次の文章は,直流電動機の運転に関する記述である。分巻電動機では始動時の過電流を防止するために始動抵抗が[ア]回路に直列に…
機械 第1問
次の文章は,直流電動機の運転に関する記述である。分巻電動機では始動時の過電流を防止するために始動抵抗が[ア]回路に直列に接続されている。直流電動機の速度制御法には界磁制御法・抵抗制御法・電圧制御法がある。静止レオナード方式は[イ]制御法の一種であり,主に他励電動機に用いられ,広範囲の速度制御ができるという利点がある。直流電動機の回転の向きを変えることを逆転といい,一般的には,応答が速い[ウ]電流の向きを変える方法が用いられている。電車が勾配を下るような場合に,電動機を発電機として運転し,電車のもつ運動エネルギーを電源に送り返す方法を[エ]制動という。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)(ア): 界磁 (イ): 抵抗 (ウ): 界磁 (エ): 発電
- (2)(ア): 界磁 (イ): 抵抗 (ウ): 電機子 (エ): 発電
- (3)(ア): 界磁 (イ): 電圧 (ウ): 界磁 (エ): 回生
- (4)(ア): 電機子 (イ): 電圧 (ウ): 電機子 (エ): 回生
- (5)(ア): 電機子 (イ): 電圧 (ウ): 界磁 (エ): 回生
正答 (4)
正答は (4)。
【空白(ア) 電機子】
直流電動機の始動時は回転速度がゼロなので逆起電力が発生しません。電機子回路に加わる電圧が、そのまま小さな電機子抵抗にかかるため、定格の何倍もの電流が流れてしまいます。これを抑えるために、始動抵抗を電機子回路に直列に入れ、回転が上がって逆起電力が育つにつれて抵抗を抜いていきます。
電機子電流 = (端子電圧 - 逆起電力) ÷ 電機子抵抗
界磁回路に直列に入れるのは速度制御用の界磁抵抗であり、始動電流を抑える働きはありません。むしろ界磁を弱めると始動トルクが下がり逆効果です。よって(ア)を「界磁」としている(1)(2)(3)は外れます。
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【空白(イ) 電圧】
静止レオナード方式は、サイリスタ整流器などの静止形変換器で直流電圧を連続的に変えて電機子に与える方式です。回転機(電動発電機組)を使う従来のワード・レオナード方式を半導体に置き換えたものなので「静止」と付きます。電圧を変えて速度を変えるのですから、電圧制御法の一種です。広範囲に、しかも損失を増やさずに速度を変えられるのが利点です。
【空白(ウ) 電機子】
逆転するには、電機子電流の向きか界磁電流の向きの、どちらか一方だけを反転させます(両方変えると回転方向は変わりません)。実際には電機子電流の向きを変える方法が用いられます。界磁巻線は巻数が多くインダクタンスが大きいため電流の向きを変えるのに時間がかかり、応答が遅くなるからです。電機子回路のほうがインダクタンスが小さく、すばやく切り替えられます。
【空白(エ) 回生】
電車が勾配を下るとき、電動機を発電機として働かせ、車両の運動エネルギーや位置エネルギーを電気に変えて電源へ返す制動を回生制動といいます。これに対し、発生した電力を抵抗器で熱に捨ててしまう方式は発電制動(抵抗制動)で、電源に送り返しません。問題文に「電源に送り返す」とあるので回生制動です。
【結論】
電機子・電圧・電機子・回生 の組合せをもつ (4) が正答です。
出典:令和4年度上期第三種電気主任技術者 機械科目 問1(一般財団法人 電気技術者試験センター 公表)出典元ページ
最終更新日
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