電験三種 令和7年度(2025) 上期 機械 問1 過去問解説
直流電動機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) 直巻電動機は,負荷電流の増減によって回転速度が大きく変わる。トルクは,回転速度が小さいときに大きくなるので,始動時のトルクが大きいという特徴があり,クレーン,巻上機などの電動機として適している。
- (2) 分巻電動機の速度制御の方法の一つとして界磁制御法がある。これは,界磁巻線に直列に接続した界磁抵抗器によって界磁電流を調整して界磁磁束の大きさを変え,速度を制御する方法である。
- (3) 分巻電動機は,端子電圧を一定として機械的な負荷を増加したとき,電機子電流が増加し,回転速度は,わずかに減少するがほぼ一定である。このため,定速度電動機と呼ばれる。
- (4) 複巻電動機には,直巻界磁巻線及び分巻界磁巻線が施され,合成界磁磁束が直巻界磁磁束と分巻界磁磁束との和になっている構造の和動複巻電動機と,差になっている構造の差動複巻電動機とがある。
- (5) 直巻電動機は,界磁電流が負荷電流(電動機に流れる電流)と同じである。このため,未飽和領域では界磁磁束が負荷電流に比例し,トルクも負荷電流に比例する。
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正解は(5)
使う公式
直流電動機のトルク $T = k\Phi I$(T:トルク[N・m]、k:定数、Φ:磁束[Wb]、I:電機子電流[A])
直巻電動機(磁気飽和していないとき) $\Phi \propto I$ なので $T \propto I^2$
解説
【考え方】(1)〜(5)を1つずつ確かめます。トルクは「磁束 × 電流」に比例する、がポイントです。
■1 (1) 正しいです。
直巻電動機は、負荷が重いと速度が大きく下がります。
回転が遅いときほどトルク(回す力)が大きいので、始動の力が強く、クレーンや巻上機に向いています。
■2 (2) 正しいです。
界磁制御法は、界磁抵抗器で界磁電流(磁石の強さを決める電流)を変えて磁束を変え、速度を変える方法です。
■3 (3) 正しいです。
分巻電動機は、負荷が増えても速度はわずかしか下がりません。なので定速度電動機と呼ばれます。
■4 (4) 正しいです。
2つの界磁の磁束が足し合うのが和動複巻、打ち消し合って差になるのが差動複巻です。
■5 (5) 誤りです。
直巻電動機では、界磁電流=負荷電流 I なので、未飽和領域(鉄心の磁気がいっぱいになっていない範囲)では磁束 Φ も I に比例します。
$T = k\Phi I$ の Φ も I に比例するので、$T \propto I \times I = I^2$ です。
トルクは負荷電流の2乗に比例します。「負荷電流に比例する」は誤りです。
答えは(5)ピヨ。
出典:令和7年度(2025) 上期 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