定格出力36 kW,定格周波数60 Hz,8 極のかご形三相誘導電動機があり,滑り4 %で定格運転している。このとき,電…

機械 第4問

定格出力36 kW,定格周波数60 Hz,8 極のかご形三相誘導電動機があり,滑り4 %で定格運転している。このとき,電動機のトルク[N・m]の値として,最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。ただし,機械損は無視できるものとする。

正答 (2)
正答は (2)。 【手順1 同期速度を求める】  Ns = 120 × f ÷ p    = 120 × 60 ÷ 8    = 900 [毎分] 【手順2 回転速度を求める】 滑りが4パーセントなので  N = (1 - s) × Ns    = (1 - 0.04) × 900    = 0.96 × 900    = 864 [毎分] 【手順3 角速度に直す】 毎分の回転数を毎秒の角速度に直します。1回転は 2 × 円周率 ラジアン、1分は60秒ですから
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 ω = 2 × 円周率 × N ÷ 60    = 2 × 3.1416 × 864 ÷ 60    = 6.2832 × 14.4    = 90.48 [ラジアン毎秒] 【手順4 トルクを求める】 機械損が無視できるので、定格出力がそのまま軸出力です。  T = P ÷ ω    = 36000 ÷ 90.48    = 397.9 [N・m] 最も近いのは 398 ですから、(2) が正答です。 【検算】  P = T × ω    = 397.9 × 90.48    = 36000 [W] 題意の定格出力に戻ります。 【一本にまとめた式】  T = 60 × P ÷ (2 × 円周率 × N)    = 60 × 36000 ÷ (6.2832 × 864)    = 2160000 ÷ 5428.7    = 397.9 [N・m] 【間違えやすい点】 滑りを考えずに同期速度900 毎分 で計算すると  60 × 36000 ÷ (6.2832 × 900) = 382 [N・m] となり、選択肢(1)に引っかかります。出力は実際に回っている軸から取り出すものですから、用いるのは回転速度N であって同期速度Ns ではありません。なお、二次入力(同期ワット)を同期速度で割った値としてトルクを求めても同じ答えになります。  二次入力 = 36000 ÷ (1 - 0.04) = 37500 [W]  T = 37500 ÷ (6.2832 × 900 ÷ 60) = 397.9 [N・m] どちらの道筋でも一致することを確かめておくと安心です。

出典:令和5年度上期第三種電気主任技術者 機械科目 問4(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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