電験三種 令和2年度(2020) 機械 問1 過去問解説
次の文章は，直流他励電動機の制御に関する記述である。ただし，鉄心の磁気飽和と電機子反作用は無視でき，また，電機子抵抗による電圧降下は小さいものとする。
a 他励電動機は，（ア）と（イ）を独立した電源で制御できる。磁束は（ア）に比例する。
b 磁束一定の条件で（イ）を増減すれば，（イ）に比例するトルクを制御できる。
c 磁束一定の条件で（ウ）を増減すれば，（ウ）に比例する回転数を制御できる。
d （ウ）一定の条件で磁束を増減すれば，ほぼ磁束に反比例する回転数を制御できる。回転数の（エ）のために（ア）を弱める制御がある。
このように広い速度範囲で速度とトルクを制御できるので，直流他励電動機は圧延機の駆動などに広く使われてきた。
上記の記述中の空白箇所（ア）〜（エ）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) （ア）界磁電流，（イ）電機子電流，（ウ）電機子電圧，（エ）上昇
- (2) （ア）電機子電流，（イ）界磁電流，（ウ）電機子電圧，（エ）上昇
- (3) （ア）電機子電圧，（イ）電機子電流，（ウ）界磁電流，（エ）低下
- (4) （ア）界磁電流，（イ）電機子電圧，（ウ）電機子電流，（エ）低下
- (5) （ア）電機子電圧，（イ）電機子電流，（ウ）界磁電流，（エ）上昇
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正解は(1)
使う公式
直流電動機の式 $E = k\Phi N$、$T = k\Phi I_{\mathrm{a}}$（E：逆起電力、Φ：磁束、N：回転数、T：トルク、Ia：電機子電流、k：機械で決まる定数）
解説
【考え方】トルクの式 $T = k\Phi I_{\mathrm{a}}$ と、逆起電力の式 $E = k\Phi N$ の2つで考えます。
■1 (ア)(イ) 別々の電源で動かすもの
他励電動機は、界磁（磁石の役目をする巻線）と電機子（回る側の巻線）を、別々の電源で動かせます。
磁束Φは、界磁電流に比例します。→ (ア) 界磁電流
トルクは $T = k\Phi I_{\mathrm{a}}$ なので、磁束が一定なら電機子電流に比例します。→ (イ) 電機子電流
■2 (ウ) 回転数に比例するもの
電機子抵抗の電圧降下（抵抗で下がる電圧）は小さいので、電機子電圧 V はほぼ逆起電力 E と同じです。
$V \fallingdotseq E = k\Phi N$
磁束が一定なら、回転数 N は電機子電圧に比例します。→ (ウ) 電機子電圧
■3 (エ) 磁束を弱めると
$N \fallingdotseq \dfrac{V}{k\Phi}$ なので、回転数は磁束に反比例します。
界磁電流を減らして磁束を弱めると、回転数が上がります（弱め界磁）。→ (エ) 上昇
答えは(1)ピヨ。
出典：令和2年度（2020） 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1