令和7年度 下期 機械 問5
同期電動機の始動法（制動巻線による誘導始動と直流励磁への引き込み）
出典：一般財団法人 電気技術者試験センター 令和7年度 下期 第三種電気主任技術者試験 機械科目 問題（問題文・選択肢は改変せず、公開PDFの該当ページをそのまま掲載しています）
解説
同期電動機は、そのままでは自分で始動できない。回転磁界が毎秒何十回も向きを変えるのに対し、止まっている回転子はそれについていけず、平均トルクがゼロになるためで、この問題はその解決法を順に埋めていく。
**(ア) 制動巻線** 回転子の磁極面にかご形に似た短絡巻線（制動巻線・ダンパ巻線）を入れる。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、別物。
**(イ) かご形誘導電動機** 制動巻線に回転磁界が電流を誘導し、誘導トルクで回り始める。これはかご形誘導電動機とまったく同じ原理。
**(ウ) 界磁巻線** 始動時は回転子（界磁巻線）が回転磁束を切るので、巻数の多い界磁巻線に高い電圧が誘導され、絶縁が壊れるおそれがある。そこで界磁巻線を抵抗で短絡しておき、誘導電圧を抑えて始動する。
**(エ) 直流** 同期速度近くまで上がったら短絡を切り放し、界磁巻線を**直流**で励磁する。回転子が電磁石になって回転磁界に引き込まれ、同期速度で回る。
したがって正解は(3)。
「制動巻線」という名前から制動（ブレーキ）専用と思いがちだが、始動トルクを作るのと、負乗（乱調・ハンチング）を抑えるのが本来の役割。
選択肢ごとの理由
- (1)(ア)の補償巻線は直流機で電機子反作用を打ち消す巻線。同期機の磁極面に入れるのは制動巻線。
- (2)(イ)の巻線形誘導電動機が誤り。制動巻線は外部に取り出さない短絡巻線なので、原理はかご形と同じ。(エ)の交流励磁も誤りで、同期に引き込むのは直流励磁。
- (3)正しい。制動巻線／かご形誘導電動機／界磁巻線／直流 の組合せ。
- (4)(ウ)の固定子巻線が誤り。高電圧が誘導されて危ないのは巻数の多い回転子側の界磁巻線。
- (5)(ア)の補償巻線と(ウ)の固定子巻線の2箇所が誤り。
この論点は、データセンターの現場でこう出てくる
同期機そのものはデータセンターでも中心的な機器で、**非常用発電機**がまさに同期発電機。この問題の裏返しの知識が現場で要る。 発電機として使うときも制動巻線は入っている。負荷が急に変わったときに回転子が振れる乱調（ハンチング）を抑えるためで、サーバ負荷のようにステップ状に変わる負荷では効き目が大きい。停電の瞬間、UPSが電池でつないでいる数十秒のあいだに発電機が立ち上がり、負荷を受け取った瞬間に周波数が振れる——このときの落ち着き方に制動巻線が効く。 「同期に引き込む」という考え方も、発電機を商用系統に並列するとき（同期投入）にそのまま出てくる。電圧・周波数・位相の3つを合わせてから遮断器を入れる決まりで、ずれたまま投入すると大電流が流れて軸をねじ切る。DCの年次点検で発電機を実負荷試験するときは、この同期投入の手順を必ず踏む。
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