電験三種 平成21年度(2009) 機械 問15(a) 過去問解説

問15(a) 《誘導機(発生トルク)》
定格出力15[kW],定格電圧220[V],定格周波数60[Hz],6極の三相誘導電動機がある。この電動機を定格電圧,定格周波数の三相電源に接続して定格出力で運転すると,滑りが5[%]であった。機械損及び鉄損は無視できるものとして,次の(a)及び(b)に答えよ。 (a) このときの発生トルク[N·m]の値として,最も近いのは次のうちどれか。
  1. (1) 114
  2. (2) 119
  3. (3) 126
  4. (4) 239
  5. (5) 251
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正解は(3)
使う公式
同期速度 $N_s = \dfrac{120f}{p}$(N_s:回転磁界の速さ[min⁻¹]、f:周波数[Hz]、p:極の数) トルク $T = \dfrac{P}{\omega} = \dfrac{P}{2\pi \frac{N}{60}}$(T:トルク[N·m]、P:出力[W]、ω:角速度[rad/s]、N:回転速度[min⁻¹])
解説
【考え方】出力と回転速度が分かれば、トルクが出せます。まず回転速度を出します。 ■1 回転速度 解説の図 同期速度 $N_s = \dfrac{120 \times 60}{6} = 1\,200\,\mathrm{min^{-1}}$ 滑り 5 %=0.05 なので $N = 1\,200 \times (1 - 0.05) = 1\,140\,\mathrm{min^{-1}}$ ■2 トルク 出力 15 kW を、回転子の角速度で割ります。 $\omega = 2\pi \times \dfrac{1\,140}{60} \fallingdotseq 119.4\,\mathrm{rad/s}$ 15 kW=15 000 W です。 $T = \dfrac{15\,000}{119.4} \fallingdotseq 126\,\mathrm{N \cdot m}$ 答えは(3)ピヨ。
出典:平成21年度(2009) 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15(a)