かごの質量が250 kg,定格積載質量が1 500 kg のロープ式エレベータにおいて,釣合いおもりの質量は,かごの質量…

機械 第11問

かごの質量が250 kg,定格積載質量が1 500 kg のロープ式エレベータにおいて,釣合いおもりの質量は,かごの質量に定格積載質量の40%を加えた値とした。このエレベータで,定格積載質量を搭載したかごを一定速度100 m/min で上昇させるときに用いる電動機の出力の値[kW]として,最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。ただし,機械効率は75 %,加減速に要する動力及びロープの質量は無視するものとする。

正答 (3)
正答は (3)。 【釣合いおもりの質量】 題意より  釣合いおもりの質量 = かごの質量 + 定格積載質量 × 0.4            = 250 + 1500 × 0.4            = 250 + 600            = 850 [kg] 【電動機が持ち上げる正味の質量】 ロープ式エレベータでは、かご側と釣合いおもり側がロープでつながっており、一方が上がれば他方が下がります。したがって電動機が受け持つのは両者の重さの差だけです。  かご側の質量 = 250 + 1500 = 1750 [kg]
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 差 = 1750 - 850 = 900 [kg] 釣合いおもりを置く狙いが、まさにこの差を小さくして電動機を小形にすることにあります。 【速度の単位をそろえる】  100 [m/min] = 100 ÷ 60          = 1.667 [m/s] 【所要動力を求める】 まず、機械の損失を考えない場合の動力(有効な仕事率)は  P0 = 質量 × 重力加速度 × 速度    = 900 × 9.8 × 1.667    = 8820 × 1.667    = 14700 [W] これを機械効率75パーセントで割ると、電動機が出さなければならない出力になります。  P = 14700 ÷ 0.75    = 19600 [W]    = 19.6 [kW] よって (3) が正答です。 【検算と、まぎらわしい選択肢】 19600 × 0.75 = 14700W となり、上の値に戻ります。選択肢14.7 は機械効率で割り忘れた値、選択肢120 は 9.8 を掛けずに単位を取り違えた場合に出やすい値です。また、釣合いおもりを忘れて1750kg で計算すると  1750 × 9.8 × 1.667 ÷ 0.75 = 38100 [W] となって選択肢にありませんから、途中で気付けます。重力加速度を9.8 m/s の2乗 として掛けること、毎分を毎秒に直すこと、効率は割ること、この三つが要点です。

出典:令和4年度上期第三種電気主任技術者 機械科目 問11(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

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