次の文章は,一般的な電気機器(変圧器,直流機,誘導機,同期機)の共通点に関する記述である。a (ア) と …
機械 第7問
次の文章は,一般的な電気機器(変圧器,直流機,誘導機,同期機)の共通点に関する記述である。a (ア) と (イ) は,磁束の大きさ一定,電源電圧(交流機では周波数も)一定のとき回転速度の変化でトルクが変化する。b 一次巻線に負荷電流と励磁電流を重畳して流す (イ) と (ウ) は,特性計算に用いる等価回路がよく似ている。c 負荷電流が電機子巻線を流れる (ア) と (エ) は,界磁磁束と電機子反作用磁束のベクトル和の磁束に比例する誘導起電力が発生する。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。(ア) (イ) (ウ) (エ)
- (1)誘導機直流機変圧器同期機
- (2)同期機直流機変圧器誘導機
- (3)直流機誘導機同期機変圧器
- (4)同期機直流機誘導機変圧器
- (5)直流機誘導機変圧器同期機
正答 (5)
正答は (5)。
【c から絞り込む】
c)の「負荷電流が電機子巻線を流れる」「界磁磁束と電機子反作用磁束のベクトル和の磁束に比例する誘導起電力が発生する」という記述は、電機子と界磁を持つ機械、すなわち直流機と同期機の共通点です。変圧器と誘導機には電機子や界磁という呼び名の巻線がありません。したがって(ア)と(エ)は、直流機と同期機のいずれかです。よって(ア)を「誘導機」としている(1)は外れ、(エ)を「変圧器」としている(3)(4)も外れます。
【b から絞り込む】
b)の「一次巻線に負荷電流と励磁電流を重畳して流す」「等価回路がよく似ている」というのは、変圧器と誘導機の共通点です。誘導機は、固定子を一次、回転子を二次と見れば、二次側が回転する変圧器とみなすことができます。実際、誘導機の等価回路は、変圧器の等価回路の二次抵抗をr2 ÷ s に置き換えただけの形をしています。したがって(イ)と(ウ)は、誘導機と変圧器のいずれかです。この時点で残るのは(5)だけになります。
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【a で確かめる】
ア)と(イ)が直流機と誘導機であるとして、a)の記述を確かめます。「磁束の大きさ一定、電源電圧(交流機では周波数も)一定のとき、回転速度の変化でトルクが変化する」という性質です。直流機では
E = K × φ × N
Ia = (V - E) ÷ Ra
T = K × φ × Ia
ですから、回転速度N が上がると逆起電力E が増え、電機子電流Ia が減り、トルクT が減ります。たしかに回転速度によってトルクが変わります。誘導機でも、回転速度が変われば滑りs が変わり、トルク対速度曲線に沿ってトルクが変化します。一方、同期機は回転速度が同期速度に固定されているので、回転速度の変化でトルクが変わるという性質を持ちません。変圧器はそもそも回転しません。したがってa)に当てはまるのは直流機と誘導機で、条件と合います。
【結論】
(ア)直流機・(イ)誘導機・(ウ)変圧器・(エ)同期機 の (5) が正答です。
【機器どうしの対応を整理すると】
変圧器と誘導機 等価回路が同じ形。誘導機は二次が回る変圧器。
直流機と同期機 電機子と界磁を持ち、電機子反作用が現れる。
直流機と誘導機 速度が変わるとトルクが変わる。
同期機 速度は同期速度に固定され、負荷で相差角が変わる。
このように、四つの機器を二つずつ組にして見比べると、それぞれの本質がつかみやすくなります。
出典:令和6年度上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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