分巻式 直流機を「父と子」で攻略！発電機と電動機の電流・電圧の違い

この記事で身につくこと

電験三種「機械」で計算ミスが特に多発するのが分巻式の直流機。 「直流回路だから四則演算しかないのに、なぜ間違える？」その答えは2つだけです。

• 発電機と電動機で電流の向きが逆
• 界磁への分流を見落とす

本記事を読み終えたら、

• 分巻発電機と分巻電動機の 電流の式の違い が即答できる
• EとVの大小関係 を「父と子の比喩」で迷わず判断できる
• 界磁電流 If = V / Rf がどちらにも使える理由がわかる

ようになります。

暗記フレーズ：向きは逆でも、分流は同じ

ぶんまきの「ぶん」は、分流の「ぶん」

分巻式の本質は名前そのもの。**電流が負荷と界磁に「分かれて流れる」**から「分巻」です。 発電機でも電動機でも、界磁巻線が電機子と並列にぶら下がっているこの構造は変わりません。

分巻発電機：電流は「外向き」、Ia = Il + If

まず発電機側の回路を整理します。電機子で発生した起電力 E が、電機子電流 Ia を生み出し、外側で 負荷電流 Il と 界磁電流 If に分かれていく――これが分巻発電機の電流の姿です。

Ia = Il + If

電圧の関係は、電機子抵抗 Ra での電圧降下を引き算して、

V = E − Ia × Ra
　⇔　E = V + Ia × Ra

ここで多くの受験生が「プラスかマイナスか」で詰まります。そこで登場するのが父と子の比喩です。

父と子の比喩：発電機編

• E（起電力）= 父親（電気を生み出す側）
• V（端子電圧）= 息子（受け取る側）
• Ia × Ra = 税金（途中で引かれる電圧降下）

お父さん E が、税金 Ia·Ra を引かれて、息子 V にお小遣いを渡す。 だから E − Ia·Ra = V、当然 E > V。

「発電機は E のほうが大きい」と1回イメージで掴めば、もう符号で迷いません。

分巻電動機：電流は「内向き」、I = Ia + If

電動機は電源側から見た図に切り替わります。電源から流れ込む 電源電流 I が、内部で 電機子電流 Ia と 界磁電流 If に分かれます。

I = Ia + If

向きが逆になることで、分流の式も「Il」が「I」に変わる――この置き換わりを見落とすと一発でアウトです。

電圧の関係は、電動機では電源電圧 V のほうが大きいので、

V = E + Ia × Ra
　⇔　E = V − Ia × Ra

ここでも E は 逆起電力。電動機が回ると、電機子内部で電源を打ち消す向きの起電力が立ち上がります。

父と子の比喩：電動機編

電動機では立場が逆転します。

• V（電源電圧）= 父親（供給する側）
• E（逆起電力）= 息子（消費される側）
• Ia × Ra = 税金

お父さん V が、税金 Ia·Ra を引かれて、息子 E に渡す。 だから V − Ia·Ra = E、当然 V > E。

発電機・電動機どちらも、「大きい方から税金を引くと小さい方になる」――この一文に集約されます。

界磁電流 If は発電機も電動機も「共通」

分巻式の地味だけど超重要な共通点。それが 界磁電流 If の求め方です。

If = V / Rf

界磁巻線は端子電圧 V と並列にぶら下がっているだけなので、オームの法則で一発。発電機・電動機どちらでも同じ式が使えます。

ここを「向きが逆だから別の式かも…」と疑い始めると沼にハマります。If だけは共通――この事実を真っ先に押さえてください。

早見表：分巻発電機 vs 分巻電動機

項目	分巻発電機(G)	分巻電動機(M)
電流の向き	外向き（電機子→負荷）	内向き（電源→電機子）
分流の式	Ia = Il + If	I = Ia + If
電圧の式	E = V + Ia·Ra	V = E + Ia·Ra
大小関係	E > V（父E が大）	V > E（父V が大）
父と子	E が父・V が子	V が父・E が子
界磁電流 If	If = V / Rf	If = V / Rf（共通）

「向きは逆でも、分流は同じ」――この一言がすべての矛盾を解消してくれます。

まとめ

• 分巻式で計算ミスが起きる原因は 「電流の向き」と「分流」 の2つだけ
• 発電機は Ia = Il + If、電動機は I = Ia + If（外向き／内向きで主語が入れ替わる）
• 電圧公式は 「大きい方 − 税金 Ia·Ra = 小さい方」 で統一して覚える
• 父と子の比喩：発電機は E が父、電動機は V が父
• 界磁電流 If = V / Rf は発電機・電動機どちらも共通

暗記フレーズ：向きは逆でも、分流は同じ

このフレーズと「父と子」のイメージさえ持っておけば、本番で符号を逆に書く事故はもう起きません。