第6講 電機子反作用を理解せよ
増磁・減磁・交差磁化作用と力率の関係をマスター
よっしゃ！第6講いくで！
今回のテーマは「電機子反作用」や。
これ、名前だけ聞くと難しそうやけど、要は「電機子電流が界磁に与える影響」のことやで。
電験三種では力率との関係がよく問われるから、しっかりマスターしよな！
📚 この講座で学ぶこと
✅ 電機子反作用とは何か
✅ 3つの作用（増磁・減磁・交差磁化）
✅ 力率と電機子反作用の関係
✅ 発電機と電動機での違い
まず「電機子反作用」ってなんや？
同期発電機では2種類の磁界が存在するんや：
① 界磁による磁界
・回転子の界磁巻線に直流を流して作る
・主磁束と呼ばれる（メインの磁束）
② 電機子電流による磁界
・負荷に電流を供給すると電機子にも電流が流れる
・この電流が作る磁束が電機子反作用
🔑 ポイント
電機子反作用は「反作用」という名前やけど、必ずしも悪影響とは限らない！
条件によって磁束を強めたり弱めたりするんや。
2つの磁界の関係を図で見てみよか。
🔑 重要な関係
・界磁磁束 \(\Phi_f\)：界磁電流で決まる（一定に保ちたい）
・電機子磁束 \(\Phi_a\)：負荷電流で決まる（勝手に発生）
→ この2つの位相関係によって影響が変わる！
電機子反作用には3つの種類があるんや！
| 作用の種類 | 磁束への影響 | 電圧への影響 | 力率条件 |
|---|---|---|---|
| 減磁作用 | 弱める | 下がる | 遅れ力率 |
| 交差磁化作用 | 歪める | 影響小 | 力率1 |
| 増磁作用 | 強める | 上がる | 進み力率 |
ほな、確認問題や！
同期発電機の電機子反作用において、遅れ力率の負荷を接続したときに生じる作用はどれか？
OK、覚え方を整理しよか。
力率と電機子反作用の対応：
・遅れ力率 → 減磁作用（磁束↓）
・力率1 → 交差磁化作用
・進み力率 → 増磁作用（磁束↑）
💡 覚え方
「遅れ→減る」「進み→増える」
遅れると損する（減磁）、進むと得する（増磁）！
進み力率の負荷を接続すると、界磁磁束はどうなる？
さすがや！ほな発展問題いくで。
同期発電機で遅れ力率の負荷が増加したとき、端子電圧を一定に保つにはどうすればよいか？
まず減磁作用から詳しく見ていくで。
これが一番よく出題されるから、しっかり理解しよな！
🔑 減磁作用のポイント
・遅れ力率 = 誘導性負荷（モーター、コイルなど）
・電機子電流が誘導起電力より遅れる
・電機子磁束が界磁磁束を弱める方向に作用
→ 結果として端子電圧が下がる
次は増磁作用や。減磁の逆パターンやな。
🔑 増磁作用のポイント
・進み力率 = 容量性負荷（コンデンサなど）
・電機子電流が誘導起電力より進む
・電機子磁束が界磁磁束を強める方向に作用
→ 結果として端子電圧が上がる
最後は交差磁化作用や。
交差磁化作用のポイント：
・力率1 = 純抵抗負荷
・電機子磁束が界磁磁束と直交する
・磁束の大きさは変わらず、分布が歪むだけ
・電圧への影響は比較的小さい
ほな、問題いくで！
同期発電機の電機子反作用において、界磁磁束が「強められる」のは次のどの場合か？
3つの作用をまとめて復習しよか。
電機子反作用まとめ：
・遅れ力率 → 減磁作用 → 磁束弱まる
・力率1 → 交差磁化作用 → 磁束歪む
・進み力率 → 増磁作用 → 磁束強まる
💡 「強められる」のは？
増磁作用 = 進み力率！
力率1のときの電機子反作用は？
