当なものはどれか。

  • ①回転子の構造が簡単で、かご形より堅牢で保守が容易である。
  • ②回転子の巻線に外部抵抗をつなぎ、始動電流を抑えられる。
  • ③回転子には、スリップリングとブラシは必要としない。
  • ④始動トルクは、かご形の全電圧始動より小さくなる。
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正解 ②回転子の巻線に外部抵抗をつなぎ、始動電流を抑えられる。
解説
巻線形誘導電動機は、回転子に三相巻線を施し、スリップリングとブラシで外部に引き出した構造です。外部の抵抗を調整することで、始動電流を抑えながら大きな始動トルクを得たり、速度を制御したりできます(比例推移)。

他の選択肢について
・構造が簡単で堅牢:これはかご形誘導電動機の特徴です。
・スリップリングとブラシは不要:巻線形は、外部に引き出すためにスリップリングとブラシを必要とします。
・始動トルクが小さい:二次抵抗を適切に選ぶと、大きな始動トルクが得られます。

覚え方のポイント
「かご形=簡単・堅牢・安価」「巻線形=始動特性がよいがブラシの保守が必要」。クレーンなど重い負荷の始動に巻線形が使われてきたのはこのためです。

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※本ページの問題・解説は、生成AI(人工知能)を活用して作成しています。

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