《機械》〈回転機〉[H23:問1] 大形同期電動機の始動に関する空欄穴埋問題

1 【問題】
2 【ワンポイント解説】
3 【解答】

【問題】

【難易度】★★☆☆☆（やや易しい）

次の文章は，一定周波数の交流電源によって運転される大形同期電動機の始動に関する記述である。文中の$ \ \fbox{$\hskip3em\Rule{0pt}{0.8em}{0em}$} \ $に当てはまる最も適切なものを解答群の中から選びなさい。

同期電動機は，回転子が同期速度で回転しているときにだけトルクを発生するので，始動トルクをもたない。そのため同期電動機の始動には，自己始動法，始動電動機始動法，$ \ \fbox {　（１）　} \ $始動法，$ \ \fbox {　（２）　} \ $始動法などが用いられる。

大形同期電動機では自己始動法によって始動すると，始動電流が大きいため電力系統を動揺させる。このため，次のような方式が採用される。

無負荷で始動することが許される場合には，始動電動機始動法が採用できる。この始動法は，小形の始動電動機によって主機である大形同期電動機を同期速度まで加速してから交流電源に接続して同期化させる方式である。始動電動機として$ \ \fbox {　（３）　} \ $を用いるとき、その極数は主機よりも$ \ \fbox {　（４）　} \ $ものが使われる。

$ \ \fbox {　（１）　} \ $始動法は，始動用電源として可変周波数の電源を使用し，周波数が定格周波数の$ \ \fbox {　（５）　} \ $$[％]$くらいのときに同期化してしまい，同期状態を保ったまま周波数を定格周波数まで上げてから主電源に切り換える方式である。$ \ \fbox {　（１）　} \ $では回転部分の運動エネルギーが小さいので、容易に同期化できる。

$ \ \fbox {　（２）　} \ $始動法は，可変周波数の始動用電源と同期電動機を静止状態で電気的に接続しておき，同期電動機の界磁巻線に直流電流を流し，始動用電源の周波数を徐々に上げて最初から同期電動機としてのトルクによって始動する方式である。

〔問1の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&（イ）&　60　　　　　&（ロ）&　中間周波　　　　&（ハ）&　同　期 \\[ 5pt ] &（ニ）&　直流機　　　　　&（ホ）&　1極対少ない　　　　　&（ヘ）&　2極対多い \\[ 5pt ] &（ト）&　リアクトル　　　　　&（チ）&　30　　　　　&（リ）&　高周波 \\[ 5pt ] &（ヌ）&　\mathrm {Y-\Delta }　　　　　&（ル）&　誘導機　　　　　&（ヲ）&　1極対多い \\[ 5pt ] &（ワ）&　交流整流子機　　　　　　　&（カ）&　50　　　　　&（ヨ）&　低周波
\end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

同期電動機の始動法に関する問題です。
一種の問題としてはかなり基礎的な内容を問う問題なので，ぜひ完答を目指したい問題です。

1.自己始動法
回転子の磁極面に施した制動巻線を利用して始動する方式です。制動巻線に発生するトルクにより始動させ，制動巻線はかご形誘導電動機の回転子と同じ原理で始動させます。

2.始動電動機法
三相同期電動機に直結した誘導電動機や直流電動機を用いて同期速度付近まで加速した後，界磁電流を流して励磁し同期する方法です。始動用の誘導電動機は，同期電動機よりも磁極数を$ \ 2 \ $極少ないものを選定して，同期速度以上に加速できるようにします。

3.サイリスタ始動法
同期電動機をあらかじめ励磁しておき，サイリスタ変換装置により電動機の周波数を変化させることにより始動する方法です。

4.同期始動法
同期電動機と同期発電機を停止状態で接続し，同期発電機を始動して同期速度まで回転数を上昇させる方式です。ほかの同期発電機が使用できる場合に限り適用されます。

5.低周波始動法
周波数を可変させることができる電源を使用して始動する方式です。低周波のうちに同期化した後，励磁を与えて加速していきます。

【解答】

(1)解答：ヨ
　題意より，解答候補は，（ロ）中間周波，（ハ）同期．（ト）リアクトル，（リ）高周波，（ヨ）低周波，になると思います。
　このうち同期電動機の始動法は同期，低周波，の２つです。設問後半の文章で定格周波数の$ \ 30 \ ％ \ $程度で同期すると説明しているので，答えは低周波となります。

(2)解答：ハ
　題意より，解答候補は，（ロ）中間周波，（ハ）同期．（ト）リアクトル，（リ）高周波，（ヨ）低周波，になると思います。
　設問後半で最初から同期電動機としてのトルクによって始動するとなっているので，解答は同期となります。

(3)解答：ル
　題意より，解答候補は，（ニ）直流機，（ル）誘導機，（ワ）交流整流子機，になると思います。
　始動電動機始動法では直流機，誘導機を使用しますが，本設問では極数の内容を説明しているので，答えは誘導機となります。

(4)解答：ホ
　題意より，解答候補は，（ホ）$ \ 1 \ $極対少ない，（ヘ）$ \ 2 \ $極対多い，（ヲ）$ \ 1 \ $極対多い，になると思います。
　始動電動機法では始動電動機を同期速度以上に上昇できるようにするため，同期は電動機よりも$ \ 1 \ $極対少ないものを選定します。

(5)解答：チ
　題意より，解答候補が（イ）$ \ 60 \ $，（チ）$ \ 30 \ $，（カ）$ \ 50 \ $，になると思います。
　低周波始動法は同期速度の$ \ 30 \ ％ \ $程度で同期化させ，そこから定格回転数まで上昇させます。