電験三種 令和6年度(2024) 上期 機械 問2 過去問解説

問2 《直流機(他励電動機の回転速度)》
電機子回路の抵抗が $0.20\,\Omega$ の直流他励電動機がある。励磁電流,電機子電流とも一定になるように制御されており,電機子電流は50 Aである。回転速度が1 200 $\mathrm{min^{-1}}$ のとき,電機子回路への入力電圧は110 Vであった。励磁電流,電機子電流を一定に保ったまま電動機の負荷を変化させたところ,入力電圧が80 Vとなった。このときの回転速度[$\mathrm{min^{-1}}$]の値として,最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。 ただし,電機子反作用はなく,ブラシの抵抗は無視できるものとする。
  1. (1) 764
  2. (2) 840
  3. (3) 873
  4. (4) 900
  5. (5) 960
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正解は(2)
使う公式
逆起電力 $E = V - I_a R_a$(E:逆起電力[V]、V:入力電圧[V]、$I_a$:電機子電流[A]、$R_a$:電機子回路の抵抗[Ω]) 磁束が一定なら $E \propto N$(N:回転速度[min⁻¹])
解説
【考え方】逆起電力(電動機の中で生まれる電圧)は、磁束が一定なら回転速度に比例します。 ■1 数字を整理する 電機子回路の抵抗 $R_a = 0.20\,\Omega$ 電機子電流 $I_a = 50\,\mathrm{A}$(ずっと一定) はじめ 入力電圧 110 V、回転速度 1 200 min⁻¹ あと 入力電圧 80 V ■2 抵抗での電圧降下 $I_a R_a = 50 \times 0.2 = 10\,\mathrm{V}$ ■3 はじめの逆起電力 $E_1 = 110 - 10 = 100\,\mathrm{V}$ ■4 あとの逆起電力 $E_2 = 80 - 10 = 70\,\mathrm{V}$ ■5 回転速度 逆起電力が $\dfrac{70}{100}$ 倍になったので、回転速度も同じ倍率です。 $N_2 = 1200 \times \dfrac{70}{100} = 840\,\mathrm{min^{-1}}$ 答えは(2)ピヨ。
出典:令和6年度(2024) 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2