電験三種 平成28年度(2016) 機械 問6 過去問解説

問6 《電動機(負荷とトルクの発生)》
次の文章は,電源電圧一定(交流機の場合は多相交流巻線に印加する電源電圧の周波数も一定。)の条件下における各種電動機において,空回しの無負荷から,負荷の増大とともにトルクを発生する現象に関する記述である。 無負荷条件の直流分巻電動機では,回転速度に比例する【(ア)】と【(イ)】とがほぼ等しく,電機子電流がほぼ零となる。この状態から負荷が掛かって回転速度が低下すると,電機子電流が増大してトルクが発生する。 無負荷条件の誘導電動機では,周波数及び極数で決まる【(ウ)】と回転速度とがほぼ等しく,【(エ)】がほぼ零となる。この状態から負荷が掛かって回転速度が低下すると,【(エ)】が増大してトルクが発生する。 無負荷条件の同期電動機では,界磁単独の磁束と電機子反作用を考慮した電機子磁束との位相差がほぼ零となる。この状態から負荷が掛かっても回転速度の低下はないが,上記両磁束の位相差,すなわち【(オ)】が増大してトルクが発生する。 上記の記述中の空白箇所(ア),(イ),(ウ),(エ)及び(オ)に当てはまる組合せとして,正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
  1. (1) (ア)逆起電力 (イ)電源電圧 (ウ)同期速度 (エ)滑り (オ)負荷角
  2. (2) (ア)誘導起電力 (イ)逆起電力 (ウ)回転磁界 (エ)二次抵抗 (オ)負荷角
  3. (3) (ア)逆起電力 (イ)電源電圧 (ウ)定格速度 (エ)二次抵抗 (オ)力率角
  4. (4) (ア)誘導起電力 (イ)逆起電力 (ウ)同期速度 (エ)滑り (オ)負荷角
  5. (5) (ア)逆起電力 (イ)電源電圧 (ウ)回転磁界 (エ)滑り (オ)力率角
答えと解説を見る
正解は(1)
解説
【考え方】3つの電動機それぞれで「無負荷のとき0になるもの」が、負荷で増えてトルクが出る、と考えます。 ■1 直流分巻電動機 (ア)(イ) 回転速度に比例して生まれるのは、逆起電力(電源と逆向きに生まれる電圧)です。→ (ア) 逆起電力 無負荷では、逆起電力と電源電圧がほぼ同じで、差がないので電流はほぼ0です。→ (イ) 電源電圧 負荷で速度が下がると逆起電力が減り、差の分だけ電流が流れてトルクが出ます。 「誘導起電力」はここでは入りません。 ■2 誘導電動機 (ウ)(エ) 周波数と極数で決まる速さは、同期速度(回転磁界の速さ)です。→ (ウ) 同期速度 「回転磁界」は速さの名前ではないので、ちがいます。 無負荷では回転速度が同期速度にほぼ等しく、滑り(回転磁界に対する遅れの割合)はほぼ0です。→ (エ) 滑り 負荷で速度が下がると、滑りが増えて電流が流れ、トルクが出ます。 「二次抵抗」は回転子の抵抗のことで、負荷で増えるものではありません。 ■3 同期電動機 (オ) 同期電動機は、負荷がかかっても速度が変わりません。 そのかわり、回転子の磁極が、回転磁界より少し後ろにずれます。 このずれの角度を負荷角といいます。→ (オ) 負荷角 「力率角」は電圧と電流の角度のずれで、ここでは使いません。 答えは(1)ピヨ。
出典:平成28年度(2016) 第三種電気主任技術者試験(電気技術者試験センター)機械 問6