電気設備の基本知識　＃010【誘導電動機】

ポンプ、ファン、エレベーター、エスカレーター。建物の中で「回るもの」の多くは、三相誘導電動機で動いています。誘導電動機は、目に見えない回転する磁界を追いかけて回る、ちょっと不思議な機械です。この記事では、しくみ、回転速度とすべり、始動方法、逆転のさせ方、力率改善と保護を、図とたとえで1つずつ解説します。

つくり ― 固定子と回転子

三相誘導電動機は、外側の固定子（ステータ）と、内側の回転子（ロータ）でできています。固定子には三相の巻線が入っていて、電源につなぎます。回転子は、導体の棒を両端の輪で短絡したかごのような形をしていて（かご形）、どこからも電線をつなぎません。

電線をつないでいないのに回るのは、固定子がつくる磁界によって、回転子の中に電流が誘導されるからです。これが「誘導」電動機という名前の由来です。

回るしくみ ― 回転磁界を追いかける

三相の電流を固定子の巻線に流すと、N極とS極がぐるぐる回る回転磁界ができます。回転子は、この回転磁界に引っぱられるように回ります。

たとえるなら、先を走るウサギを追いかける犬です。犬（回転子）はウサギ（磁界）に追いつけそうで、ほんの少し遅れて走り続けます。もし追いついて同じ速さになると、回転子の導体を磁界が横切らなくなり、力が生まれません。だから、少し遅れて回るのが誘導電動機の性質です。この遅れの割合をすべりといいます。

回転速度 ― 周波数と極数で決まる

同期速度は Ns＝120×f÷p で決まります。たとえば、4極の電動機を50Hzで使うと 120×50÷4＝1,500min⁻¹、60Hzなら1,800min⁻¹です。同じ電動機でも、西日本（60Hz）のほうが速く回ることになります。

始動方法 ― 始動電流を抑える

誘導電動機は、止まった状態から動き出す瞬間に、定格電流の5〜8倍もの大きな電流が流れます。たとえるなら重い台車の押し始めです。動き出すまでがいちばん力が要り、動き出せば軽く押せます。

始動電流が大きいと、電圧が一瞬下がって照明がちらついたり、ほかの機器に影響したりします。始動電流の考え方は「動力設備の設計マニュアル」の第3回でくわしく解説しています。

逆転 ― 3本のうち2本を入れ替える

三相誘導電動機の回転方向を逆にするには、電源の3本のうちどれか2本を入れ替えるだけです。回転磁界の向きが逆になり、電動機も逆に回ります。

コンデンサと保護 ― 負荷側に並列、過負荷から守る

誘導電動機は、磁界をつくるために遅れた電流を流すので、力率が低くなりがちです。力率を改善するには、進相コンデンサを手元開閉器の負荷側に、電動機と並列につなぎます。電動機と一緒に入・切されるので、止まっているときにコンデンサだけがつながり、力率が進みすぎることを防げます。力率そのものは「電気設備の基本知識　＃011【電気機器の力率】」で解説しています。

また、屋内に施設する電動機には、原則として過負荷保護装置（サーマルリレーなど）を付けます。出力0.2kW以下のものなどは除かれます。電動機が重すぎる負荷で回り続けると、巻線が熱くなって焼けてしまうからです。

この記事を書いた人：ハリタ

電気設備設計の実務者。内線規程・電気工事士資格・住宅の電気設備を「設計者の視点」で解説しています。プロフィール詳細