電験三種 平成22年度(2010) 機械 問11 過去問解説

問11 《電動機応用(エレベータの電動機の出力とつり合いおもり)》
エレベータの昇降に使用する電動機の出力 $P$ を求めるためには,昇降する実質の質量を $M$[kg],一定の昇降速度を $v$[m/min],機械効率を $\eta$[%]とすると, $P = 9.8 \times M \times \dfrac{v}{60} \times$(ア)$\times 10^{-3}$ となる。ただし,出力 $P$ の単位は[(イ)]であり,加速に要する動力及びロープの質量は無視している。 昇降する実質の質量 $M$[kg]は,かご質量 $M_{\mathrm{C}}$[kg]と積載質量 $M_{\mathrm{L}}$[kg]とのかご側合計質量と,釣合いおもり質量 $M_{\mathrm{B}}$[kg]との(ウ)から決まる。定格積載質量を $M_{\mathrm{n}}$[kg]とすると,平均的に電動機の必要トルクが(エ)なるように,釣合いおもり質量 $M_{\mathrm{B}}$[kg]は, $M_{\mathrm{B}} = M_{\mathrm{C}} + \alpha \times M_{\mathrm{n}}$ とする。ただし,$\alpha$ は $\dfrac{1}{3}$〜$\dfrac{1}{2}$ 程度に設計されることが多い。 電動機は,負荷となる質量 $M$[kg]を上昇させるときは力行運転,下降させるときは回生運転となる。したがって,乗客がいない(積載質量がない)かごを上昇させるときは(オ)運転となる。 上記の記述中の空白箇所(ア),(イ),(ウ),(エ)及び(オ)に当てはまる語句,式又は単位として,正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。
  1. (1) (ア)$\dfrac{100}{\eta}$,(イ)kW,(ウ)差,(エ)小さく,(オ)力行
  2. (2) (ア)$\dfrac{\eta}{100}$,(イ)kW,(ウ)和,(エ)大きく,(オ)力行
  3. (3) (ア)$\dfrac{100}{\eta}$,(イ)kW,(ウ)差,(エ)小さく,(オ)回生
  4. (4) (ア)$\dfrac{\eta}{100}$,(イ)W,(ウ)差,(エ)小さく,(オ)力行
  5. (5) (ア)$\dfrac{100}{\eta}$,(イ)W,(ウ)和,(エ)大きく,(オ)回生
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正解は(3)
使う公式
巻上げの出力 $P = \dfrac{9.8Mv}{60\eta} \times 100 \times 10^{-3}$[kW](M:質量[kg]、v:速さ[m/min]、η:効率[%])
解説
【考え方】式の形と単位から (ア)(イ) を、釣合いおもりのはたらきから (ウ)〜(オ) を決めます。 ■1 (ア) 効率のかけ方 効率があるので、電動機の出力は必要な仕事より大きくします。 η は%なので、$\dfrac{100}{\eta}$ をかけます。→ (ア) $\dfrac{100}{\eta}$ ■2 (イ) 単位 $9.8 \times M \times \dfrac{v}{60}$ は W です。$10^{-3}$ をかけているので、単位は kW です。→ (イ) kW ■3 (ウ)(エ) 釣合いおもり かごと釣合いおもりは反対に動くので、実質の質量は2つの差で決まります。→ (ウ) 差 釣合いおもりは、平均のトルクが小さくなるように決めます。→ (エ) 小さく ■4 (オ) 空のかごを上げるとき $M_{\mathrm{B}} = M_{\mathrm{C}} + \alpha M_{\mathrm{n}}$ なので、空のかごは釣合いおもりより軽いです。 かごを上げるときは、おもりが下がる力で電動機が回されます。→ (オ) 回生 答えは(3)ピヨ。
出典:平成22年度(2010) 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11