《機械》〈回転機〉[R4下:問4]三相同期電動機の位相特性に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★☆☆☆（やや易しい）

次の文章は，三相同期電動機の位相特性に関する記述である。

図は三相同期電動機の位相特性曲線（\( \ \mathrm {V} \ \)曲線）の一例である。同期電動機は，界磁電流を変えると，電機子電流の端子電圧に対する位相が変わり，さらに，電機子電流の大きさも変わる。図の曲線の最低点は力率が\( \ 1 \ \)となる点で，図の破線より右側は\( \ \fbox {　 （ア） 　} \ \)電流，左側は\( \ \fbox {　 （イ） 　} \ \)電流の範囲となる。また，電動機の出力を大きくするにつれて，曲線は\( \ \fbox {　 （ウ） 　} \ \)→\( \ \mathrm {B} \ \)→\( \ \fbox {　 （エ） 　} \ \)の順に変化する。

この位相特性を利用して，三相同期電動機を需要家機器と並列に接続して無負荷運転し，需要家機器の端子電圧を調整することができる。このような目的で用いる三相同期電動機を\( \ \fbox {　 （オ） 　} \ \)という。

上記の記述中の空白箇所(ア)～(オ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

\[
\begin{array}{cccccc}
& （ア） & （イ） & （ウ） & （エ） & （オ） \\
\hline
(1) & 遅れ & 進み & \mathrm {A} & \mathrm {C} & 静止形無効電力補償装置 \\
\hline
(2) & 遅れ & 進み & \mathrm {C} & \mathrm {A} & 静止形無効電力補償装置 \\
\hline
(3) & 遅れ & 進み & \mathrm {A} & \mathrm {C} & 同期調相機 \\
\hline
(4) & 進み & 遅れ & \mathrm {C} & \mathrm {A} & 同期調相機 \\
\hline
(5) & 進み & 遅れ & \mathrm {A} & \mathrm {C} & 同期調相機 \\
\hline
\end{array}
\]

【ワンポイント解説】

三相同期電動機の位相特性に関する問題です。
過去問でも何度か出題されている内容なので，難易度はそれほど高くはありませんが，どちらが遅れか進みか等迷ってしまったかなと思います。
こういう問題を得点できるかどうかが合否の分かれ目となりますので，しっかりと覚えるようにしましょう。

1.同期機の\( \ \mathrm {V} \ \)曲線
同期機の界磁電流と電機子電流の関係である\( \ \mathrm {V} \ \)曲線（位相特性曲線）は図1のようになります。
力率\( \ 1 \ \)を最小値として界磁電流を大きくすれば，電動機の場合進み位相となり，界磁電流を小さくすれば遅れ位相となります。また，発電機の場合は逆となります。
また，負荷が大きくなると曲線は上側に移動し，同じ力率においては電機子電流が大きくなります。

【解答】

解答：(4)
(ア)
ワンポイント解説「1.同期機の\( \ \mathrm {V} \ \)曲線」の通り，同期電動機において破線より右側は進み電流の範囲となります。

(イ)
ワンポイント解説「1.同期機の\( \ \mathrm {V} \ \)曲線」の通り，同期電動機において破線より左側は遅れ電流の範囲となります。

(ウ)
ワンポイント解説「1.同期機の\( \ \mathrm {V} \ \)曲線」の通り，出力が最も小さい曲線は\( \ \mathrm {C} \ \)となります。

(エ)
ワンポイント解説「1.同期機の\( \ \mathrm {V} \ \)曲線」の通り，出力が最も大きい曲線は\( \ \mathrm {A} \ \)となります。

(オ)
三相同期電動機を無負荷に運転して無効電力を調整し，端子電圧を調整するものを同期調相機といいます。静止形無効電力補償装置\( \ \left( \mathrm {SVC} \right) \ \)も無効電力を調整する装置ですが，こちらはサイリスタを用いた高速制御により調整する装置となります。