次の文章は,三相誘導電動機の誘導起電力に関する記述である。三相誘導電動機で固定子巻線に電流が流れると[ア]が生じ,これが…
機械 第3問
次の文章は,三相誘導電動機の誘導起電力に関する記述である。三相誘導電動機で固定子巻線に電流が流れると[ア]が生じ,これが回転子巻線を切るので回転子巻線に起電力が誘導され,この起電力によって回転子巻線に電流が流れることでトルクが生じる。この回転子巻線の電流によって生じる起磁力を[イ]ように固定子巻線に電流が流れる。回転子が停止しているときは,固定子巻線に流れる電流によって生じる[ア]は,固定子巻線を切るのと同じ速さで回転子巻線を切る。このことは原理的に変圧器と同じであり,固定子巻線は変圧器の[ウ]巻線に相当し,回転子巻線は[エ]巻線に相当する。回転子巻線の各相には変圧器と同様に[エ]誘導起電力を生じる。回転子が回転しているときは,電動機の滑りをs とすると,[エ]誘導起電力の大きさは,回転子が停止しているときの[オ]倍となる。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。
正答 (5)
正答は (5)。
【空白(ア) 回転磁界】
三相の固定子巻線に三相交流を流すと、大きさが一定で空間を回っていく磁界、すなわち回転磁界が生じます。その速さ(同期速度)は
Ns = 120 × f ÷ p [毎分]
です。単相コイルが作るような、向きが反転するだけの交番磁界とは異なります。よって(ア)を「交番磁界」としている(1)(4)は外れます。
【空白(イ) 打ち消す】
回転子巻線に誘導された電流は、レンツの法則に従い、もとの磁束の変化をさまたげる向きに起磁力を作ります。その起磁力を打ち消すように、固定子巻線側にも電流が流れます。変圧器で二次電流が増えると一次電流も増えるのと同じ仕組みで、これによって固定子から回転子へ電力が伝わります。「増加させる」向きであれば、電流がどこまでも増えてしまい、機械として成り立ちません。よって(イ)を「増加させる」としている(3)(4)は外れます。
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【空白(ウ)(エ) 一次・二次】
電源につながって磁束を作る固定子巻線が変圧器の一次巻線に、その磁束を切って起電力を生じる回転子巻線が二次巻線に相当します。電源側が一次、負荷側が二次という対応です。よって(ウ)を「二次」、(エ)を「一次」としている(1)(3)(4)は外れます。
【空白(オ) s】
回転子が停止しているときは、回転磁界が同期速度で回転子巻線を切るので、変圧器とまったく同じ状況になります。このときの二次誘導起電力をE2 とします。回転子が滑りs で回転しているときは、回転磁界と回転子との相対的な速さが
Ns - N = s × Ns
すなわち停止時のs 倍に減ります。誘導起電力は磁束を切る速さに比例しますから、二次誘導起電力もs 倍の
E2s = s × E2
になります。同時に二次周波数もs 倍となり、二次側のリアクタンスもs 倍になります。選択肢のうち、(オ)がs となっているのは (5) です。
【結論】
回転磁界・打ち消す・一次・二次・s の組合せをもつ (5) が正答です。
出典:令和5年度上期第三種電気主任技術者 機械科目 問3(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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