第三種電気主任技術者の過去問 令和2年度（2020年） 機械 問48

正解は5です。

交流整流子電動機とは、ローターとステーター、どちらも電磁石を使用しているモーターです。
ローターの電磁石に電力を供給するために整流子を用いています。構造は、直流直巻電動機と同じです。

直流直巻電動機では、モータに印加する電圧の極性を反転すると、電磁石の極性が変わらなければ、回転子に流れる電流の向きが逆になり、ロータは逆転します。

しかし交流整流子電動機は、電圧の極性を反転すると、電磁石の極性も逆転するため、回転方向は変わりません。
よって、交流電源でも回転方向が変わることなく、回転を続けることができます。

このように交流整流子電動機は、直流でも交流でも運転することが可能なことから、ユニバーサルモータとも呼ばれます。

交流整流子電動機は、始動トルクが大きく、高速回転させやすいという特長があります。
ただし整流子があるため、電気的・機械的ノイズは多くなります。
家庭用電源のような単相交流で高速回転させる、電気掃除機や電動工具などに使われてます。

よって、5 の「ア：逆になる　イ：大きく　ウ：高速　エ：ユニバーサルモータ」が正解となります。

直流直巻電動機の等価回路を書き、

電圧と電流の向きを書いてみれば、

磁束と電機子電流の向きが共に逆になることがわかります。

よって、[ア]は「逆になる」です。

フレミング左手の法則で確認すればわかりますが、

力の向きは変わりません。

直流直巻の場合、

トルク T = kφI_a の式のうち、磁束φも、I_aに比例します。

このことからトルクはI_aの2乗に比例しています。

一方で、回転数はI_aに反比例します。

よって、回転数が0である始動時は、I_aが非常に大きくなり、

始動トルクは大きくなります。

よって、[イ]は「大きく」です。

運転時、逆起電力によってI_aが減少していくと、

回転数はさらに上昇していきます。

よって、[ウ]は「高速」です。

交流整流子モータは、

電源が交流か直流かに関わらず運転することができ、

ユニバーサルモータと呼ばれます。

よって、[エ]は「ユニバーサルモータ」です。

以上より、[5]が正解です。