誘導電動機の原理と構造 ミニテスト【第3回】

正解：（2）固定子から回転子へ電磁誘導でエネルギーを伝達するため
固定子が一次側、回転子が二次側に対応し、磁界を介してエネルギーを渡す点が変圧器と共通しています。電動運転では回転子が受け取る電力の一部を機械的な出力に変えます。
（1）外形の類似が理由ではありません。（3）軸と回転子が回るので静止器ではありません。（4）巻数比は誘導起電力の関係に関わりますが、それだけでは機械的出力を生む「回転する」という特徴を説明できません。（5）鉄損の大きさが変圧器と同じとは限りません。
誘導機には固定子と回転子の間に空隙があり、運転中の二次周波数もすべりで変わります。変圧器とすべて同じ構造・動作という意味ではありません。参考：変圧器に似た等価回路と回転子の構造。

正解：（3）f
停止中の回転子から見ると磁界は同期速度で回っています。二次周波数f₂＝sfにs＝1を入れると、f₂＝fです。
（1）の0はs＝0の同期速度に対応します。（2）のf/2はs＝0.5、（4）の2fはs＝2に対応し、停止時ではありません。（5）は停止時に0となり、磁界と回転子の相対的な動きを表していません。
加速して0＜s＜1になるとf₂はfより低くなります。「始動中ずっとs＝1」ではなく、停止時の値であることがポイントです。

正解：（3）1,710
まず同期速度を求めます。Ns＝120×60/4＝1,800 min⁻¹。次にすべりによる速度差を引くと、
N＝Ns(1−s)＝1,800×0.95
＝1,710 min⁻¹です。
速度差は1,800−1,710＝90 min⁻¹で、90/1,800＝0.05と検算できます。（1）1,620ならすべり10%、（2）1,680なら約6.67%、（4）1,740なら約3.33%、（5）1,760なら約2.22%となり、指定された5%と一致しません。すべり0.05は軸速度の割合ではなく、同期速度に対する速度差の割合です。

正解：（2）任意の2相を交換する
U・V・Wへの並びをR・S・TからS・R・Tにすると相順が逆になり、回転磁界も反転します。（5）のS・T・Rは同じ順番を別の相から読み始めただけです。T・R・Sも同じ相順です。
（1）電圧は磁界の向きを反転させません。（3）負荷はすべりなどに影響しますが相順は変えません。（4）同じ相順で周波数を変えても、磁界の速さが変わるだけです。
ここで扱うのは電動機へ加わる相順です。インバータの入力側の相順を入れ替える話とは区別します。また、磁界の反転と軸の即時反転は同じではなく、軸には慣性があります。参考：三相交流の相順。

正解：（2）電源周波数を上げる
Ns＝120f/pなので、極数pが同じなら電源周波数fを上げると同期速度が上がります。（1）の電圧はこの式に含まれません。（3）負荷を軽くすると軸速度が同期速度に近づくことはありますが、同期速度自体は変わりません。（4）すべりの増加は、同じ同期速度では軸速度を下げる方向です。（5）二次抵抗はすべりやトルク特性に関係し、周波数と極数を変えるものではありません。
極数の変更も許せば、極数を減らす方法があります。実機のインバータ運転では、周波数だけでなく電圧・トルクや許容回転速度も含めて設定します。参考：誘導電動機の速度制御。