機械科目の解説

【図解で完全理解】単相誘導電動機|コンデンサ始動形・運転形のしくみをイメージでマスター

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こんな疑問、ありませんか?

  • 単相誘導電動機って、三相と何が違うの?
  • なぜコンデンサが必要なの?
  • 「始動形」と「運転形」の違いがわからない…

○ この記事でスッキリ解決!
「縄跳びを回す」「背中を押す」など身近な例えで、単相モーターのしくみを完全マスターできます!

この記事の結論(先に知っておこう!)

単相誘導電動機はそのままでは回転できません。なぜなら「回転磁界」が作れないから。そこでコンデンサなどを使って、疑似的に回転磁界を作り出して始動させます。家庭の扇風機や洗濯機に使われている身近なモーターです!

そもそも「単相」と「三相」の違いって?

まず、三相と単相の違いをイメージで理解しましょう。

三相交流

3人で縄跳びを回す

タイミングをずらして回すから
勝手に回転磁界ができる!

単相交流

1人で縄跳びを振る

前後に振るだけで…
回転磁界ができない!

単相の大問題

単相交流だけでは「交番磁界」しかできません。
交番磁界=磁石がN⇔Sと往復するだけ。回転しない!

おすすめの本

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交番磁界と回転磁界|イメージで理解!

交番磁界とは?

単相交流で作られる磁界は「交番磁界」といいます。

N → S → N → S → N …

同じ場所で極性が入れ替わるだけ
まるでシーソーのように往復するイメージ

これを分解すると、実は2つの回転磁界の合成だとわかります!

交番磁界 = 正転の回転磁界 + 逆転の回転磁界

正転の磁界

右回り

+

逆転の磁界

左回り

ポイント:2つの回転磁界が打ち消し合うから、止まっているモーターは動き出せません。でもどちらかを強くすれば回転できる!それがコンデンサの役割です。

なぜ単相モーターは自分で回れないの?

止まっているブランコを想像してください。

前から押す力

後ろに動こうとする

後ろから押す力

前に動こうとする

両方同時に押されたら…動けない!

これが単相モーターの状態です。正転と逆転の力が同じだから、止まったまま。

○ 解決策

最初にどちらかの方向に「背中を押して」あげれば、
そのまま回り続ける!

この「背中を押す」役割をするのが、補助巻線とコンデンサです!

おすすめの本

電験三種の試験でどう問われるかは、過去問で確かめるのがいちばんの近道です。電験三種の過去10年分の試験問題をまとめた過去問題集です(2026年度版)。

コンデンサの魔法|位相をずらして回転磁界を作る!

なぜコンデンサで回転できるの?

コンデンサには「電流の位相を90°進める」という性質があります。

位相をずらすと何が起こる?

主巻線の電流

そのままのタイミング

補助巻線の電流

→

コンデンサで90°先に進む

この2つの電流が90°ずれた状態で磁界を作ると…

回転磁界ができる!

三相交流と同じように、
疑似的な回転磁界が生まれます

縄跳びでイメージしよう!

1人で縄跳びを回すのは大変…
でも「もう1人がタイミングをずらして手伝ってくれたら?」
→ きれいに回せる!これがコンデンサの役割です。

単相誘導電動機の3つの種類

単相誘導電動機には、始動方法によって3つの種類があります。

種類 特徴 使用例 イメージ
①コンデンサ始動形 始動時のみコンデンサ使用 エアコン、冷蔵庫 スタートダッシュ
②コンデンサ運転形 運転中もコンデンサ使用 扇風機、換気扇 ずっとサポート
③反発始動形 ブラシで始動トルクを得る 大型機器(現在は少ない) パワフル始動

①コンデンサ始動形|スタートダッシュ型

しくみ

コンデンサ始動形は、始動時だけコンデンサを使うタイプです。

⏱ 始動時

ON

コンデンサ接続
補助巻線に電流が流れる

運転時

OFF

コンデンサ切り離し
主巻線だけで回転

自転車でイメージ!

坂道を登るとき、最初だけ友達に背中を押してもらう。
動き出したら自分の力だけで登れる!
→ これがコンデンサ始動形の発想です。

遠心力スイッチ

「いつコンデンサを切り離すの?」→ 遠心力スイッチが自動で判断!

停止〜低速

スイッチON
(コンデンサ接続)

→

定格速度の70〜80%

スイッチOFF
(コンデンサ切り離し)

回転速度が上がると遠心力でスイッチが開く!

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②コンデンサ運転形|ずっとサポート型

しくみ

コンデンサ運転形は、始動から運転までずっとコンデンサを使うタイプです。

⏱ 始動時

ON

コンデンサ接続

運転時

ON

コンデンサそのまま接続

始動形と運転形の比較

比較項目 コンデンサ始動形 コンデンサ運転形
コンデンサ 始動時のみ 常時使用
始動トルク ◎ 大きい ○ やや小さい
運転効率 ○ 普通 ◎ 良い
構造 やや複雑(スイッチあり) シンプル
用途例 エアコン、冷蔵庫 扇風機、換気扇

覚え方:「始動形」は重い負荷(冷蔵庫のコンプレッサーなど)を動かすので、始動時に大きな力が必要。「運転形」は軽い負荷(扇風機の羽根など)なので、ずっとコンデンサで安定運転。

③反発始動形|パワフル始動型

しくみ

反発始動形は、ブラシ(刷子)を使って始動トルクを得るタイプです。

回転子(ローター)に整流子とブラシがついていて、
始動時に大きなトルクを発生させます。

⏱ 始動時

ブラシが整流子に接触
反発トルクで回転開始

運転時

ブラシが離れる
誘導電動機として回転

現在はあまり使われない

ブラシは摩耗するため、メンテナンスが必要。
現在はコンデンサ型やインバータ制御が主流です。
試験では「反発始動形=ブラシを使う」と覚えておけばOK!

身近な単相モーター

単相誘導電動機は、私たちの生活のあちこちで活躍しています!

扇風機

冷蔵庫

洗濯機

換気扇

ポンプ

ポイント:家庭のコンセントは単相100Vなので、家電製品には単相モーターが使われています。工場など大きな電力が必要な場所では三相200Vを使います。

まとめ|試験で覚えるべきポイント

単相誘導電動機の重要ポイント

単相では回転磁界ができない

交番磁界=正転と逆転が打ち消し合う → 止まったまま動けない

コンデンサで位相を90°ずらす

補助巻線の電流を進ませる → 疑似的な回転磁界ができる!

3つの種類を区別しよう

①コンデンサ始動形:始動時だけコンデンサ(冷蔵庫など)
②コンデンサ運転形:常時コンデンサ(扇風機など)
③反発始動形:ブラシを使用(現在は少ない)

試験での出題ポイント

・「単相で回転磁界ができない理由」→ 交番磁界だから
・「コンデンサの役割」→ 位相を90°進めて回転磁界を作る
・「遠心力スイッチ」→ コンデンサ始動形で使用
・「ブラシを使う」→ 反発始動形

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シラス
電験三種 / QC検定1級 / パワエレ設計・品質保証 実務10年

メーカーで電気設計と品質保証に携わってきた経験をもとに執筆しています。むずかしい専門用語をできるだけ使わず、はじめて学ぶ人がつまずかないように、図とたとえで説明することを大切にしています。

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