電験三種 令和6年度(2024) 上期 機械 問3 過去問解説

問3 《誘導機(原理と運転状態)》
次の文章は,三相の誘導機に関する記述である。 固定子の励磁電流による同期速度の (ア) と回転子との速度の差(相対速度)によって回転子に電圧が発生し,その電圧によって回転子に電流が流れる。トルクは回転子の電流と磁束とで発生するので,トルク特性を制御するため,巻線形誘導機では回転子巻線の回路をブラシと (イ) で外部に引き出して二次抵抗値を調整する方式が用いられる。回転子の回転速度が停止(滑り $s = 1$)から同期速度(滑り $s = 0$)の間,すなわち,$1 \gt s \gt 0$ の運転状態では,磁束を介して回転子の回転方向にトルクが発生するので誘導機は (ウ) となる。回転子の速度が同期速度より高速の場合,磁束を介して回転子の回転方向とは逆の方向にトルクが発生し,誘導機は (エ) となる。 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. (1) (ア) 交番磁界 (イ) スリップリング (ウ) 電動機 (エ) 発電機
  2. (2) (ア) 交番磁界 (イ) 整流子 (ウ) 発電機 (エ) 電動機
  3. (3) (ア) 回転磁界 (イ) スリップリング (ウ) 電動機 (エ) 発電機
  4. (4) (ア) 回転磁界 (イ) スリップリング (ウ) 発電機 (エ) 電動機
  5. (5) (ア) 交番磁界 (イ) 整流子 (ウ) 電動機 (エ) 発電機
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正解は(3)
解説
【考え方】滑り $s = \dfrac{N_s - N}{N_s}$($N_s$:同期速度、N:回転速度)で、$1 \gt s \gt 0$ なら電動機、$s \lt 0$(同期速度より速い)なら発電機です。 ■1 (ア) 固定子がつくる磁界 三相の固定子に電流を流すと、同期速度で回る回転磁界ができます。→ (ア) 回転磁界 「交番磁界」は、向きが行ったり来たりするだけで回らない磁界です。 ■2 (イ) 回転子の巻線を外に出す部品 巻線形では、回転子の巻線をスリップリング(回転軸についた輪)とブラシで外に出し、抵抗をつなぎます。→ (イ) スリップリング 「整流子」は直流機で電流の向きを切りかえる部品です。 ■3 (ウ) 同期速度より遅いとき $1 \gt s \gt 0$ では、トルクが回転方向に出るので、電動機です。→ (ウ) 電動機 ■4 (エ) 同期速度より速いとき 外から同期速度より速く回されると、トルクは逆向きになり、発電機になります。→ (エ) 発電機 答えは(3)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3