電験三種 令和3年度(2021) 機械 問1 過去問解説
次の文章は，直流電動機に関する記述である。ただし，鉄心の磁気飽和，電機子反作用，電機子抵抗やブラシの接触による電圧降下は無視できるものとする。
分巻電動機と直巻電動機はいずれも界磁電流を電機子と同一の電源から供給できる電動機である。分巻電動機において端子電圧と界磁抵抗を一定にすれば，負荷電流が増加したとき界磁磁束は（ア），トルクは負荷電流に（イ）する。直巻電動機においては負荷電流が増加したとき界磁磁束は（ウ），トルクは負荷電流の（エ）に比例する。
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）一定で，（イ）比例，（ウ）増加し，（エ）2乗
- (2) （ア）一定で，（イ）反比例，（ウ）一定で，（エ）1乗
- (3) （ア）一定で，（イ）比例，（ウ）一定で，（エ）2乗
- (4) （ア）増加し，（イ）反比例，（ウ）減少し，（エ）1乗
- (5) （ア）増加し，（イ）反比例，（ウ）増加し，（エ）2乗
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正解は(1)
使う公式
直流電動機のトルク $T = k\Phi I$（T：トルク、k：機械で決まる定数、Φ：界磁磁束（磁石の強さ）、I：電機子電流）
解説
【考え方】トルク（回す力）は $T = k\Phi I$ です。負荷電流がふえたとき、磁束 Φ が変わるかどうかを、分巻と直巻で比べます。
■1 (ア)(イ) 分巻電動機
分巻電動機は、界磁（磁石を作るコイル）が電源に直接つながっています。
端子電圧と界磁抵抗が一定なら、界磁の電流も一定なので、磁束 Φ は一定です。→ (ア) 一定で
$T = k\Phi I$ で Φ が一定なので、トルクは電流 I に比例します。→ (イ) 比例
■2 (ウ)(エ) 直巻電動機
直巻電動機は、界磁が電機子と直列で、負荷電流がそのまま界磁に流れます。
電流がふえると、磁束 Φ も電流に比例してふえます。→ (ウ) 増加し
$\Phi$ が I に比例するので、$T = k\Phi I$ は I×I で、電流の2乗に比例します。→ (エ) 2乗
答えは(1)ピヨ。
出典：令和3年度（2021） 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