電気設備の一問一答

解説
三相誘導電動機の回転方向を逆にするには、電源の3本の線（R・S・T）のうち、どれか2本を入れ替えます。3本を1本ずつ順にずらしてつなぐ（R→S、S→T、T→R のように回す）と、3本とも入れ替わったように見えても相の順序（相順）は変わらないので、回転方向も変わりません。

試験の罠
「全部つなぎ替えたのだから逆になるはず」と考えがちですが、回転方向を決めるのは相の順序です。順送りにずらしただけでは相順は元のままです。

他の選択肢が正しい理由
・2本を入れ替えると相の順序が逆になり、回転磁界の向きが変わって逆回転します。
・誘導電動機の回転速度は電源の周波数に比例するので、インバータで周波数を変えると速度を制御できます。
・漏電したときの感電を防ぐため、電動機の金属製外箱には接地工事を施します。

覚え方のポイント
「逆回転は2本入れ替え」。試運転でポンプや送風機が逆回転していたら、まず結線の相順を確認します。

解説
スターデルタ始動は、始動時に電動機の巻線をスター（Y）結線にして、各巻線にかかる電圧を下げて始動し、加速した後にデルタ（Δ）結線に切り換えて運転する方法です。始動電流を全電圧始動（直入れ始動）の約3分の1に抑えられるので、電源への影響を小さくできます。

他の選択肢が誤りである理由
・スターデルタ始動は始動電流を小さくするための方法で、増やすものではありません。
・始動トルクも全電圧始動の約3分の1に小さくなるので、負荷の大きい状態での始動には向きません。
・極数を切り換えるのは極数変換（速度を段階的に変える方法）で、スターデルタ始動とは別のものです。

覚え方のポイント
「スターデルタ始動＝始動電流も始動トルクも約1/3」。電流を抑える代わりにトルクも小さくなる、と対で覚えましょう。

解説
インバータは、交流をいったん直流に変換し、再び任意の周波数の交流につくり直して電動機に供給する装置です。この変換の過程でひずんだ電流が流れるため、電源側に高調波を発生させます。高調波は他の機器の故障や誤動作の原因になるため、必要に応じて対策（リアクトルの設置など）を行います。

他の選択肢が正しい理由
・送風機やポンプの動力は回転速度の3乗におおむね比例するので、速度を下げると大きな省エネルギーになります。
・回転速度を変えると流量が変わるので、弁やダンパで絞るより効率よく流量を調整できます。
・周波数を低い所から徐々に上げて始動するので、始動電流を小さく抑えられます。

覚え方のポイント
インバータの長所は「省エネ・流量調整・始動電流の低減」、短所は「高調波の発生」です。

解説
漏電遮断器は、電気回路に地絡（漏電）が起きたことを検出して、自動的に回路を遮断する機器です。行きと帰りの電流の差（漏れた電流）を検出して動作し、感電や漏電による火災を防ぎます。水気のある場所の機器などに設けます。

他の選択肢が誤りである理由
・漏電遮断器の主な役割は地絡の検出です。過電流の保護機能を併せ持つ製品もありますが、地絡で動作しないというのは誤りです。
・回転方向の切り換えは、電磁接触器などの組合せで行います。
・力率の改善には、進相コンデンサを用います。

覚え方のポイント
「漏電遮断器＝漏電（地絡）から人と建物を守る」「配線用遮断器＝過電流から電線を守る」と区別しましょう。

解説
電線に電流を流すと熱が発生します。周囲の温度が高いと電線の熱が逃げにくくなるため、安全に流せる電流（許容電流）は小さくなります。電線を電線管などにまとめて収める場合も、熱がこもるため許容電流は小さくなります。

他の選択肢が正しい理由
・電動機などの誘導性の負荷では力率が低くなるため、進相コンデンサを並列に設けて力率を改善します。
・熱動継電器（サーマルリレー）は、電動機に大きな電流が続いて流れたときに回路を開いて保護します。
・接地工事は、漏電時の感電や、電気による火災を防ぐなどの目的で施します。

