次の文章は,交流機における電機子巻線法に関する記述である。電機子巻線法には,1 相のコイルをいくつかのスロットに分けて配…
機械 第7問
次の文章は,交流機における電機子巻線法に関する記述である。電機子巻線法には,1 相のコイルをいくつかのスロットに分けて配置する[ア]と,集中巻がある。[ア]の場合,各極各相のスロット数は[イ]となる。[ア]において,コイルピッチを極ピッチよりも短くした巻線法を[ウ]と呼ぶ。この巻線法を採用すると,[エ]は低くなるが,コイル端を短くできることや,[オ]が改善できるなどの利点があるため,一般的によく用いられている。上記の記述中の空白箇所(ア)~(オ)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): 分布巻 (イ): 2 以上 (ウ): 短節巻 (エ): 誘導起電力 (オ): 電圧波形
- (2)(ア): 分散巻 (イ): 2 未満 (ウ): 全節巻 (エ): 励磁電流 (オ): 力率
- (3)(ア): 分布巻 (イ): 2 未満 (ウ): 短節巻 (エ): 励磁電流 (オ): 力率
- (4)(ア): 分布巻 (イ): 2 未満 (ウ): 短節巻 (エ): 励磁電流 (オ): 電圧波形
- (5)(ア): 分散巻 (イ): 2 以上 (ウ): 全節巻 (エ): 誘導起電力 (オ): 力率
正答 (1)
正答は (1)。
【空白(ア) 分布巻】
1相分のコイルを一つのスロットにまとめて納めるのが集中巻、いくつかのスロットに分けて配置するのが分布巻です。「分散巻」という語は交流機の巻線法の名称としては使いません。よって(ア)を「分散巻」としている(2)(5)は外れます。
【空白(イ) 2以上】
各極各相のスロット数q は
q = 全スロット数 ÷ (極数 × 相数)
で求めます。q = 1 なら1相分のコイルが1スロットに収まる集中巻、q が2以上なら複数のスロットに分かれる分布巻です。よって分布巻では各極各相のスロット数は2以上となります。「2未満」では分けようがありませんから、(3)(4)は外れます。
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【空白(ウ) 短節巻】
コイルの両辺を納めるスロットの間隔をコイルピッチ、隣り合う磁極の中心間の間隔を極ピッチといいます。両者が等しい巻き方を全節巻、コイルピッチを極ピッチより短くした巻き方を短節巻といいます。問題文が「短くした巻線法」と書いていますから短節巻です。よって(ウ)を「全節巻」としている(2)(5)はこの点でも外れます。
【空白(エ) 誘導起電力】
短節巻にすると、コイルの両辺に生じる起電力の位相がそろわなくなるため、足し合わせた大きさは全節巻のときより小さくなります。この減り具合を表す係数が短節係数です。つまり誘導起電力は低くなります。
【空白(オ) 電圧波形】
それでも短節巻が広く使われるのは、次の利点があるからです。一つはコイル端(コイルエンド)が短くなり、銅の使用量が減って機械の全長も短くできること。もう一つは、高調波成分に対する短節係数が基本波より大きく低下するため、とくに第5次や第7次の高調波が打ち消され、誘導起電力の波形が正弦波に近づくことです。すなわち電圧波形が改善されます。力率は負荷側の事情で決まる量で、巻線法で直接改善するものではありません。よって(オ)を「力率」としている(2)(3)(5)は外れます。
【結論】
分布巻・2以上・短節巻・誘導起電力・電圧波形 の組合せをもつ (1) が正答です。なお、分布巻そのものにも、起電力はやや下がるかわりに波形が正弦波に近づき、熱も分散できるという利点があります。
出典:令和4年度下期第三種電気主任技術者 機械科目 問7(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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