ええぞ！ほな発展問題や。
同期発電機で進み力率の負荷が接続されているとき、端子電圧を定格に保つには励磁電流をどうすべきか？
電機子反作用が端子電圧にどう影響するかまとめるで。
🔑 電圧変動のまとめ
・遅れ力率：減磁作用 → 負荷↑で電圧が大きく下がる
・力率1：交差磁化 → 負荷↑で電圧がやや下がる
・進み力率：増磁作用 → 負荷↑で電圧が上がる
だから実際の発電所では、AVR（自動電圧調整器）で励磁を調整して電圧を一定に保つんや！
ちなみに、直流機にも電機子反作用があるんやで。比較してみよか。
| 同期機 | 直流機 | |
|---|---|---|
| 電機子反作用 | あり | あり |
| 影響の種類 | 増磁・減磁・交差磁化 | 主に交差磁化 |
| 何で決まる？ | 力率 | 負荷電流の大きさ |
| 対策 | 励磁調整 | 補極・補償巻線 |
💡 違いのポイント
・同期機：力率によって作用が変わる（交流だから位相がある）
・直流機：主に交差磁化（直流だから位相がない）
ほな、問題や！
同期発電機で遅れ力率の負荷が増加したとき、端子電圧はどうなるか？
力率と電圧変動の関係を確認しよか。
遅れ力率の場合：
① 減磁作用が発生
② 界磁磁束が弱まる
③ 誘導起電力が下がる
④ 端子電圧が下降
💡 覚え方
遅れ力率 → 減磁 → 電圧下がる
「遅れると損する」イメージ！
進み力率の負荷が増加すると端子電圧は？
さすがや！ほな発展問題いくで。
同期発電機の電圧変動率が「負の値」になるのは、どのような負荷の場合か？
ここで重要な話や。同期電動機の場合はどうなるか？
⚠️ 発電機と電動機で逆になる！
電動機では電流の向きが逆やから、電機子反作用も逆になるで。
| 力率 | 同期発電機 | 同期電動機 |
|---|---|---|
| 遅れ力率 | 減磁作用 | 増磁作用 |
| 進み力率 | 増磁作用 | 減磁作用 |
覚え方：
発電機と電動機で逆転する！
・発電機：遅れ→減磁、進み→増磁
・電動機：遅れ→増磁、進み→減磁
試験で間違いやすいポイントを整理するで！
📝 試験での注意点
① 「発電機」か「電動機」かを確認！
② 力率が「遅れ」か「進み」かを確認！
③ 「増磁」と「減磁」を逆にしない！
ここまでの内容を総整理するで！
🔑 電機子反作用のまとめ
✅ 電機子反作用 = 電機子電流が界磁磁束に与える影響
✅ 3種類：減磁・交差磁化・増磁
【同期発電機の場合】
・遅れ力率 → 減磁作用 → 電圧下がる
・力率1 → 交差磁化作用 → 電圧やや下がる
・進み力率 → 増磁作用 → 電圧上がる
【同期電動機の場合】
発電機と逆になる！
・遅れ力率 → 増磁作用
・進み力率 → 減磁作用
よっしゃ、総合問題や！
同期発電機の電機子反作用に関する記述として、誤っているものはどれか？
各選択肢を確認しよか。
選択肢の確認：
① 遅れ力率→減磁作用 → 正しい
② 進み力率→増磁作用 → 正しい
③ 力率1→増磁作用 → 誤り！（交差磁化作用）
④ 減磁作用→磁束が弱まる → 正しい
💡 ポイント
力率1では交差磁化作用！
増磁でも減磁でもないで。
力率1のときの電機子反作用は？
お疲れさん！第6講「電機子反作用を理解せよ」終了や！
📝 今日のまとめ
✅ 電機子反作用 = 電機子電流が界磁磁束に与える影響
✅ 遅れ力率 → 減磁作用（発電機）
✅ 力率1 → 交差磁化作用
✅ 進み力率 → 増磁作用（発電機）
✅ 同期電動機では発電機と逆になる