第三種電気主任技術者の過去問
平成28年度（2016年）
機械 問44

電機子とは、誘導起電力でトルクを得るための機器です。
界磁とは、磁界をを発生させるための機器です。
直流機は基本的に電機子を回転させます。
よって
アは電機子。


電気的中性軸とは、回転子の断面から見たときの磁束密度が零となる軸です。
幾何学的中性軸とは、ブラシを通る軸のことです。
電気的中性軸がずれると電位差が生じ、花火が発生します。
これを防ぐために、直流機では補償巻線や補極を用います。
補償巻線は大型機に使われ、補極は小型機に使われるのが普通です。
よって
イは電気的
ウは花火
エは補極

選択肢は3．です。

直流機は、直流電動機（直流電力を動力に変える）や直流発電機（動力を直流電力に変える）の事を指します。いずれも基本構造は同じで、固定子（動かない）と回転子（文字通り回転する）から構成されます。直流機では、固定子が界磁（磁界を生成）となり、回転子が電機子（巻線で構成される）となります。従って（ア）には電機子が入ります。

コイル（電機子の巻線）の移動方向と磁束の方向が平行になると、コイルの電流は流れなくなり、コイルの移動方向と磁束の方向が平行になる位置を結んだ線を電気的中性軸と言います。

電機子に電流が流れていない時は、電気的中性軸は幾何学的中性軸（固定子である磁極と磁極の中間の軸）と同じになります。

電機子に電流が流れると、電機子電流によって磁束が発生します。すると固定子による磁束と電機子電流による磁束が合成され、電気的中性軸（合成された磁束の方向と垂直の方向の軸 ）の位置が変わります（電気的中性軸が幾何学的中性軸に対し傾く）。そこで、電機子電流が作る磁束を打ち消す様に、補極や補償巻線を配置します。従って、（イ）には電気的が入ります。

回転子である電機子のコイルに整流子が接続されています。ブラシは固定されており、整流子に接触しています。整流子とブラシは、電機子が幾何学的中性軸の位置で極性が切り替わる様になっていますので、電気的中性軸と幾何学的中性軸がずれていると、電気的にショートの危険があります。従って（ウ）には火花が入ります。

小形機では構造が簡単な補極が使われます。従って（エ）には補極が入ります。

以上より、答は３．となります。

直流機の電機子反作用に関する文章問題です。

 

（ア）電機子

直流機では、固定子が界磁巻線、回転子が電機子になります。

（イ）電気的

電機子反作用によって、固定子から見た電気的中性軸の位置が変化します。

（ウ）火花

電気的中性軸に合わせてブラシを移動させないとブラシと整流子片との間に火花が生じて整流子片を損傷するおそれがああります。

（エ）補極

小形機では、補極が一般的に用いられます。