電験三種 平成29年度(2017) 機械 問2 過去問解説
界磁に永久磁石を用いた磁束一定の直流機で走行する車があり，上り坂で電動機運転を，下り坂では常に回生制動（直流機が発電機としてブレーキをかける運転）を行い，一定の速度（直流機が一定の回転速度）を保って走行している。
この車の駆動システムでは，直流機の電機子銅損以外の損失は小さく無視できる。電源の正極側電流，直流機内の誘導起電力などに関する記述として，誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
- (1) 上り坂における正極側の電流は，電源から直流機へ向かって流れている。
- (2) 上り坂から下り坂に変わるとき，誘導起電力の方向が反転する。
- (3) 上り坂から下り坂に変わるとき，直流機が発生するトルクの方向が反転する。
- (4) 上り坂から下り坂に変わるとき，電源電圧を下げる制御が行われる。
- (5) 下り坂における正極側の電流は，直流機から電源へ向かって流れている。
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正解は(2)
使う公式
直流機の誘導起電力 $E = k\Phi N$（E：誘導起電力[V]、k：機械で決まる定数、Φ：磁束[Wb]、N：回転速度）
解説
【考え方】誘導起電力（回ることで生まれる電圧）は、磁束と回転速度に比例します。向きは、磁束の向きと回る向きで決まります。
■1 (2) 誘導起電力の向き
この車は、磁束が一定（永久磁石）で、上り坂でも下り坂でも同じ向き・同じ速さで回っています。
だから、誘導起電力の大きさも向きも変わりません。
(2) の「方向が反転する」は誤りです。
■2 ほかの選択肢を確かめる
(1) 上り坂は電動機なので、電流は電源から直流機へ流れます。正しいです。
(3) 上り坂は前に進める力、下り坂はブレーキの力なので、トルク（回す力）の向きは逆になります。正しいです。
(4) 電流の向きを逆にするには、電源電圧を誘導起電力より低くします。正しいです。
(5) 下り坂は発電機なので、電流は直流機から電源へ流れます。正しいです。
答えは(2)ピヨ。
出典：平成29年度（2017） 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