電験三種│各種電動機（kW級）の長所と短所

電験三種 機械でおなじみ四機への馴染み

電験三種「機械」を学習し始めると最初に学ぶ四機。
直流機、誘導機、同期機、変圧器。

この中でもkW級の電動機に着目し、実際に生活の中でどのように使われているのか、その長所と短所は何かなど、実生活に即して学習内容を深めるためにまとめてみた。

各種電動機の特徴一覧

誘導電動機

名称	長所	短所	備考
かご型誘導電動機	・丈夫→メンテナンスが楽 ・商用電源（交流）で運転 ・無負荷運転が可能 ・回転速度がほぼ一定 → 負荷の変動にも安定度高い ・価格が安い ・品揃え豊富	・力率が悪い →磁気回路がエアギャップを通過するので、励磁電流が多く生じる。定格時に力率80%程度。 →コンデンサの設置で補償可能。 ・突入電流が流れる →概ね定格の6倍の電流が10秒間ほど。 →インバーター駆動によりゼロにできる。 ・速度制御ができない →インバーターで制御可能に。	現代は、ベクトル制御インバーター＋かご型誘導電動機が万能で最強。 速度制御も自由自在で省エネにもなる
巻線型誘導電動機	・始動特性や回転数を改善できる →二次回路の外部抵抗で	・ブラシとスリップリングが必要 →メンテナンスが大変	インバーターの出現により、前近代的遺物となりつつある

同期電動機

名称	長所	短所	備考
同期電動機	・同期回転で回る →長所でもあり短所でもある ・力率を調整できる ・負荷変動でも回転数が安定	・直流電源が必要 →回転子を電磁石にするため （永久磁石を用いたPMモーターはこれが改善されている） ・ブラシが必要 →メンテナンス大変 ・始動や同期引入に付加装置が必要	・揚水発電所の発電モーターなど ・電動機としての利用は少ない →電験には出にくい →「発電機」として出題 ・産業用ではないが、近年の扇風機に使われているブラシレスDCモーターは、永久磁石同期電動機＋三相インバター

直流電動機

名称	長所	短所	備考
直流直巻電動機	・始動トルクが大きい ・回転数を制御できる	・直流電源が必要 →商用電源がそのまま使えない ・ブラシとスリップリングが必要（直流機は必須） ・無負荷運転ができない →界磁回路と電機子回路が直列→無負荷だと電流≒0、回転数≒∞ → 壊れる（複巻電動機ではこれが改善されている）	昔の電車で使われていた。
直流分巻電動機 直流他励電動機	・細かな制御ができる （界磁電流大→回転数小、電機子電流大→トルク大）	・上記、直流機の短所 ・界磁回路が喪失すると、過回転で爆発的に壊れる	界磁回路と電機子回路が独立 かつては可変速電動機の主役だった