電験三種 平成23年度(2011) 機械 問3 過去問解説
次の文章は,巻線形誘導電動機に関する記述である。
三相巻線形誘導電動機の二次側に外部抵抗を接続して,誘導電動機を運転することを考える。ただし,外部抵抗は誘導電動機内の二次回路にある抵抗に比べて十分大きく,誘導電動機内部の鉄損,銅損及び一次,二次のインダクタンスなどは無視できるものとする。
いま,回転子を拘束して,一次電圧 $V_1$ として 200[V]を印加したときに二次側の外部抵抗を接続した端子に現れる電圧 $V_{2\mathrm{s}}$ は 140[V]であった。拘束を外して始動した後に回転速度が上昇し,同期速度 1 500[min⁻¹]に対して 1 200[min⁻¹]に到達して,負荷と釣り合ったとする。
このときの一次電圧 $V_1$ は 200[V]のままであると,二次側の端子に現れる電圧 $V_2$ は(ア)[V]となる。
また,機械負荷に $P_{\mathrm{m}}$[W]が伝達されるとすると,一次側から供給する電力 $P_1$[W],外部抵抗で消費される電力 $P_{2\mathrm{c}}$[W]との関係は次式となる。
$P_1 = P_{\mathrm{m}} +$(イ)$\times P_{2\mathrm{c}}$
$P_{2\mathrm{c}} =$(ウ)$\times P_1$
したがって,$P_{2\mathrm{c}}$ と $P_{\mathrm{m}}$ の関係は次式となる。
$P_{2\mathrm{c}} =$(エ)$\times P_{\mathrm{m}}$
接続する外部抵抗には,このような運転に使える電圧・容量の抵抗器を選択しなければならない。
上記の記述中の空白箇所(ア),(イ),(ウ)及び(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)112,(イ)0.8,(ウ)0.8,(エ)0.25
- (2) (ア)28,(イ)1,(ウ)0.2,(エ)4
- (3) (ア)28,(イ)1,(ウ)0.2,(エ)0.25
- (4) (ア)112,(イ)0.8,(ウ)0.8,(エ)4
- (5) (ア)112,(イ)1,(ウ)0.2,(エ)0.25
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正解は(3)
使う公式
二次電圧と滑り $V_2 = sV_{2\mathrm{s}}$、電力の分かれ方 $P_{2\mathrm{c}} : P_{\mathrm{m}} = s : (1 - s)$(s:滑り、V₂s:止まっているときの二次電圧[V])
解説
【考え方】まず滑りを出します。二次の電圧も、二次に入った電力のうち抵抗で失われる割合も、滑りで決まります。
■1 滑り
$s = \dfrac{1\,500 - 1\,200}{1\,500} = \dfrac{300}{1\,500} = 0.2$
■2 (ア) 二次の電圧
二次の電圧は滑りに比例します。
$V_2 = 0.2 \times 140 = 28\,\mathrm{V}$ → (ア) 28
■3 (イ)(ウ) 電力の分かれ方
損失を無視するので、一次から入った電力は、機械の出力と外部抵抗の損失に分かれます。
$P_1 = P_{\mathrm{m}} + 1 \times P_{2\mathrm{c}}$ → (イ) 1
二次に入った電力のうち、滑りの割合が抵抗の損失になります。
$P_{2\mathrm{c}} = 0.2 P_1$ → (ウ) 0.2
■4 (エ) P₂c と Pm の関係
$P_{\mathrm{m}} = (1 - 0.2)P_1 = 0.8 P_1$ です。
$P_{2\mathrm{c}} = \dfrac{0.2}{0.8}P_{\mathrm{m}} = 0.25 P_{\mathrm{m}}$ → (エ) 0.25
答えは(3)ピヨ。
出典:平成23年度(2011) 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