電験三種 令和7年度(2025) 下期 機械 問1 過去問解説

問1 《直流機(分巻電動機の特性)》
直流電動機などの原動機では,負荷の増減によって,回転速度やトルクが変化する。直流分巻電動機の速度特性とトルク特性を示す正しい図に最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。 ただし,図の負荷電流は電機子電流と界磁電流の和であり,$I_0$ は無負荷電流の値である。端子電圧と界磁調整器の抵抗値は一定であるとする。(選択肢(1)〜(5)は図にあります。)
問1の図
  1. (1) (1)
  2. (2) (2)
  3. (3) (3)
  4. (4) (4)
  5. (5) (5)
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正解は(5)
使う公式
直流電動機のトルク $T = k\Phi I_a$(T:トルク[N・m]、k:比例定数、Φ:磁束[Wb]、$I_a$:電機子電流[A]) 回転速度 $n = \dfrac{V - R_a I_a}{k'\Phi}$(n:回転速度[min⁻¹]、V:端子電圧[V]、$R_a$:電機子抵抗[Ω]、k':比例定数)
解説
【考え方】分巻電動機は磁束がほぼ一定、と気づけば、トルクと速度のグラフの形がわかります。 ■1 磁束はほぼ一定 分巻電動機は、界磁(磁石の役目をする巻線)が電源に直接つながっています。 端子電圧と界磁の抵抗が一定なので、界磁電流も一定で、磁束 Φ はほぼ一定です。 ■2 トルクの形 $T = k\Phi I_a$ で Φ が一定なので、トルクは電機子電流に比例します。 負荷電流が無負荷電流 $I_0$ のあたりからトルクが増え、右上がりの直線になります。 ■3 速度の形 $n = \dfrac{V - R_a I_a}{k'\Phi}$ で、$R_a$ はとても小さいです。 なので、負荷電流が増えても、速度はわずかに下がるだけで、ほぼ水平です。 ■4 図を選ぶ 「速度はほぼ水平で少し下がる」「トルクは右上がりの直線」の図が(5)です。 答えは(5)ピヨ。
出典:令和7年度(2025) 下期 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