電験三種 平成29年度(2017) 機械 問2 過去問解説
界磁に永久磁石を用いた磁束一定の直流機で走行する車があり,上り坂で電動機運転を,下り坂では常に回生制動(直流機が発電機としてブレーキをかける運転)を行い,一定の速度(直流機が一定の回転速度)を保って走行している。
この車の駆動システムでは,直流機の電機子銅損以外の損失は小さく無視できる。電源の正極側電流,直流機内の誘導起電力などに関する記述として,誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
- (1) 上り坂における正極側の電流は,電源から直流機へ向かって流れている。
- (2) 上り坂から下り坂に変わるとき,誘導起電力の方向が反転する。
- (3) 上り坂から下り坂に変わるとき,直流機が発生するトルクの方向が反転する。
- (4) 上り坂から下り坂に変わるとき,電源電圧を下げる制御が行われる。
- (5) 下り坂における正極側の電流は,直流機から電源へ向かって流れている。
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正解は(2)
使う公式
直流機の誘導起電力 $E = k\Phi N$(E:誘導起電力[V]、k:機械で決まる定数、Φ:磁束[Wb]、N:回転速度)
解説
【考え方】誘導起電力(回ることで生まれる電圧)は、磁束と回転速度に比例します。向きは、磁束の向きと回る向きで決まります。
■1 (2) 誘導起電力の向き
この車は、磁束が一定(永久磁石)で、上り坂でも下り坂でも同じ向き・同じ速さで回っています。
だから、誘導起電力の大きさも向きも変わりません。
(2) の「方向が反転する」は誤りです。
■2 ほかの選択肢を確かめる
(1) 上り坂は電動機なので、電流は電源から直流機へ流れます。正しいです。
(3) 上り坂は前に進める力、下り坂はブレーキの力なので、トルク(回す力)の向きは逆になります。正しいです。
(4) 電流の向きを逆にするには、電源電圧を誘導起電力より低くします。正しいです。
(5) 下り坂は発電機なので、電流は直流機から電源へ流れます。正しいです。
答えは(2)ピヨ。
出典:平成29年度(2017) 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2