機械TwitterFacebookはてブPocketLINE2020.01.13電験三種の機械で出題される三相誘導電動機の原理と構造について、初心者の方でも解りやすいように、基礎から解説しています。図1(a)において、磁石を矢印の向きに動かすと、円板には、フレミングの右手の法則に従う向きに、渦電流が流れます。この電流は、磁極の真下すなわち、磁界の中を流れるので、円板はフレミングの左手の法則に従う向き、すなわち磁石の移動ど同じ向きに力を受けます。したがって、円板の軸は、磁石の移動する向きに回転します。このことは、図(b)についてもいえます。磁石を回転させると、円筒には起電力が誘導され、渦電流が流れるので、この電流と磁束との間に力が働き、円筒の軸は磁石と同じ向きに回転します。これが誘導電動機の回転原理です。実際には、磁石を回転させて動力を得るのでは意味がありませんので、電気的な方法で、磁石を回転させたのと同じ効果があるように工夫されています。三つのコイルをたがいに$\displaystyle\frac{2π}{3}$[rad]ずつずらして配し、それぞれのコイルに図3に示す三相交流を流します。各時刻における合成磁束の向きは、図3に示すようになります。時の矢印の向きになります。ときと同じ向きになります。2極の回転磁界つまり、電流が1周期流れる間に、合成磁束も1回転することになります。この場合、各時刻における、合成磁束の向きを示すN,Sを2極の回転磁界とよびます。この巻線の配置のしかたを採用している誘導電動機を、三相2極誘導電動機とよびます。$(C相)を図4のように配置すします。これらを三相結線し、図3に示す三相交流を流します。$N_2,S_2$)できることがわかります。電流変化1周期の間に回転磁界は$\displaystyle\frac{1}{2}$回転します。$n_s$[min$^{-1}$]は、次の式で表わすことができます。三相誘導機の構造は、図6のように、回転磁界をつくる固定子、回転力を発生させる回転子などから構成されています。三つの部分からなりたっています。鉄心材料には、厚さ0.35mmまたは、0.5mmの電磁鋼板が用いられています。これを必要な枚数だけ積み重ねて積層鉄心としています。図7(a)は固定子用電磁鋼板で、巻線を収めるためのスロットが打ち抜いてあります。図(b)は、電磁鋼板を重ね合わせた鉄心、いわゆる積層鉄心であり、これを図(c)の固定子枠で保持します。流すためのコイルで、図8(a)に示すきっこう形にするのがふつうです。小電力用電動機の巻線には、ホルマール線やポリエステル線などの丸銅線が用いられ、大電力用ではガラス巻線の平角銅線が用いられます。図8(a)の巻線は、図(b)に示すように、巻線絶縁を介してスロットの中に収められます。スロットの中の巻線は、動かないようにくさびを入れて固定します。スロットの形には、図8(c)に示す開放形と半閉形があります。回転子は、円筒状の銅筒でもよいと思われますが、大きな誘導電流が流れるようにするため、図9に示すかご形と巻線形とがあります。かご形には図9の(a),(b)の二つがあります。図9(a)のかご形回転子は、積層鉄心のスロットに、絶縁しない棒状の導体を差し込み、その両端を太い銅環で短絡してつくられます。この短絡用の銅環を端絡環といいます。図9(b)のかご形アルミダイカスト回転子は、15kW以下の誘導電動機に用いられ、高い純度のアルミニウムを、スロットに加圧鋳入したものです。図9(b)に示すように、端絡環・通風翼が一体となっています。これらの回転子が用いられる三相誘導電動機は、三相かご形誘導電動機とよばれ、小容量の電動機に多く用いられています。巻線形回転子は、固定子と同じように、積層鉄心に絶縁電線を用いて三相巻線を施したものです。この回転子巻線の端子はs図9(c)に示すように、スリップリングという環状の導体に接続されており、さらにブラシを通して外部の可変抵抗器に接続することにより、始動特性を改善したり、速度制御をすることができます。よばれ、比較的大容量の電動機に用いられています。誘導電動機は、直流電動機に比べて次のような特徴があります。整流子がいらないので、構造が簡単である。かご形誘導電動機は、回転子に棒状の導体を用いているので、過酷な使用に耐えられる。)に溶接又はろう付けした構造になっている。)に接続できるようになっている。上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)及び(エ)に記入する語句として、正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。)に溶接又はろう付けした構造になっている。)に接続できるようになっている。)を作る固定子と回転する部分の巻線形回転子で構成される。積層鉄心を構成し、その外側に設けられたスロットに絶縁電線を挿入し、結線して三相巻線とすることにより作られる。)の平角銅線が用いられる。個のスリップリングに接続し、ブラシを通して外部(静止部)の端子に接続されている。)を改善したり、速度制御したりすることができる。上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)、(エ)及び(オ)に当てはまる語句として、正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。)を作る固定子と回転する部分の巻線形回転子で構成される。積層鉄心を構成し、その外側に設けられたスロットに絶縁電線を挿入し、結線して三相巻線とすることにより作られる。)の平角銅線が用いられる。個のスリップリングに接続し、ブラシを通して外部(静止部)の端子に接続されている。)を改善したり、速度制御したりすることができる。)磁界を作る固定子及び回転する回転子からなる。)、ブラシを通じて外部回路の接続される。上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)、(エ)及び(オ)に当てはまる語句として、正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。)磁界を作る固定子及び回転する回転子からなる。)、ブラシを通じて外部回路の接続される。答え(4)2013年(平成25年)問3三相誘導電動機の回転磁界に関する記述として、誤っているものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。三相誘導電動機の一次巻線による励磁と、三相同期電動機の電機子反作用とは、それぞれの機種固有の表現になっているが、三相巻線に電流が流れて生じる回転磁界という点では同じ現象である。ずらして配置し、三相電源から三相交流を流せば回転磁界ができる。磁界の回転方向を逆転させるには、三相電源の3線のうち、いずれかの2線を入れ換える。交番磁界は正転と逆転の回転磁界を合成したものである。三相電源の3線のうち1線が断線した三相誘導電動機の回転磁界は単相の交番磁界であるが、正転の回転磁界が残っているので、静止時に負荷が軽い場合は正回転を始める。