覚え方のポイント
「熱がこもるほど流せる電流は小さい」。周囲温度が高い場所や、多数の電線をまとめる場合は、太い電線を選びます。

解説
単相交流回路の消費電力は「電圧×電流×力率」で求めます。
200V×10A×1＝2,000W＝2kW となります。
力率が1より小さい場合は、同じ電圧と電流でも、実際に消費される電力（有効電力）はその分だけ小さくなります。

他の選択肢が誤りである理由
・20kWは、桁を1つ多く計算した値です。
・200Wは、桁を1つ少なく計算した値です。
・20Wは、電圧を電流で割った値（200÷10）で、電力の式ではありません。

覚え方のポイント
単相は「P＝V×I×cosθ」、三相は「P＝√3×V×I×cosθ」。力率cosθを掛けることを忘れないようにしましょう。

解説
CD管（合成樹脂製可とう電線管のうち、自己消火性のないもの）は、燃えやすいため、原則としてコンクリートに埋め込んで使用する配管です。屋内の露出した場所に単独で配管することはできません。露出や隠ぺいの場所には、自己消火性のあるPF管などを使います。見分けやすいよう、CD管には一般にオレンジ色のものが使われています。

他の選択肢が正しい理由
・CD管は、コンクリートに埋設して用いるのが基本です。
・金属管工事では、管内で電線を接続せず、接続はボックスの中で行います。
・ケーブルラックは、はしご形などの支持材で、多数のケーブルをまとめて支持するのに使います。

覚え方のポイント
「CD管＝コンクリート埋設専用（一般にオレンジ色）」「PF管＝露出・隠ぺいにも使える」。

解説
抵抗を並列に接続したときの合成抵抗は、各抵抗の逆数の和の逆数になります。たとえば10Ωの抵抗を2つ並列につなぐと5Ωとなり、元の抵抗より小さくなります。各抵抗の和になるのは直列に接続した場合です。

他の選択肢が正しい理由
・オームの法則は「電圧＝電流×抵抗（V＝IR）」です。
・直列接続の合成抵抗は、各抵抗の和になります（10Ω＋10Ω＝20Ω）。
・電力量は「電力×時間」で、kW・hなどの単位で表します。

覚え方のポイント
「直列は足し算、並列は逆数の足し算」。並列にすると電流の通り道が増えるので、合成抵抗は小さくなります。

解説
電磁接触器（マグネットスイッチ）は、電磁石の力で接点を開閉し、電動機の運転と停止を行うための開閉器です。地絡を検出して回路を遮断するのは漏電遮断器の役割です。電磁接触器に熱動継電器を組み合わせたものを電磁開閉器といいます。

他の選択肢が正しい理由
・電磁接触器は、押しボタンなどの操作信号で電動機の運転・停止を行います。
・配線用遮断器（ブレーカ）は、過電流や短絡から電線などを守るために回路を遮断します。
・熱動継電器は、過負荷の電流が続くと動作して電磁接触器を開き、電動機を保護します。

覚え方のポイント
「電磁接触器＝入り切り」「熱動継電器＝過負荷の保護」「配線用遮断器＝過電流の保護」「漏電遮断器＝地絡の保護」と役割で覚えましょう。

解説
三相誘導電動機の回転磁界の速さ（同期速度）は、「120×周波数÷極数」（毎分の回転数）で表されます。実際の回転速度は、同期速度よりわずかに遅くなります（すべり）。したがって、回転速度は周波数に比例し、極数に反比例します。
たとえば周波数50Hz・4極の電動機の同期速度は、120×50÷4＝1,500min⁻¹ です。

他の選択肢が誤りである理由
・周波数には比例し、極数には反比例します。比例と反比例の関係が逆です。
・回転速度は主に周波数と極数で決まり、電圧だけでは決まりません。
・回転速度は極数に反比例し、周波数にも関係します。

覚え方のポイント
「同期速度＝120f/P」。インバータで周波数fを変えると回転速度を変えられる理由がここにあります。